2023年12月18日甘肅積石山6.2級地震及啟示

郭安寧, 蘇小寧, 蒲小武

(1.甘肅省地震局, 甘肅省地震學會, 蘭州 730000; 2.蘭州交通大學測繪與地理信息學院, 蘭州 730700;3.中國地震局黃土地震工程重點實驗室, 蘭州 730000)

2023年12月18日甘肅積石山6.2級地震是甘肅省10年以來又一次發生的造成人員傷亡的地震事件,該次地震是發生在深淺部復雜構造環境、青藏高原與黃土高原分界線上的強地震。地震后響應級別也是最高的。本文對這次地震進行了簡短的介紹,包括地震參數的測定、地震區地震構造環境、歷代烈度(地震動參數)區劃、震害等,通過對這次震例的反省分析,得出進一步的認識,從自然科學和社會科學兩個方面提出改進的方法,籌劃未來防御強震的措施。

1 地震參數測定及速報

1.1 臺網儀器震中

中國地震臺網正式測定2023年12月18日23：59：30在甘肅臨夏州積石山縣(北緯35.7°,東經102.79°)發生6.2級地震,中國地震臺網中心的速報在其后3 min,時間是00：03發送發震信息,先測報為6.0級,旋即在不到1 min之內正式速報為6.2級,第一個強余震于0.5 h后發生,震級為4.0,最大余震在主震1 h發生,震級為4.1級,21日又發生了一個4.1級地震。

1.2 儀器震中及相距的人口重要點

地震發生后儀器震中定位于積石山縣柳溝鄉,距離積石山縣柳溝鄉地標點8 km,距離臨夏州積石山縣(距離最近的區縣)8 km,距離臨夏回族自治州(距離最近的市州)39 km。震中距離最近的行政村為積石山縣劉集鄉河崖村4 km(距離震中,距離最近的鄉鎮為積石山縣蓋新坪林場4 km(距離震中),距離省會蘭州市102 km。

1.3 有感情況

蘭州、定西、武威、金昌、慶陽、平涼、天水、隴南等地震感明顯,蘭州震感強烈,大多熟睡人們被震醒。青海海東市樂都區、平安區、民和縣等地震感強烈,西寧強烈有感,東至西安東都有感。

1.4 宏觀破壞及震中

應急部中國地震局于12月22日公布了地震等烈度線圖,甘肅積石山6.2級地震最大烈度為Ⅷ度(8度),Ⅷ度(8度)區面積331 km2,其中包含異常區面積15 km2,是在主Ⅷ度(8度)沿斷裂朝北的方向,Ⅷ度(8度)主要涉及甘肅省臨夏回族自治州積石山保安族東鄉族撒拉族自治縣吹麻灘鎮、大河家鎮、石塬鎮、劉集鄉、柳溝鄉、關家川鄉、胡林家鄉、寨子溝鄉、蓋新坪林場,青海省海東市民和回族土族自治縣官亭鎮、甘溝鄉、中川鄉、杏兒藏族鄉,共計12個鄉鎮和1個林場。

Ⅷ度(8度)是包含地震學信息主要來源的烈度區,烈度線長軸方向為北-北西向,基本上與原先已知的拉脊山斷裂基本一致,儀器監測的震中與宏觀震中基本一致,地震發生時所做的震源機制解的節面方向與宏觀震中烈度線長軸方向也大體一致,但角度似乎更偏西。

2 中國地震局震后應急基礎數據和圖件產出

中國地震局的相關部門在大地震發生之后,在現場工作未全面展開之前,很快做出通過地震波或者是遙感衛星測量所能得到的一些震后震源情況的基礎數據,如震源機制等資料,規范性地向社會公布,為社會各個方面進行研究和應急提供基礎供給。

2.1 InSAR同震形變場模擬

現在InSAR同震形變觀測技術成熟,且成為地震后短時間內能得到的地震形變資料[1-2]。這次地震依據地震學破裂過程結果模擬同震形變,模擬了甘肅積石山6.2級地震InSAR同震形變的空間分布和量值。如圖1所示,本次地震同震形變以垂向運動為主,最大垂直向位移約5 cm,主要變形區域位于積石山縣城以東、劉家峽水庫以西的山地區域。

由中國地震局地質研究所提供,作者張迎峰,2023年12月20日制成,中國地震局于25日在其官網地震專題中公布,作者進行了清晰化修改

2.2 地震序列精定位

采用雙差定位方法,對甘肅積石山6.2級地震序列進行精定位。截至2023年12月20日09：30,共產出精定位結果251個。如圖2所示,本次地震余震呈北-北-西走向,發震斷層間有相互貫通的趨勢,余震深度集中在4～14 km。該圖展示了地震序列時空分布特征,可為判別發震構造提供參考。

