地震是人類(lèi)的災難。但同時(shí)，地震又是一盞明燈，照亮了地球內部，為我們了解地球，提供了迄今最為重要的一條途徑———

　　汶川大地震的發(fā)生讓我們思考很多問(wèn)題：為什么地震預報這么難？對于人類(lèi)自身居住的這個(gè)星球，我們究竟了解了多少？現有的知識和科技手段，能在哪些方面指導我們的生產(chǎn)和生活？帶著(zhù)問(wèn)題，記者分別采訪(fǎng)了中科院地質(zhì)與地球物理研究所的滕吉文院士和中科院研究生院地球科學(xué)學(xué)院的魏東平教授。

　　滕吉文說(shuō)，隨著(zhù)當代社會(huì )需求和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，地球物理學(xué)已處在一個(gè)新的起點(diǎn)上，面臨著(zhù)比以往任何時(shí)候都更富于挑戰性的局面，同時(shí)也展現出前所未有的發(fā)現和突破的機會(huì )。早在遠古時(shí)期，人類(lèi)就試圖探索地球形成和內部結構的奧秘。如今，更有必要去探索地球內部物質(zhì)與能量交換和其深層物理—力學(xué)過(guò)程和動(dòng)力學(xué)響應，用來(lái)為人類(lèi)服務(wù)。

　　上天不易入地更難，難在方法和手段

　　地震預測是一個(gè)全球性的科學(xué)難題。其難有三，地殼深部的不可入性是三難之一。

　　“上天不易入地更難”，人類(lèi)已經(jīng)觀(guān)測到萬(wàn)億光年遠的宇宙深處，在航空航天研究方面也取得顯著(zhù)成就，但與之對應的“入地”卻相對滯后?！叭氲亍毖芯侩y就難在方法和手段。

　　滕吉文介紹說(shuō)，深井鉆探是直接檢取深部介質(zhì)結構和災害背景的唯一手段，但在開(kāi)鉆前又必須進(jìn)行詳細的深部地球物理探測。自20世紀70年代以來(lái)，世界上約有14個(gè)國家提出了大陸科學(xué)鉆探計劃。由于堅硬的地殼巖石阻隔，目前世界上最深的鉆井位于北極附近的科拉半島，已鉆到12.26公里。我國在東海地區打過(guò)一個(gè)5公里左右的井，在塔里木盆地為了鉆探石油打過(guò)一個(gè)8.04公里的井。而一般情況下的淺源地震，震源深度基本都大于10公里。

　　地震的孕育、發(fā)生和發(fā)展是由于震源深處介質(zhì)受力作用下的破裂反應，一開(kāi)始是很小的破裂，叫做“微破裂”，待應力不斷積累，破裂不斷發(fā)展，在深部形成一條“破裂鏈”時(shí)，能量就會(huì )向周邊輻射，沖擊地表形成地震。

　　由于人類(lèi)無(wú)法預先知道震源的準確位置，即使使用目前已經(jīng)掌握的鉆孔技術(shù)，在那些事先判斷最有可能發(fā)生地震的地區，或者地震活動(dòng)帶上，鉆一口10公里左右深度的鉆井，在井中放上高靈敏度、抗干擾的儀器探頭來(lái)進(jìn)行觀(guān)察，如果這個(gè)井不在震源附近，震源處發(fā)生的“微破裂”跡象，也很難被直接捕捉到。

　　滕吉文說(shuō)，目前，我們了解地球深部主要借助地震波、電磁波場(chǎng)、重力場(chǎng)和地磁場(chǎng)，但各種觀(guān)測都是間接的。迄今為止，人類(lèi)對地球內部有較精確認識的，僅限于地面以下30—40公里處的地表，而地球半徑達6370公里。所以為了深化認識地球本體及其深部動(dòng)力過(guò)程，我們還有很長(cháng)的路要走。

　　以地震研究為例，包括人工源地震和天然源地震，主要是幫助我們了解地球內部的速度結構性質(zhì)。人工源地震一般不深，在100公里之內，但精度較高，天然地震可以到達地核的深度，但精度不高。利用地面相對重力值，通過(guò)模型反演，就可以求得地球內部的密度結構、構造運動(dòng)等?，F在國際上利用重力梯度儀，可以在空中進(jìn)行觀(guān)測，我國當前還沒(méi)有這樣的儀器，但已在研究。

