在中国东部这样经济最发达、人口最稠密的地区,竟然埋藏着一条规模庞大、沉默已久的“地震巨龙”?它的名字叫郯庐断裂带。这条断裂从山东莱州湾一直延伸到江西九江,全长上千公里,是中国东部最重要、最活跃的地震构造带。历史上,它曾在 1668 年爆发过震惊世界的郯城 8.5 级地震 —— 那是中国东部有记载以来最大的一次地震。那么问题来了:距今已经 350 多年,郯庐断裂带会不会再次释放能量?如果发生,又会带来怎样的影响?
郯庐断裂带构造简图
地震并非毫无规律。今天我们就根据中国地质科学院力学所联合天津地震局以及国家测绘地理信息局的专家家联合发表在地学权威杂志《地质通报》上的一篇文章,根据历史地震数据和总结的经验对中国郯庐断裂带上危险性进行了分析。文章回顾了历史。1668 年郯城 8.5 级地震是中国东部历史上最大的一次地震。在它发生之前,郯庐断裂带周边存在长达近两百年的“地震围空区”,表现为周边频繁出现 6 级以上地震,而主断裂带却异常沉默。最终,这段平静被一次特大地震打破,造成巨大破坏。其次,文章转向现实。自 1910 年以来,华东地区再次出现了几乎与 1668 年前相同的“围空区”,至今已持续百余年。更值得关注的是,自 2010 年前后,山东、江苏、安徽等地的地震前兆台网陆续记录到地下水、地电、地磁、重力等多项异常信号,这些异常集中分布在郯庐断裂带南段,与大震孕育过程中的临界状态特征相吻合。再次,文章分析了潜在风险。郯庐断裂带横贯华东经济腹地,涉及人口密集、产业集中的地区。一旦再次发生 7 级以上地震,其社会与经济损失难以估量。根据历史复发规律,那些长期沉寂数千年的断裂段落,可能正是未来最危险的部分。最后,文章将科学问题转向社会思考。虽然地震难以精确预测,但“风险在增大”已是事实。真正关键的问题并不是“地震何时来”,而是我们是否做好了防范准备。文章以此作为结尾,引导读者将注意力从科学讨论转向公共安全与社会责任。
论文截图
大地震发生前,往往会出现一种特殊的现象:地震空区。意思是大断裂周围的中等地震很活跃,但断裂本身反而异常平静,好像一片“围起来的真空地带”。这种现象在国际地震学界被认为是重要的中长期地震前兆。1668 年郯城 8.5 级地震之前,郯庐断裂周边就出现了一个持续 187 年的“围空区”——河北、河南、山东、江苏、安徽一带陆续发生 6 级以上地震,而断裂中轴却静悄悄。直到 1668 年,这股沉默的能量突然集中爆发,才造就了那场毁灭性的大地震。令人担忧的是,现代地震目录显示,自 1910 年以来,华东地区再一次形成了类似的围空区,覆盖范围、形态和规模几乎与 1668 年前的空区如出一辙。至今已持续一个世纪之久。
不仅如此,从 2010 年前后起,山东、江苏、安徽一带的地震前兆台网相继记录到了 地下水位、地电、地磁、重力和波速比等多项异常。这些现象往往意味着地壳进入非弹性变形阶段,接近孕震的临界状态。有意思的是,类似的情况在 1976 年唐山 7.8 级地震前也出现过:震前三年,华北的多个台站就记录到水、磁、气等综合异常,这也是当时地震学家做出重大预报的依据。如今,郯庐断裂南段附近出现如此密集的异常信号,显然值得高度关注。
郯庐断裂带三维构造图
根据历史复发规律,郯庐断裂带不同段落的危险性并不相同。莒县—郯城段:1668 年已经发生过 8.5 级特大地震,按历史上 3000 年左右的复发周期,现在大概率处于“休眠”阶段。莱州湾—安丘段 和 宿迁—九江段:这些地方上一次大震要追溯到几千年前,至今异常平静,反而可能已进入危险期。尤其是宿迁—九江一带,历史上多次在断裂两侧发生 6 级左右地震,但主断裂始终“沉默”,这种长期平静反而最让人担忧。
郯庐断裂带贯穿中国东部腹地,覆盖了北京—天津—河北南部、山东、江苏、安徽、上海,直抵长江中下游。这里人口过亿,经济总量占全国重要比例。一旦再度发生 7 级以上地震,其影响将远超 1976 年的唐山,甚至可能接近 2008 年的汶川。
郯庐断裂带地理位置
科学家们并不是在“危言耸听”。他们通过历史地震、现代观测和构造分析发现:郯庐断裂带已经再次出现与 1668 年大震前极为相似的地震空区图像,加之近年来的多项前兆异常,表明这里的地震危险性正在增大。地震预报至今仍是世界难题,但这并不意味着我们什么也做不了。相反,认识风险、提前准备是最有效的减灾方式。日本、美国、尼泊尔等地震多发国家的经验表明:震前科学研究与社会防范并行,才能最大限度减少损失。
今天,郯庐断裂带依然静静横卧在华东大地之下。它会继续沉默,还是会像 350 年前那样突然觉醒?没人能给出确切答案。但有一点可以确定:越早正视它的存在,越能为未来的安全赢得主动。
对比 1668 年郯城 8.5 级地震前的地震围空区图像和现代华东地区地震围空区图像,发现二者很相似,都是环绕郯庐断裂带周围呈椭圆形,长轴走向近南北,面积约 39×104km2。涵盖河北、河南、山东、江苏、安徽、上海、黄海地区。空区范围、形态、面积、形成时间近似。另外,自 2010 年以来华东地区地震前兆台网出现大范围异常,集中在郯庐断裂带附近。因此,郯庐带南段的大震危险概率可能正在增大,需引起进一步关注。郯庐断裂是中国东部规模最大且第四纪活动性最为显著的活动断裂,其特点是长期闭锁平静与突然滑动释放能量。1668 年郯城 8.5 级地震是中国东部有史以来最大的地震,迄今已近 350a,历史地震资料研究表明,该大震发生前郯庐断裂带周边存在典型的地震围空区图像,时间长达 187a,显示断块周边地震活跃,而内部因断裂闭锁异常平静。这是国际地震学术界公认的中长期地震前兆异常图像。统计分析近年来的仪器地震记录发现,该区域再次出现地震围空区图像,其位置、规模及时间均与前者相似。由于郯庐断裂带规模巨大且穿越了中国东部多个经济相对发达地区,一直是中国防震减灾关注的重点。因此,对于其未来的大地震危险性问题值得深入分析和重视。