由中國地震臺網中心提供,2023年12月20日10：00截止并制成,中國地震局于22日在其官網地震專題中公布,作者進行了清晰化修改

2.3 地震震源破裂過程

利用震中100 km范圍內37個基本一類站數據進行破裂過程反演。如圖3所示,破裂面呈現南東-北西走向,破裂持續時間約為10 s。破裂由震中主要向北西方向延伸,由深部向淺部展。最大破裂點位于震中北西方向7 km附近,最大滑動量約0.12 m。

由中國地震臺網中心提供,2023年12月19日制成,中國地震局于22日在其官網地震專題中公布,作者進行了清晰化修改

2.4 甘肅積石山6.2級地震震源機制圖

根據震源機制解和斷層分布推測發震斷層面走向、傾角和滑動角分別是145°、59°和108°,判斷本次地震是逆沖型為主的地震。但此次地震震源機制解發震的節面與實際地震的烈度長軸方向相比似乎更偏配西一些(圖4)。

由中國地震臺網中心提供,2023年12月19日制成,中國地震局于22日在其官網地震專題中公布,作者進行了清晰化修改

3 震區人文和特殊地質環境

地震發生在臨夏回族自治州積石山縣,位于黃河上游甘肅省中部西南面,是全國兩個回族自治州和甘肅兩個少數民族自治州之一,有回、漢、東鄉、保安、撒拉等民族,東鄉族和保安族是以臨夏為主要聚居區的甘肅特有少數民族,且積石山縣是原國家級貧困縣。

3.1 世界少有的化石儲存地

臨夏盆地被學術界譽為“最漂亮的陸地磁性剖面”“全球盆地研究亮點”,有距今3 000萬年至170萬年的多處連續天然剖面和160萬年以來黃河7級階地的黃土沉積。臨夏盆地的一個特點是,地質歷史時期的古生物化石能得到完整的石化并儲存,這在世界是罕見的,且距今7億年至2.3億年的海洋生物化石、距今2億年至6 500多萬年的劉家峽恐龍足印化石群、距今3 000萬年至100多萬年的和政古動物化石群尤其出名,占據了多項世界之最,并榮獲“吉尼斯世界紀錄”認證,因此臨夏被譽為“古動物的伊甸園”[3]。

3.2 喇家大地震文化遺址

積石山縣位于甘肅省西南部,地處黃土高原與青藏高原的過渡地帶,與地震地點相鄰的喇家遺址,位于青海省民和縣官亭鎮喇家村,是一處新石器時代的大型聚落遺址,被稱為“東方龐貝”。喇家遺址是史前遺址、2001十大考古發現之一,當年被國務院公布為第五批全國重點文物保護單位,其被認為是大地震后黃河潰決后泛濫毀滅所致。青海喇家遺址博物館對4 000年前發生大地震場面的遺存給予完整保留[4-5]。

此次地震中,青海民和縣中川鄉金田村和草灘村發生局地“砂涌”,大量房屋被淤泥包圍、沖毀。此次發生地震砂涌的兩村,距離喇家遺址僅有5 km左右,據報道,當時的泥漿浪頭一度高達3 m,以此可以回想當年喇家文化遺址被毀滅的場景。

3.3 國內三大天池之一

地震地點附近有孟達天池[6],此天池雖小但仍居國內三大天池之列。天池所在孟達山處于青藏高原與黃土高原結合部,多雨,為青海植物王國,素有青海高原“西雙版納”之稱。孟達天池形成的起因,一般認為是第四紀冰川消退后形成的堰塞湖。這個地貌及成因的特殊現象表明地質歷史時期的地殼變動是相當劇烈的,而新生代第四紀的地殼運動與現在地震活動密切相關,無疑也是這次地震孕震的地殼內動力來源,同時是下一次強震的動力成因的來源。

3.4 張衡候風地動儀所記地震發生地

張衡的候風地動儀于陽嘉元年(132年)建成,其后隴西發生地震,為東漢順帝永和三年二年乙亥(138年3月1日)。當時記為京師、金城(治允吾,今永靖西北)、隴西(治狄道,今臨洮)地震裂,壓殺人。這次地震被認為是被候風地動儀所記的地震,命名為甘肅臨洮西地震(35.9°N、103.3°E;I=9],震級定為63/4,距離這次地震的震中不到80 km。

