一場災(zāi)難 一次預(yù)警——但這又意味著什么?*

Dennis Normile，Richard A Kerr

2011年3月11日東日本大地震對地震學(xué)家的震動絕不亞于對日本疆土的震動。此次地震以前，歷史記錄與儀器觀測描繪出的是一幅頻繁但尚可忍受的地震活動畫面。那里，近海斷層段上7.5級左右地震的復(fù)發(fā)期為30到40年。據(jù)此推測，更多如此規(guī)模的地震已經(jīng)蓄勢待發(fā)。

然而，當(dāng)時也有跡象表明即將發(fā)生的情況可能比推測的還要糟糕。地震前在沿海地區(qū)進行挖掘調(diào)研的地質(zhì)學(xué)家發(fā)現(xiàn)了由公元869年的海嘯形成的沖向內(nèi)陸3～4 km的一個薄砂層。他們推斷一次8.4級地震引發(fā)了那次海嘯。但在最初發(fā)現(xiàn)那一薄砂層過去了10年之后，評估該區(qū)地震風(fēng)險的研究人員才開始認真考慮比地震記錄中任何事件都要大得多的、時間間隔很長的地震可能會襲擊沿海地區(qū)。

日本是世界上監(jiān)測最為嚴密的地區(qū)，但其自我夸耀的地球物理網(wǎng)絡(luò)卻未能對即將到來的災(zāi)難給出明確預(yù)警。儀器只探測到了可能會在一次地震中釋放的地殼應(yīng)力緩慢積累的極其細微的跡象。事后看來，那也可以理解:畢竟即將為9.0級(M9)地震提供動力的累積應(yīng)變的斷層段位于海上150 km處，這實際上是陸地儀器所鞭長莫及的。

火焰長明不熄。2011年8月11日，紀(jì)念日本3·11大地震及海嘯罹難者的燈籠漂浮在福島縣南相馬市(Minami-Soma)的一條河流上

那場未能預(yù)見的大災(zāi)難不禁使每個人——包括地震學(xué)家——都感到疑惑:下一次襲擊將來自何方。一些地震學(xué)家將目光聚焦于南邊的一個斷層段上，這一斷層段離東京較近，而且由于3·11地震的緣故目前正處于高應(yīng)力狀態(tài)。日本的長期歷史記錄沒有顯示該區(qū)曾有地震發(fā)生，而且那里也沒有開展海上監(jiān)測工作。

的確，在2011年11月的時候，日本官方的一個地震評估委員會宣稱，他們預(yù)計未來30年內(nèi)沿那一斷層段發(fā)生一次M9地震的幾率為30%。這是該委員會第一次承認日本附近有發(fā)生M9地震的可能性，但仍有一些地震學(xué)家對于給預(yù)測的地震指定百分比的精確性及實用性持懷疑態(tài)度。該斷層段比引發(fā)東日本大地震的斷層段離海岸更近，這一點著實令人擔(dān)憂。那就意味著對建筑物和橋梁的搖晃將會更加劇烈，而逃離海嘯的時間卻會變得更短。

從長遠看，令地震學(xué)家感到疑惑不解的是，這種大型逆沖區(qū)地震將來還會襲擊別的什么地方。驟然興起的古海嘯學(xué)研究有可能提供某些線索。地質(zhì)學(xué)家認識到埋藏砂層是由古海嘯留下的，從而為研究昔日的構(gòu)造活動開啟了一個新的窗口。在日本，從前人們以為砂層的范圍與波浪向內(nèi)陸行進的規(guī)模是一致的，但通過將2011年3月份海嘯留下的沉積與公元869年留下的沉積進行比較，科學(xué)家們開始意識到二者未必相同。3月份海嘯后對仙臺平原進行的考察表明，沙土延伸的距離僅為海浪拍打海岸距離的62%。這意味著公元869年海嘯的規(guī)模以及引發(fā)那次海嘯的地震規(guī)模都被嚴重低估了。

雖然震級很大，但3·11地震的震源離岸邊很遠，因此給陸地上建筑造成的破壞小得令人感到意外。按照嚴格標(biāo)準(zhǔn)建造的樓房及橋梁一般都經(jīng)受住了搖晃，而此時室內(nèi)人員或物品卻被震得翻來覆去。位于仙臺的東北大學(xué)(Tohoku University)的經(jīng)驗為我們提供了防備地震的一個很好的實例:該校化學(xué)系有意將門廳設(shè)為安全港，規(guī)定此處不能堆放化學(xué)制品、重物或障礙物。遵照災(zāi)難應(yīng)急計劃，當(dāng)?shù)谝徊ㄕ痤潄硪u時，研究人員迅速沖向門廳并在那里等候，而此時，通風(fēng)櫥、空調(diào)和化學(xué)制品像驟雨般砸在實驗室的長凳上。該大學(xué)仙臺主校區(qū)的建筑雖有幾座受到損害，但沒有一座垮塌。地震后，研究工作很快恢復(fù)。

但是，正如整個地區(qū)的情況一樣，造成損失的是海嘯。海邊城鎮(zhèn)女川(Onagawa)有80%的建筑或被海嘯沖走，或已無法再用，其中就包括東北海洋科學(xué)實驗室的兩座大樓。幾十年的菌種保藏和(該中心內(nèi)備份的)研究資料瞬間化為烏有。

事實證明，福島第一核電站的多重備用安全系統(tǒng)根本不是海浪的對手，所以海嘯也沖走了日本對于核動力的信任。由堆芯熔化和氫氣爆炸引起的輻射物大量釋放迫使超過10萬居民撤離，并需要成千上萬的應(yīng)急人員參與控制已經(jīng)損壞的核反應(yīng)堆的英雄行為。

放射性沉降物飄落到了東京，同時也對東京產(chǎn)生了象征性影響。日本正重新考慮其以核為中心的能源政策及其對一些研究項目的承諾，這些項目包括位于日本的文殊(Monju)快中子增殖反應(yīng)堆以及目前正在法國建造的ITER國際熱核聚變反應(yīng)堆。

此次災(zāi)難也暴露出社會中存在的另一條斷層線:公眾與科學(xué)界之間的斷層線。由于未能在災(zāi)難之前和災(zāi)難最嚴重的時刻為決策者和公眾提供他們所需要的和想要的建議，科學(xué)家們感到痛苦不堪。日本的科學(xué)家目前正反復(fù)思量如何才能彌合這條鴻溝。