帕克菲尔德地震。
帕克菲尔德地震的预测也是基于“地震空区”理论。在美国西海岸圣安德列斯断层靠近帕克菲尔德(在20世纪80年代时是一个居民仅37人的小镇)的一段断层上,有仪器记录以来发生过3次M≈6地震,即:1922,1934,1966年帕克菲尔德地震;而在有仪器记录以前,也发生过3次M≈6地震,即:1857,1881和1901年帕克菲尔德地震。平均每22年便规则地发生一次帕克菲尔德地震。帕克菲尔德平均22年便发生一次M≈6地震的规则性以及1934年与1966年的帕克菲尔德地震的前震活动性图像之问的相似性使得地震学家相信这些帕克菲尔德地震是以大约相同的滑动量、相隔大约22年在同一段断层的破裂。由“同震位移”与断层滑动速率的比值求出的地震复发时间也是大约22年(Bakun and McEvilly,1979,1984;Bakun and I.indh,1985)。根据这些资料以及其它有关资料,美国地质调查局(USGS)在1984年发出正式的地震预报(Shearer,1985),明确指出在圣安德列斯(San Andreas)断层靠近帕克菲尔德的一段断层上,在(1988±4.3)年(即最晚在1993年初之前)将发生一次M≈6地震,发震概率约为95%。
到了1993年年底,预报中的帕克菲尔德地震还没有发生。美国地质调查局于是宣布“关闭”帕克菲尔德地震预报的“窗口”。年复一年,“盼望”中的帕克菲尔德地震一直不来,为此,地震学家对帕克菲尔德地震迟迟未发生提出了许多解释。例如,一种解释是:1983年发生于加州科林佳(Coalinga)的地震可能缓解了帕克菲尔德地区的应力(Simpson et al,1988)。另一种解释是:1906年旧金山大地震后应力的松弛效应推迟了帕克菲尔德地震的发生(Ben—Zion etal,1993)。再一种解释是:帕克菲尔德地震序列可能根本就不是特征地震,而是一种随机发生的事件(Kagan,1997).
到了1993年年底,预报中的帕克菲尔德地震一直没有发生,美国地质调查局于是宣布“关闭”了这个地震预报的“窗口”。虽然如此,幸运的是,对预报中的帕克菲尔德地震的监测工作并没有“关闭”,设置在帕克菲尔德地震预测试验场的台网继续坚持地震前兆的监测工作(Lindh,2003)。2004年9月28日17时15分24秒(协调世界时),地震学家在加州中部帕克菲尔德地震试验场守候多年的Mw 6.0地震(震中位置35.815。N,120.374。W ,震源深度7.9 km)终于发生了。帕克菲尔德地震姗姗来迟,比预测的时间晚了整整11年,但是无论如何还是来了。虽然在震前未检测到、至今也仍未分析出有地震前兆,但是由多种仪器设备构成的复杂的前兆台网记录下了有史以来记录最为翔实的一次地震从发震前至发震时乃至发震后的全过程,取得了地震活动性、地应力、地磁场、地电场、地下水、地震引起的强烈地面运动等等的完整的记录。这些记录对于了解地震破裂是如何开始的、如何传播的、又是如何停止的,对于增进对断层、地形变、震源物理过程、地震预测、预防和减轻地震灾害的认识,提供了很有价值的资料(Bakun et al,2005;Lindh,2005)。
帕克菲尔德地震的预测试验经历了从预测研究(1979~1984)、发布预报(1985)、全面展开地震监测(1985)、地震迟迟不发生,于是关闭预报“窗口”(1993)直至预报中的地震发生(2004),长达四分之一世纪的漫长历程。从帕克菲尔德地震试验场的地震预报实践,我们可以看到:
(1)与以前发生的6次帕克菲尔德地震比较,2004年9月28日帕克菲尔德地震的震级(Mw6.0)与这些帕克菲尔德地震的震级相近;地点一致,破裂也发生在同一段断层上;此外,这次地震的余震与1934年与1966年帕克菲尔德地震的余震很相似。所以可以说,帕克菲尔德地震的震级和破裂范围是预报对了。但是发震时间很明显没有报对,晚了整整11年!这表明,地震学家迄今对于特征地震在一段断层上重复发生的时间(复发时间)为什么会有这么大的起伏变化仍缺乏认识,特征地震的中长期预测模型有待改进。
(2)2004年帕克菲尔德地震破裂段的两个端点与以前发生的帕克菲尔德地震一样;破裂方式也一样,都是从一端起始、然后往另一端扩展的“单侧破裂方式”。但是,与以前发生的帕克菲尔德地震不同,这次地震的破裂不是从北端起始、然后往南端扩展;正相反,它是从南端起始、然后往北端扩展的。这说明,地震学家对地震破裂起始与扩展的规律尚缺乏了解,单凭经验是无法正确预测未来地震的破裂起始点、终止点以及破裂扩展方向的。这是从帕克菲尔德地震预测试验得到的新的认识。这一新的认识对于地震灾害预测、对防震减灾至关重要!今后在震害预测中,再不能只根据以往的震例轻易假定未来地震的破裂扩展方向;要加强对地震破裂起始、终止与扩展规律的研究。
(3)2004年帕克菲尔德地震发生在预先精心设计的密集的地震观测台网与前兆观测台网内。布设这些台网的目的本来就是为了检测前震及其它各种可能的地震前兆的。但是从震前直至今天仍未检测到地震前兆。诚然,一方面,仍需进一步仔细分析记录资料;但是,另一方面,这种情况至少表明帕克菲尔德地震没有明显的地震前兆。联想到在世界各地,在像美国、日本这样的经济实力雄厚、科学技术先进的发达国家的地震危险区内,地震观测台网与前兆观测台网密布,地震区内的地质构造情况一般都认为研究得相当透彻,这些国家的地震学家一直在努力寻找、检测在中等(Mw 5至Mw 7)与中等以上地震之前可能的地震前兆,特别是前兆性的应变异常变化。既然迄今未能检测到这种变化,这至少说明可靠的地震前兆的确是很不容易检测出来的。沿着这一方向继续寻找前兆的努力固然不能轻言放弃;但是,另辟蹊径、提出新的思路、探索新的方法,却是应当予以提倡鼓励的。
(4)帕克菲尔德地震预测试验表明“特征地震”的概念对于地震预测可能很有意义。不过,上面已提到,关于“特征地震”仍有不少争议。同时,我们也不要忘记,在一个地区成功的经验不一定适用于其它地区,就像1975年我国海城地震的经验性预报成功的经验不适用于1976年唐山地震一样。所以,在我国,乃至在像日本、土耳其等地震活跃的国家或地区,选准试验场所,开展并长期坚持像帕克菲尔德地震预测试验场那样的地震预测试验研究,是非常有必要的。这样做,可望获得在不同构造环境下断层活动、地形变、地震前兆、地震活动性等等的十分有价值的资料,从而有助于增进对地震的了解、攻克地震预测难关。