對于這次地震是否由候風地動儀記到產生爭議, 矛盾之處是對公元138年甘肅隴西地震的歷史記載發生不一致的情況,《后漢書·五行志》記載當時京師“裂城廓,室屋壞,壓殺人”,即在隴西地震的同時,京師也發生了破壞性的地震,而《后漢書·張衡傳》卻說“嘗一龍機發而地不覺動,京師學者咸怪其無征”記載卻是在隴西地震發生時,京師并未發生任何有感地震。因此,有人認為,在138年候風地動儀記錄地震時,京師就已經發生了強烈有感地震,人都有感,地震動儀記到也就不足為奇了。更進一步,由于歷史記載發生矛盾,而地動儀無出土實物,發明后很快遺失,因而就認為候風地動儀并不是歷史真實存在,其真實存在性值得質疑,是以訛傳訛。

本文作者針對這個記載矛盾曾做出過解釋[7],論證了在東漢時有兩個京師,一個是在長安,一個是在洛陽。京師震指的是長安,而候風地動儀當時放在河南洛陽,從而對候風地動儀歷史記載中的矛盾有所解釋,一定程度上肯定了候風地動儀存在的真實性。

4 震情判斷和地震活動

4.1 震后震情趨勢初步判定

地震0.5 h后,中國地震局監測預報司、中國地震臺網中心、中國地震局地震預測研究所、青海省地震局、甘肅省地震局進行了聯合視頻會商,根據已做出的震源機制解結果綜合分析后,認定這是一個逆沖式斷裂的破壞地震,根據周邊歷史地震發生后的情況推斷,初步確定這是一個屬于主余型地震,最大震級不會超過5級。旋即就將這個結果向政府進行了匯報,也同時向社會發布了公告。

4.2 地震前兆情況

甘肅與青海地震前兆專業觀測臺網中有異常出現。異常出現在前兆觀測臺網是常見現象,分別有中、長、短期,但這些異常與這次地震如何聯系還未知。民間也有地震預測,但偏離程度以及累積數據的檢驗,科學原理性的被認知還沒有經過分析篩選,只能觀察或者待研究。震前宏觀異常還未見到有確實的報道。

此次地震未發生在2022年底判斷的2023年全國地震重點危險區的范圍內,但相差不遠。

4.3 震前甘肅省震情的起伏

甘肅省內震情起伏也是近年來少見的,甘肅省在多年強震平靜的基礎上,卻在2023年12月1日在甘肅酒泉市肅北縣(北緯39.30°,東經97.27°)發生M5.0級地震,2023年10月24日在甘肅酒泉市肅北縣(北緯39.43°,東經97.28°)發生M5.5級地震,但這兩個5級地震在構造上卻與積石山地震沒有關聯,僅說明甘肅省地震在一段時間內集中發生,地震后的2023年12月31日,在甘肅白銀市平川區(北緯36.74°,東經105.0°)發生M4.9級地震,對甘肅也是少見的。青海方面似乎沒有短期集中發生的現象,2022年1月8日發生了門源6.9級地震,這是自2021年5月瑪多7級地震后最大強度的地震。

4.4 地震發生的日期特點

2023年12月18日即為農歷十一月六日,在月相上沒有調制,而調制理論與方法廣泛應用于地震預測方面[8-10],但此次地震卻與1920年12月16日發生的海原8.5級地震農歷上基本同日,都是11月7日(因積石山地震發生差30 s就進入到零點,因而可認為與當年海原地震農歷同日)。該次地震是在寒流過境,并且在甘肅省部分地區達到了有氣象記錄以來的最低溫度時發生的,但地震發生時寒流已到了末期。寒流會在地面產生脈動,有研究者認為它可能也是觸發地震的因素之一,1920年12月16日海原地震前就有霸王級的寒潮流進入到中國境內,在地震發生后的第二天全面覆蓋震災區[11-12]。

4.5 太陽活動的調制及未來強震趨勢

2023年11月27—28日(世界時),太陽先后出現了4次日冕物質拋射。隨后中國氣象局國家空間天氣監測預警中心發布地磁暴預警,11月30日—12月2日可能出現地磁暴活動,其中12月1日可能發生中等以上地磁暴甚至大地磁暴。地磁暴果然如期而至,根據中國科學院空間環境預報中心的監測結果,其中北京時間12月1日17：00—20：00,甚至達到大地磁暴(Kp=7)的水平,在北京都看到明顯的極光現象。