1 1668 年郯城 8.5 级地震前的围空区特征


1668 年郯城地震是迄今中国东部历史记载的最大地震。根据历史地震资料[1 – 2],其震前空区形成开始于 1481 年 3 月 9 日黄海 M6 和 3 月 18 日安徽亳州 M6 地震(明成化十七年二月十日,十九日),经 1484 北京、1502 濮城、1536 北京、1548 蓬莱、1568 渤海、1585 巢县、1622 郓城、1658 涞水等一系列 M≥6 地震,形成环带。1624 年 2 月 10 日的江苏扬州 M6 地震(明天启三年十二月二十二日)、1652 年 3 月 23 日(清顺治九年二月十四日)的霍山 M6 地震闭合成形,属于第 2 类空区,历时 187a,涉及河北、河南、山东、江苏、安徽、上海、黄海。空区呈椭圆形,长轴近南北向,以北北东向郯庐带的莱州湾 – 九江段为中轴,面积约 34×104km2。需要说明,该空区东环 1481 年 3 月 9 日黄海地震是依据《中国历史地震图集(明)》,“成化十七年二月甲寅(初十)东海地震,波及南京淮安府,扬州府,上海,应天府,和州,凤阳府,庐州府,安庆府,望江,宿松,河南商城,开封府,卫辉府,辉县,山东兖州府等二十余府州县。震中情况不明”(明成化实录卷二一二,页二,卷二一三,页八)。研究发现,其震感范围面积与 1505 年 1 月 9 日 M6、1852 年 12 月 16 日 M7、1879 年 4 月 4 日 M6.5、1910 年 1 月 8 日 M6.7、1921 年 12 月 1 日 M6.2、1927 年 2 月 3 日 M6.5 等黄海地震,以及 1652 年 3 月 23 日霍山 M6 地震相比对,都很相近。超过 1764 年 6 月 27 日 M6、1652 年 6 月 23 日 M6 黄海地震,小于黄海 1853 年 4 月 14 日 M7 地震。据此推定,该震应在 6~6.5 级之间,暂定为 6 级。位置按等震线长轴走向确定在江苏射阳以东海域,另据清代历史地震和现代仪器测定的该海域震中位置,确定其位置在北纬 34.5°、东经 121.3°附近。1481 年南黄海地震是中国历史地震资料中第一个黄海地震(图 1)[1 – 2]。1668 年围空区解体,1668—1909 年间在原围空区及周边发生一系列大地震,主要分布在郯城以北,南部较少(图 2)。
图 1 1668年郯城8.5级地震围空区(1481—1667 M≥6)
图 2 1668—1909年东部M≥6地震分布