　　觀(guān)測臺網(wǎng)的數量、記錄的技術(shù)水平以及動(dòng)態(tài)范圍，標志著(zhù)一個(gè)國家地球物理學(xué)發(fā)展水平。目前，全球數字地震臺網(wǎng)布局已初步完善與實(shí)施。定位系統（GPS）、人衛激光測量（SLR）、甚長(cháng)基線(xiàn)干涉儀測量（VLBI）、精密重力測量和干涉合成孔徑雷達（INSAR）觀(guān)測網(wǎng)已初見(jiàn)成效。近20年來(lái)，宇航觀(guān)測、大氣層中的航空測量、地表觀(guān)測以及深入地下數十公里的觀(guān)測系統，采集了大量的高精度信息。

　　地球物理學(xué)是認識地球的重要途徑

　　地震，特別是巨大地震，對人類(lèi)是一場(chǎng)災難，會(huì )使無(wú)數家庭家破人亡。但同時(shí)，“地震又是一盞明燈，照亮了地球內部，為我們了解地球，提供了迄今最為重要的一條途徑?！蔽簴|平引用了俄羅斯已故地震學(xué)家伽里金關(guān)于地震的一段說(shuō)法。

　　據魏東平介紹，地球物理學(xué)是地球科學(xué)研究領(lǐng)域的一個(gè)分支，主要包括空間物理學(xué)與固體地球物理學(xué)兩方面內容。其中固體地球物理學(xué)的研究包括地震學(xué)、地磁學(xué)、地電學(xué)、地熱學(xué)等多個(gè)分支。從寬泛意義上講，地震學(xué)、地磁學(xué)和重力學(xué)就像是支撐固體地球物理學(xué)的三腳架，是我們認識地球本體、地球內部結構及其動(dòng)力過(guò)程等極為重要的途徑。

　　地震學(xué)主要研究震源機理和地球內部介質(zhì)的分布與運動(dòng)規律。自1906年舊金山大地震之后，地震學(xué)家關(guān)于地震震源的認識一直在不斷深化，從最初的“彈性回跳學(xué)說(shuō)”，發(fā)展到現在的二維及三維斷層模式等；而關(guān)于地球內部介質(zhì)及其動(dòng)力過(guò)程，包括地球內部介質(zhì)的分層、衰減、不均勻性、各向異性等方面的研究，通過(guò)對于地震波相關(guān)震相的研究，科學(xué)家們的認識也同步深化。同時(shí)，利用地震學(xué)的方法，科學(xué)家們可以尋找埋藏于地球淺層的資源與礦藏，在城市尋找地下管線(xiàn)，對重要建筑工程等進(jìn)行安全評估等。此外，地震學(xué)還是各國進(jìn)行核爆監測的最重要手段。

　　地磁學(xué)主要研究地磁場(chǎng)的時(shí)空分布及變化規律、地磁場(chǎng)起源等。地磁場(chǎng)的主要部分來(lái)自于地球內部，構成了地球磁場(chǎng)的基本部分。地球表面的某些區域存在比較對稱(chēng)的地磁條帶現象，是海底擴張與板塊構造學(xué)說(shuō)的重要依據。地球磁場(chǎng)的起源問(wèn)題需要科學(xué)家們在整個(gè)21世紀予以特別關(guān)注。

　　重力學(xué)在基礎研究領(lǐng)域和軍事研究方面都非常重要。地球內部不同深度的結構分布，會(huì )在重力波長(cháng)上反應出來(lái)，金屬礦藏、地下水、石油等物質(zhì)分布會(huì )造成地表淺層的重力異常。因此，重力勘探也是我們尋找各種資源與礦藏的重要手段。在軍事方面，例如巡航導彈制導中的高精定位技術(shù)，必須利用到地球表面重力場(chǎng)的精細空間分布信息等等。