按照文獻[13-14]的研究,磁暴倍九天往往是地震容易發生的時間點,12月1日磁暴對應于12月18日積石山地震正好是18 d,是兩個9 d(9×2=18),符合磁暴倍九的調制。

由于太陽活動存在約11年的周期性,活動強度目前正處在向極大值逼近的過程中,預計在2025年達到峰值,所以在2025年或2026年需密切關注強地震的發生,因為1936年天水地震就發生在太陽活動高年?？紤]到天水至武都7級和7級以上大震多在太陽活動谷年發生,南北地震帶北段的地震也多在太陽活動年發生,汶川8.0級特大地震就是在太陽活動谷年發生,依此還作了中長期的預報[15]。2025年太陽活動是在高峰,谷年就是在2030年,因此這個年份是甘青交界和天水地區發生強震的可能性的年份。

5 震區地震構造環境特征

5.1 地震帶和活動構造

2023年12月積石山地震發震位置是處在中國的南北地震帶中北段,在23個地震條帶劃分中屬于蘭州至天水地震帶,以控震性的活動斷裂劃分則屬于西秦嶺北緣斷裂帶,如圖5所示。

圖5 震中及所在大區域控震構造西秦嶺北緣斷裂帶

西秦嶺北緣斷裂帶是一個北西走向的斷裂帶,但此次地震呈南北破裂,以前所做的工作認為西秦嶺北緣斷裂帶在此次地震發生周邊范圍內,有被南北向分支構造所切割控制的現象。

再向細劃分,更大比例尺所稱的拉脊山斷裂則是其最近的斷裂,如圖6所示。

圖6 震中所處最近斷裂拉脊山斷裂關系圖

5.2 深部構造與地球物理環境

發震區處在莫霍面陡變帶上,且處于一個“S”型拐彎的地段,從深部地震學的標志認為也是一個易發震的地段,另外在其北邊也是一個潛在的重磁分界線,該區域可以認為是發生強震甚至更強震的潛在震源的地區,如圖7所示。

圖7 震區及周邊重磁分界示意圖

另外,根據中國地震局應急產出,2023年12月25日公布了利用人工智能技術拾取ChinArray二期臺陣記錄到的近震體波走時,聯合歷史地震編目走時,通過近震走時成像獲取了震源區中上地殼高精度速度結構。結果顯示,此次地震震源區中上地殼存在高速異常,地震發生在P波和S波速度高低速轉換的邊界帶上(中國地震局地球物理研究所提供,2023年12月20日產出初圖)。

綜上所述,震區顯然是一個淺表構造復雜交匯的地區,此次地震的發生周邊,尤其是對西秦嶺北緣斷裂帶再發震是否會產生影響?本文按照“垂震底繼”的觀點[16-17],認為此次發震斷裂南邊與之相交的西秦嶺北緣斷裂帶,北邊與之相交的拉脊山斷裂帶的強地震發震可能性提高了,今后應注意該斷裂帶上發生大地震的危險性。

5.3 近現代強震活動

西秦嶺北緣斷裂帶在該次地震的西段,在1990年發生了7.0級地震。該地震的地點是在共和盆地之內,地震具有復雜性,原先未估計到此處會發生地震。地震發生之后,研究工作者才四處尋找斷裂,最后形成了4種觀點[18],4種觀點都認為不是顯性活動構造所致。這個地震發生的復雜性說明了該斷裂帶在西段呈現了復雜的破裂特征。

在西秦嶺北緣斷裂帶的東邊,2013年 7月22日甘肅省定西市岷縣、漳縣交界發生6.6級地震[19],距本次震中的距離約185 km,這是最近發生的一次強地震,也是該斷裂帶活動最大的一次地震,傷亡近百人,小于此次積石山6.2級地震,且此次地震顯示地震有自東向西遷移的表現。

5.4 歷史強地震遷移與未來發震趨勢

應注意由東向西的地震遷移現象,在128年2月23日(東漢順帝永建三年正月丙子)在秦嶺北緣斷裂帶東段的甘谷(北緯34.7°,東經105.4°)發生了61/2級地震,史記為漢陽(治冀縣,今甘谷東南)地震,“漢陽屋壞殺人,地坼涌出水”。

爾后相隔10年后,即東漢順帝永和三年二年乙亥(138年3月1日)在甘肅臨洮西北發生了63/4級地震,這次地震就是被認為是張衡候風地動儀記到的那次地震。

而另一個爾后則是在5年后,即漢順帝漢安二年九到建康元年正月辛丑(143年9月27日—144年2月24日,間隔時間為強余震發生時段) 在甘肅甘谷西方向(北緯34.7°,東經105.3°)發生了7級地震,史記：“自去年九月以來,地百八十震,山谷坼裂,壞敗城寺,殺害民庶”。