2 新生地震围空区与 1668 年郯城 8.5 级地震空区的比较


依据中国地震目录,新围空区周边地震环带(Ms≥6.0)起始于 1910 年 1 月 8 日 Ms 6.7 黄海地震,并于 1984 年 5 月 21 日黄海 Ms6.2 地震闭合,至今已 105a,属于环形围空区。1910 年、1921 年、1927 年、1932 年、1948 年黄海 Ms≥6.0 地震,在黄海形成东部地震环带。1937 年、1966 年、1967 年、1969 年的 Ms≥6.0 地震在河南、山东、河北形成西部与北部环带。在 1917 年、1932 年、1979 年、1984 年、1996 年在湖北、安徽、江苏形成南部环带。三者共同构成一个典型地震活跃环带,围绕的空区呈南北长、东西短的椭圆形,以北北东走向的郯庐断裂莱州湾 – 九江段为中轴,涉及河北、河南、山东、安徽、江苏、黄海、上海等广大地区,历时 105a。面积约 39×104km2,空区内部 105a 中无 Ms≥6.0 地震,Ms≥5.0 地震也很少,5 级以上地震大多数分布在空区边缘,仅在 1995 年 9 月 20 日在大空区中心,郯庐带山东费县发生 M5.6 地震和 2012 年 7 月 20 日江苏宝应 5.3 级地震。空区的平面位置、形态、面积与 1668 年郯城 8.5 级地震相似(图 1、图 3)[3 – 7],形成时间略短。
图 3 华东新生地震围空区(1910—2015 Ms≥6.0)
为了与华北断块区现代仪器记录的地震对比,图 4 给出了 1976 年 7 月 28 日唐山 7.8 级地震的围空区图像。该图像围空地震 Ms≥5.5,从 1922 年开始到 1969 年闭合成形,长轴近东西走向,椭圆形,从 1922 年到 1976 年共历时 54a,面积约 6.3×104km2,远远小于 1668 年郯城 8.5 级地震和新生空区的规模,相差约 6 倍,时间差约 3 倍。根据国内外的地震空区资料统计,已知未来地震规模与围空区的围空震级、围空区的面积、围空时间成正比,如果上述空区未来真的发生地震,可以推测,其规模介于唐山地震与郯城地震之间(表 1;图 4)。
图 4 1976年唐山7.8级地震围空区(1922—1976 Ms≥5.5)

3 郯庐带南段周边的地震前兆台网观测


山东、安徽、江苏地震部门前兆监测台网显示,从 2010 年前后开始,多台多项目异常陆续出现,有异常台站大部分集中在郯庐带南段附近(图 5),包括地下水、地形变、地电、地磁、重力、波速比等 32 项,相关部门曾连年预报将发生 6.5 级左右地震,但是并未发生。这是非常重要的信息,因为只有在应变进入非弹性阶段和孕震后期才会出现容易检测出来的微观异常。
1668 年郯城 8.5 级地震发生在古代,其有无前兆异常无法知道。但是同在华北断块的现代大地震是有前兆台网仪器记录的。1976 年唐山 7.8 级地震的大多数前兆异常,是在震前发现和核实确认的,如地震波速比、视电阻率、地磁、地下水位、地下水氡浓度等异常从 1973 年末开始,持续时间长约 3a,是 1975 年底河北、天津地震局向上级预报唐山地区 1976 年将发生 7 级以上大震的主要依据[9]。因此,安徽、江苏、山东台网目前已持续数年的异常不容忽视。