　　“我現在所在的學(xué)院叫做地球科學(xué)學(xué)院，涉及的相關(guān)一級學(xué)科，除了地球物理，還有地質(zhì)學(xué)、大氣科學(xué)、海洋科學(xué)、地質(zhì)資源與地質(zhì)工程、測繪科學(xué)與技術(shù)及土木工程六個(gè)方面，而我們學(xué)校的資源與環(huán)境學(xué)院，涉及的一級學(xué)科包括地理學(xué)、環(huán)境科學(xué)與工程等等。所有這些不同的學(xué)科組合，構成了我們一般意義上所稱(chēng)的地球科學(xué)?！蔽簴|平說(shuō)。

　　認識取決于目的

　　人們對地球的探索與認識地球的目的密切相關(guān)。滕吉文介紹，在20世紀的百年里，地球科學(xué)研究的最主要目的是向地球索取各種自然資源。20世紀中葉前后，一系列地球物理勘探方法相繼問(wèn)世，特別是電法勘探、地震勘探、重力勘探、磁法勘探、地熱勘探和放射性勘探等，為人類(lèi)找到了大量的金屬、非金屬礦產(chǎn)和石油、天然氣、煤、煤成氣及地熱等能源。資源與能源的勘查、開(kāi)采與利用，對全球各國的科學(xué)進(jìn)步、社會(huì )與經(jīng)濟的發(fā)展均做出了重要貢獻。

　　如在重大工程建設方面，長(cháng)江三峽水庫及黃河小浪底電站的壩址選擇、基巖體評價(jià)、堤壩隱患的勘察、治理等，地球物理研究發(fā)揮著(zhù)基礎性作用。此外還為陸地和水下隧道的開(kāi)挖，地下國防工程建設提供技術(shù)保障。在核爆炸與核污染監測，文物、古墓的勘查等方面，地球物理學(xué)均提供了必要的理論方法和技術(shù)手段。

　　21世紀以來(lái)，由于資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)和自然環(huán)境的嚴重破壞，各種人為的自然災害也變得頻繁。地球科學(xué)研究的目的轉向合理開(kāi)發(fā)和利用自然資源、環(huán)境監測、災害防御等方面。在環(huán)境污染的監測方面，地震預測同樣是現代科學(xué)中最困難而又最為迫切需要解決的問(wèn)題之一。

　　滕吉文在他的《巖石圈物理學(xué)》中指出，地球科學(xué)的最終目標，是了解地球本體和其他行星從太陽(yáng)系中誕生到它目前狀態(tài)的演化，以便能了解地球的物理、化學(xué)、地質(zhì)和生物學(xué)作用，并能對未來(lái)發(fā)展進(jìn)行預測，指導我們的生產(chǎn)生活。

　　不應放棄地震預測研究

　　滕吉文認為，我國位于世界兩大地震帶之間，是一個(gè)地震災害嚴重的國家。不同地區對建筑的抗震要求是不同的，放棄對地震預測的研究，而轉向加強建筑抗震能力、加固道路橋梁既不符合國情，也缺乏可操作性。我們要找出難點(diǎn)所在，不斷深化認識，最終攻克這個(gè)“堡壘”。

　　魏東平也認為，我們要在不放棄地震預測這一基本問(wèn)題的同時(shí)，在全國范圍內，特別是在經(jīng)濟發(fā)達地區，更全面、更細化地進(jìn)行地震烈度區劃，依據給定的地震烈度區劃，對于不同地區，按照相應的抗震要求進(jìn)行建筑設計，以加強建筑的抗震能力，同時(shí)對現有的道路橋梁及重要工程，依照輕重緩急，進(jìn)行抗震加固，在我們目前的國力條件下，具有一定的可操作性。

　　“如果不能透過(guò)地球表面，觸摸到地球內部的‘脈搏’，那我們在地震研究方面始終是缺乏根基的?！彪恼f(shuō)，解決地震預測的難題，必須進(jìn)一步了解我們的星球。我們的方向是在地球內部，深化對地球本體的認識。研究地球內部圈層精細結構，物質(zhì)一能量的交換、耦合、響應及其深層動(dòng)力過(guò)程。我們的目標是要建立起深部物質(zhì)運移、板塊運動(dòng)和力源機制及新的地球動(dòng)力學(xué)模型，為資源、災害、環(huán)境和全球變化提供地球深層物質(zhì)運動(dòng)的要素，實(shí)現對其潛在前景進(jìn)行預測，造福全人類(lèi)。