這又是一次在西秦嶺北緣斷裂,蘭州天水地震帶向東的一次大地震的遷移。鑒于這個歷史地震遷移事實和“垂震底繼”的發震模式作為指導,應該特別注意東段發生大地震。

5.5 2030年應是強震活動周期注意點

按照郭增建提出的三性法(作者是合作者)[20-21],南北地震帶北段有25年的周期特點,三性法就是以25年周期再以黃金分割,其黃金分割點就是所確定的年份,三性法定25×0.382=9.55年(短段黃金分割點)和25×0.618=15.45年(長段黃金分割點)。若2013年岷縣漳縣6.6級地震,2023年甘肅積石山地震正處在向此后25年周期的短段分割點上(10年相當于9.55年),按25年的分割周期點下一個點就應該在2013年之后15年左右,就是以2023年之后5年,即2030年,因為此時也是太陽活動谷年,應特別注意在這個時間段發生大地震。

6 震區抗震設防標準設定

6.1 歷代地震區劃和地震動參數

經查中國地震動峰值加速度區劃圖GB 18306—2015,中國地震動反應譜特征周期區劃圖GB 18306—2015,中國地震動峰值加速度區劃圖GB 18306—2001,中國地震動反應譜特征周期區劃圖GB 18306—2001;中國地震烈度區劃圖(1990);中國地震烈度區劃圖(1977);中國地震區域劃分圖(1957)得出結果如表1所示。

表1 甘肅省積石山6.2級地震歷代烈度(地震動區劃)圖劃定情況Table 1 Definition of historical intensity (seismic motion zoning) maps for the Jishishan 6.2 magnitude earthquake in Gansu Province

6.2 討論

顯然這次地震發生后表明除了一代圖之外,其余圖都劃低了,該震級的地震極震區的烈度達到8度(0.2g),但更傾向于認為8度強(0.3g),震后所做地震烈度圖表明是極震區為8度。

綜合前述的深淺構造地震活動等特點,震區屬于深淺復雜的地帶,建議對今后復雜構造區,在靠近大的地震斷裂帶時在劃定指標上加權,不宜把地震動參數劃低。提高地震設防水準,此次地震給了這樣的認識,在這樣的地域,一個烈度可能達到8度的地震是隨時可能發生的。

7 震害及教訓

甘肅積石山6.2級地震的震害,相比同等地震卻是差異驚人的,如2021年云南漾濞Ms6.4級地震[22-23],云南漾濞地震震級高死亡人數卻是3人,究其原因還是房屋的抗震的差異。甘肅積石山6.2級地震震害主要是以農村磚混和土坯及老舊房屋的震損為主,地質災害表現為有特殊性地震誘發飽水黃土層液化產生滑坡-泥流災害。因為震級所限,災損區面積不大,災害程度通過媒體即有了相當程度的展示。

7.1 結構震害

從震后震害照片(從圖8～圖15明顯可以看到,該處的房屋基本上就是土坯磚混房屋,有些看起來非常陳舊。根據中國經營報在現場采訪的視頻,可以基本概括為,人們生活條件差,房屋以最便宜的土質為多,且還舊。但有幾個特點是：第一由圖8和圖9所顯示的結構屋面較輕,這在一定程度上減輕了震害;第二是有些填充墻的黏合劑有些手都可以捏爛;第三是震區群眾對抗震意識比較淡漠,所住房屋注重外表和內部的裝飾,地板磚和吊頂燈都有,但墻體結構很差,尤其圖15的現代化的汽車和講究場面的大院門臉與倒塌的墻體形成了鮮明的對比。

圖8 土-磚平房震損破壞(蘭州地震研究所攝影)

圖9 土磚混合平房震損破壞(來源：張領 攝)

圖10 土坯房破壞 (中國經營報 程維 攝)

圖11 磚土混合結構破壞(來源：張領 攝)

圖12 大河家鎮附近的楊洼村倒塌的土磚混合房屋(來源：視覺中國)

圖13 磚混結構破壞 (中國經營報 程維 攝)

圖14 土坯房破壞(中國經營報 程維 攝)

圖15 磚混-土坯房破壞(中國經營報 程維 攝)