4 郯庐带莱州湾 – 九江段构造稳定性问题


郯庐断裂带周边地震活动图像及未来大震危险性分析
前人将华北历史地震活动划分为 4 期,第 3 活动期为 1484—1730 年,第 4 活动期从 1815 年至现在。1668—1695 年是第 3 期中的地震活动高潮顶峰,27a 内连发 3 次 8 级以上特大地震,是华北有历史记录以来最强释放期,此后华北走向平静间歇期,1730—1815 年华北几乎没有 7 级以上地震。从 1815 年第 4 活动期开始,仔细分析这一时期的大地震和中强地震空间分布特征,发现它们都位于郯庐断裂带莱州湾 – 九江段周围,构成环带,形成典型环形围空区。围空区的形成与华北大区域地震活动的节拍密切相关,可以揭示地壳断块活动的整体性、大小、主次断裂的相关性和网络性。地震活动时空分布图像既有随机性、偶然性,也有互相关联性和系统性,且有一定的相似性、再现性和特征性,这应是地震总体无序中局部有序性、自组织性的体现。1668 年 8.5 级特大震之前 187a 的一系列 M≥6 地震环带的形成,并非偶然。因为在大断裂应力集中积累阶段,大断裂带上的巨型凹凸闭锁,而以周边较小断层释放应力为主,遂形成围空图像。这种地震自组织现象对于地震危险性分析和中长期预测很重要[10]。应指出,大多数大地震前都存在空区图像,大多数存在活断层的地震空区内必会发生大地震(7 级以上地震),尤其是 1668 年 8.5 级大震前曾存在 M≥6 围空区,现在又重复出现。因此,上述围空区图像表示未来十几至几十年该区内发生大地震概率很大。

表 1 华北断块环形地震围空区参数对比

围空区
围空地震
围空时间
围空区面积
新空区
Ms≥6.0
105a (1910—2015年)
39×10^4 km2
1668年7月25日M8.5
M≥6.0
187a (1481—1668年)
34×10^4 km2
1976年7月28日M7.8
Ms≥5.5
54a (1920—1976年)
6.3×10^4 km2
目前该断裂带各段的稳定性不同。该空区中轴就是郯庐大断裂带莱州湾 – 九江段。其中从北向南诸城 – 安丘段于公元前 70 年发生过 7 级大地震,消逝时间已 2085a,可能尚未达到原地复发周期,再次发生大地震也有可能,但较小。莒县 – 郯城段 1668 年发生过 M8.5 级地震,从中国古代 3000a 文字历史记录看,该段地震原地复发周期肯定大于或等于 2668a,消逝时间近 347a,所以现在仍处于大震后稳定积累期,即安全期。当前郯城以南的宿迁 – 九江段(南段),又可划分为宿迁 – 嘉山、嘉山 – 庐江、庐江 – 宿松和宿松 – 九江段,以及莒县以北的安丘 – 莱州湾段(中段),都属于发震概率较大的危险段,各段长度都在 120~220km 以上,均具备发生大地震或特大震的规模。如果发生地震是以几个大地震组合出现,或以一个特大地震集中式释放能量,都有可能,尚须进一步调查与分析才能判断。无论哪种情况都会造成较大破坏和损失。特别要指出,郯庐带南段附近历史上多次发生 M6~M6.9 地震,比如霍山 1917 年 6 级,1652 年 6.7 级地震,无为 1585 年 6 级地震,凤台 1831 年 6.2 级地震皆发生在郯庐带主断裂西东两侧与之平行的次断裂上,而夹在中间的主断裂历史无 M≥6.0 地震,异常平静,从中国东部历史地震记载长度分析,至少已平静 3000a 以上,这接近于内陆特大震的复发周期,北部的莱州湾 – 安丘段也如此。
图5 华东地震前兆观测信息