7.2 黃土液化——泥流災害及教訓

民和中川鄉滑坡-泥流災害是由地震誘發飽水黃土層液化而形成,這是黃土區的震害普通存在的現象,1920年海原8.5級地震引發的黨家岔滑坡[24-25]被認為由此形成,而在國外如2018年Mw6.6東伊布里地震、2018年Mw7.5帕盧地震、2018年龍目島地震和2022年Mw6.1帕薩曼地震引發的大量滑坡均與地震后土層液化相關[26-28]。

圖16為2023年12月20日青海海東金田村和草灘村救援現場,數十臺挖掘機和數百名消防員全力開展救援,尋找失聯人員。圖17顯示的是民和縣中川鄉的金田村和草灘村突發地震引發的砂涌現象,大量淤泥涌入該村造成該村多處房屋被包圍掩埋。

圖16 黃土層液化產生滑坡-泥流災害(來源L視覺中國)

圖17 黃土層液化產生滑坡——泥流災害(來源：視覺中國)

此次黃土液化后形成泥流卻有其特殊性。此次滑坡-泥流的特殊成因是：黃河上游自1969年開始了引水灌溉工程,通過高揚程泵站將黃河水提灌到河流階地高臺的塬面上,改善臺塬面上干旱缺水無法種植莊稼的問題,但是多年的灌溉導致臺塬地帶地下水位逐年上升。因此,本次地震引發的金田-草灘村黃土滑坡-泥流災害鏈與提水灌溉導致的地下水位上漲有關。但還有一個特殊性是滑坡滑到坡底的時候又遇到河渠水,渠水與滑坡土流混合后再形成了泥流而向水位差低的區域沖刷下來,掩埋后造成傷亡。

這次震害的教訓在于：目前,黃土發育的地區如甘肅、陜西、寧夏等地區也長期開展了提水灌溉工程,因此臺塬地帶地下水位提高后的震害問題應專門普查進行研究;可利用遙感技術及無人機技術的簡便性[29],以防止此類災害重演;尤其值得提醒的是,土質滑坡的下滑體著落處即為河流或河渠,由此還會衍生泥流災害進而壅堵在下游大壩壩體和泄水系統中后再次災害的發生,而水庫水體本身就會促成滑坡的發生[30],對此災害鏈過程應做進一步的調查研究。

8 預報、預警、地震科學的啟示與建議

8.1 地震預報法規發布的修改建議

鑒于這次地震發生在經濟不發達地區,目前地震預測的水平和現實的情況是,只能是處在可能性預告而不是準確地震預報,因而要想應用地震預測時,在發布上應采取分區后彈性對待政策,這也是筆者以前一直建議的想法[8]。地震預報應該分區實施,對于廣大農村住房質量很差,且處在強震高危區的人們,應把這些地方劃為避震區,可以采取地震預報。在這些地區由于經濟條件的限制或地域開闊多是平房院落的地區,避是可以的躲過地震危害的可能和可行方式,也是最佳方式。

而對于經濟條件好的城鎮,都是密集樓房為主,躲出來避是不可能的,可列為抗震區,以抗震設防加固為主,為了防止超乎意料的極強震發生,可以設計和制作一間作為避震間,地震后可向這個房屋中逃避,這樣就大大的降低了經濟成本。在這些地區,只有地震預報要達到很高的準確度時才能發出預報。在此建議研究這種分區的指標,兼顧科學能力和經濟能力推動立法。

8.2 經濟不發達區預警盲區的補充(零距離預警)

中國地震預警工程作為國家建設項目,未來將在全國實施[31-32],它是用電信號跑贏地震波傳播的速度來進行的預警,這個預警的信號對有特殊要求的裝置是有肯定作用的,如行進的高鐵等,但它應用于人們進行避震時則產生了問題,核心問題就是直下型的地震發生時預警起不了作用,而遠距離預警起了作用卻沒有危害。

因而設想在廣大欠發達地區,針對這一點需要進行補充,就是可以制造實時報警器,用簡易報警器就可以,可以理解為零距離預警器,地震發生時就發出警報,對農村平房庭院有條件跑到屋子外或者到有避震措施的室內進行躲避,從現代技術的角度來說,制作這個預警裝置是很容易的,但它卻能避免重大傷亡。

而對城鎮樓房同樣可以借鑒,正如前述,若設計和制造樓房時特別設計一間為特別抗震的房屋,零距離預警的警報器一旦有信號發出,就可以進入這個房間進行避震。

8.3 關于避讓活動斷裂是“線”是“帶”的理解

活動斷裂是宜于發生地震的地段,這已被百年多的地震歷史所證明,但是它不是機械地、克隆似得重復歷史地震活動斷裂斷面而發生繼發地震,這點現在有點認識的云霧。一方面,古地震學科短短幾十年的科學實踐讓人們看到了發現活動斷裂后進行挖掘都會有古地震出現的現象,好像地震就在一條斷裂上在千年萬年地重復地發生;另一方面的認識就是每一次新的地震都產生新的斷裂,而不是原來活動斷裂上進行克隆式的重復。 因而需要對這個問題有一個寬泛的認識,強地震的發生有可能在原先已經發生過地震的斷裂帶上克隆地重復發生,也有可能產生新的斷裂帶,與原來斷裂面有一定距離。此次積石山地震就是這樣的震例,往往是發生了地震后,再找斷層與此對應,但對應的拉脊山斷裂帶最近也相距3 km。因而可以認為某些強的地震活動帶是包含活動斷裂在內一定寬度范圍之內的區域,避讓活斷層不是避讓一條線,而是避讓有一定寬度距離的區帶,這個認識應進行深入研究和分析,并把它納入到今后的地震動參數區劃圖及防災規劃之中去,不要機械地認為未來發生地震,就必然在經過探測后的活動斷層剖面投影到地面的這條線,因此對它的劃定位置的工作是宜粗不宜細,太精準反而既費錢也失去了現實意義。

9 把“安全”作為幫扶(振興)農村指標的建議

9.1 幫扶(振興)農村政策調整建議

從2023年12月18日積石山地震的震害情況來看,很多還是房屋不夠堅固而造成的,因而對以后的幫扶或振興農村,要從“經濟幫扶”轉變為“安全幫扶”,只有以安全作為兜底這樣才是做到了幫扶兜底。對一些會造成自然災害的地區,建立“是否達到安全”的標準,把能否達到安全標準作為幫扶完成的指標,這樣國家幫扶或是振興農村的內涵才更加完善和全面。

9.2 實施可行性的論證

針對農村的一間住宅房(或劃定為某些面積的常居房),利用政策的強制命令,必須要達到相應的抗震水平,達到大震不倒,中震能修,小震無恙的水平,針對各地區具體的經濟條件,幫扶或振興農村政策給予經濟補貼、技術指導。

另外,可以設想對有些低收入人口,經濟條件太差,國家補貼后其經濟能力仍達不到一間房或者一定面積有抗震設防的標準時,建議強制性地建立室內抗震裝置,這個方法解決了其財力不足的問題也達到了抗震的目的?？梢栽O想如下：室內的床建成類似于大學宿舍上下鋪式,上鋪做防砸塌抗震架子,使其足以抵抗一般性簡陋平房在夜晚發生強震時的倒塌;或者可以設想有高背椅,自動或者手動能從后背掏出的套籠式防砸裝置;或一面墻做成隱性的堅固框架,常坐位置就設在這面墻邊,而地震時就躲閃到這面墻邊,可以設想的辦法可以很多,從經濟能力而言,這個方式即就是全部補貼,也是可以接受的。

校舍的地震問題在研究領域一直被關注[33],但在貧困區這個問題更嚴重,甘肅積石山地震發生在深夜,極震區沒有寄宿制的學校,從而沒有造成大面積的學生傷亡,但2008年汶川特大地震時的校舍倒塌造成學生大量傷亡的歷史場景記憶猶新,因此對于農村或城鎮校舍,尤其對低收入人口區的校舍抗震問題,應引起足夠重視。

作者認為現在的課桌太矮且堅固性有問題,學生鉆下去空間有限,因此可設計成高腿高腳以擴大空間,另外可以設想把課桌互相從底部連接起來。有抗砸性強的凳子課桌后,地震時鉆入課桌除了有空間之外,群體性桌椅還可以支撐從上部或倒下來的更重樓層砸下來的重量,即就是教室底部坍塌還有回旋的余地,為拯救生命贏得機會,這點也可以推廣到易發震的其他地區。

10 “安全”幫扶指標建立的技術設想

10.1 低收入指標加地震災害預估

建議由地震工作者針對地震危險指標劃定避震區劃區,同時以經濟指標再劃定一個指標區,兩者疊加之后形成需要進行的達到安全指標的幫扶區,當然還可以對其再細劃分為不同等級,以些作為實施的依據。

10.2 避震指導區的建立的構想

避震指導區的制訂不與現行的地震動參數區劃圖產生沖突,因國外的接軌性等因素不易改變的原因,可采取如下思路：在地震動參數區劃圖的基礎上,加之一些其他可能發生地震的指標,形成一個范圍更大的避震指導區。