5 结论与讨论


21 世纪的前 15 年,世界上已多次发生重大地震灾害,其中一次地震夺命万人以上的有 2003 年伊朗克尔曼 6.8 级、2004 年苏门答腊 9.1 级、2005 年巴基斯坦 7.7 级、2008 年中国汶川 8 级、2010 年海地 7.3 级、2011 年日本福岛 9 级和 2015 年尼泊尔 8 级地震共计 73 万人遇难,突破了以往数个世纪的记录。其中日本与中国都有常设专业地震监测预报机构,漏报大地震表明,一是地震预报难度很大,二是现阶段地震监测预报仍处于初级阶段,失误和漏洞很多[10]。自然界稳定发展的过程中,时有灾难发生,这是自然界的常态,与人的主观意愿无关,但应树立防大震意识。当前中国东部地区围绕郯庐断裂出现 Ms≥6.0 地震围空区和该区近年出现地下水、地电、地磁、地形变、重力等多项异常是客观事实。由于地壳活动异常复杂,这些可能是大震前兆,也可能不全是,但暗示了该区大震危险概率正在增大。针对这一重要问题,建议各相关部门有必要进一步深入调查研究、核实异常、集思广益,从而得出更妥当的结论,为国家的防震减灾服务。
图6 1976年唐山7.8级地震前兆
目前,国际地震学界为了推动地震预报难题的解决大都主张边研究边预报。美国地震学家 Bil⁃ham 等[11]在《科学》期刊发表“喜马拉雅地震灾害”一文(这篇我认为写的非常好的地震学论文,已经在写了,下一期发表,简直是视觉饕餮盛宴!),依据地震空区图像,沿喜马拉雅带划分出 8 个地震危险区,位置与震级预测十分具体。这是一个很好的范例,也为喜马拉雅带有关国家防震提供了依据,为推进地震预报科学发展做出了贡献。这实际上属于喜马拉雅带地震的中长期预报[11],引起了国际地震学界的高度重视和肯定,值得学习。本文依据历史地震活动认为,涵盖郯庐断裂莱州湾 – 九江段的地震围空区指示,其中已平静数千年的段落正走向失稳,可能突然滑动并释放长期积累的应变能,因此,该区中长期的地震危险性值得警惕。进一步的研究将在续篇发表介绍。
科学家们注意到,在 1668 年大震前,郯庐断裂周边曾经出现长达 187 年的地震“围空区”。这意味着断裂中轴平静无声,而四周却接连发生 6 级以上地震,仿佛一场大爆发前的“蓄力”。1668 年那场 8.5 级地震,就是在这种背景下突然爆发。而今天,情况似乎正在“重演”。自 1910 年以来,华东地区又一次形成了类似的空区,范围、形态几乎和 350 年前如出一辙。过去百年里,空区内部几乎没有发生过 6 级以上地震。尤其是在郯庐断裂南段,数千年未见大震的沉寂,反而让科学家们更加警觉。
更令人不安的是,2010 年前后以来,山东、江苏、安徽一带的地震前兆台网接连捕捉到异常信号:地下水位异常波动,地电、地磁、重力场发生扰动,地震波速比也出现明显变化。这些异常并非孤立事件,而是集中分布在郯庐断裂带南段。类似的情况,在 1976 年唐山 7.8 级地震之前也出现过:震前三年,河北、天津的台站就观测到多项前兆异常。事实证明,这些微小而长期的变化,往往预示着地壳正在积累到临界点。
从历史复发周期看,1668 年的郯城段或许还处于“安全期”;但莱州湾—安丘段、宿迁—九江段,却可能已进入危险阶段。尤其是南段,历史上在断裂两侧多次发生 6 级地震,而主断裂异常安静,长达数千年的平静,或许正是孕育特大地震的“沉默时钟”。郯庐断裂带横贯华东腹地,涉及山东、江苏、安徽、上海乃至长江中下游。这不仅是中国的经济心脏区,也是人口最密集的地区之一。一旦这里爆发 7 级以上地震,其破坏力和社会影响难以想象。
地震预报至今仍是世界难题。无论是中国、日本还是美国,都曾在地震监测和预警上投入巨大,却依然难以做到准确预测。但这并不意味着我们只能坐以待毙。相反,正因为不可预测,才更需要提前防范。今天我们已经看到:地震空区再次出现,前兆异常持续多年,历史上长期沉寂的断裂段落正逐渐走向不稳定。所有这些迹象提醒我们:大地震并非会不会来,而是何时到来。
大自然的沉默往往最具杀伤力。350 多年的静默,并不代表断裂永远平安,而可能意味着更巨大的能量正在积蓄。郯庐断裂带会不会再度觉醒?没有人能给出确切答案。但可以肯定的是,它的存在,是摆在我们面前无法回避的现实。所以,真正的问题不是“地震什么时候来”,而是:我们是否已经做好准备?如果未来几十年内,郯庐断裂带真的再次爆发出一场大震,我们能否确保生命安全、减少损失、让社会更快恢复?这是留给所有人的思考题,也是这条沉默的地震巨龙,正在默默发出的警告。#郯庐断裂带

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