10.3 避震指導區地震科學實現方法

地震科學的指標可以參考歷代地震動參數區劃區作為底圖,再擴大一些指標,基本的要求就是發生地震的可能性指標,定性即可,定量更好。作者與合作者過去研究有高山峰指標、河流急劇拐彎,構造復雜不清地區、組合模式、立交模式、長期空區等[34-35],這些研究結果都可應用到其中去,再可擴大一些歷史地震與古地震等指標,由此建立的指導區會大于現在的地震動參數區劃區,以此確定避震指導區。在這些地區就是對農村強制性地要求加強一間房或一定面積的房屋,達到強震不倒的抗震要求,或室內有避震裝置以保全生命,可以理解為避震指導區是基于應急及萬一的權宜之計,而地震動參數區劃圖確定的地區是走國際通用路線進行基建的百年大計。

10.4 重點關注地表放大效應(高程和土質)

西北地區多處在黃土之上,黃土本身松軟就有放大地震波的作用,相對高程高的黃土區的上居住的人更是如此,當這些居住區的人們處在強地震帶周邊時,就是一個極高危人群。因此建議今后做的避震指導區中考慮高程和土質的影響,地震小區劃應當做科普宣講,讓人們及政府都能明了不安全的潛在因素,這樣有利于增強防御意識,對有強震發生背景的地區,必須要強制性地實施一間房抗震或者是內部有防震裝置的抗震措施,以免造成群體性的傷亡事件再次發生。

11 其他應急及災害防御問題

11.1 次年春融是地質災害危險時段

甘肅積石山地震發生在嚴冬時節,很多地質災害體都處于凍結狀態,明年一旦到春融的時候,地下水位高的地區很可能達到其破壞極限從而引起一些地基失效、道路翻漿、包括山體滑坡等地質災害問題,這一點已被很多科學研究所證明,而且涉及多個災害面,甚至包括基巖的凍融后的災害[36-47],但在政策的關注度上,這一點就應該早引起重視并為此做出準備。

11.2 地形差式的地基失效

地下水富集地區的地基失效在這次西北地震之中突出地表現出來了,涌出的沙漿達3 m之高,但這不是西北地震的主要特征,在華北和中國東部的地區是該災害的主發區。未來中國東部和華北地區肯定會發生強地震,尤其是2024年1月1日在日本本州西岸近海發生7.4級地震后,會牽動華北的震情[48];另外還有西太平洋火山活動與華北強震關系的研究都與華北震情對應[49];此外按三性法和立交模式的研究,2024年左右亦是華北強震的可能發震年份,其可能地點如文獻[50]所述。

這一點應引高度引起重視,對可能引起砂涌或泥石流的地段應及早規劃,尤其對砂涌后形成地形高差,從而涌入室內引起人傷亡的事情發生,一定要未雨綢繆的預警在先。

11.3 植樹抗震

在百年前的1920年海原大地震發生時,考察者就注意到了有植被的房屋震害輕,震害經驗表明,發達的地下根系有利于抗震;而現代科學也通過試驗證明其有明顯的抗震性能,包括對凍融的破壞、地基失效的阻止等[51-54]。因此,鼓勵農村在宅基地旁多種樹,少伐樹,不僅僅是綠化,更是為了抗震保安全。

12 結論

本文在介紹2023年12月18日積石山6.2級地震的基礎上進行了初步分析總結,得出以下幾個啟示和相應的建議：①此次地震受到太陽的調制,曾經提出的磁暴倍九法仍然可以用作未來短臨預報的手段;②太陽活動明后年就走向極值,因此要重視該時段發生大震的可能性;③此次地震按照垂直地震相交的底部斷層繼承的觀點,與此相交的斷層在北面和南邊的斷裂增加了未來發生強地震的可能性;④2030年是甘肅東南強震注意的時間點,2024年是華北地震的危險點;⑤分析發現此次地震動參數劃定偏低,建議今后對復雜地段尤其靠近大斷裂帶的復雜地區,劃分時都不宜低于八度。

對地震預警的盲區問題,提出零距離預警補充的想法和相應措施,對活動斷裂帶的某些狹義認識進行了討論,強調活動斷裂上的未來發震是在一條帶上重復而不是在一條線上的“克隆”。

最后,著重提出了在國家層面對未來幫扶或振興農村政策之中要加入安全指標的概念,并提出了一些可實施的具體方法。對地震預報提出要分區彈性針對的措施,全國要分成可嘗試預報的“避難區”和以抗震為主的“抗震區”,以期現在預測成果能得到應用。