搭建实验平台 把脉地震孕育
发布会现场。郭静原摄
发布会后，应急管理部副部长、中国地震局局长郑国光正与国外专家交流实验场建设经验。郭静原摄
中国地震科学实验场平面图（资料图片）
地表发生的一切地学现象几乎都能在地球内部找到答案，然而，固态地球的深部人类至今仍无法进入，只能通过观测捕捉地球“脉动”，以期探寻地震孕育的奥秘。为此，全世界的科学家们正在行动，中国也不例外。
近日，中国地震局发布了我国地震科学实验场建设一周年以来的情况，这块占地78万亩、横跨川甘交界到云南南部的实验场区域，未来将承担起探索全链条防震减灾科技问题的重任。
集合野外观测与室内研究
地下岩石坚硬复杂，深部探测异常艰难。30万公里外的月球探测和海洋最深的马里亚纳海沟探测均已实现，摆在人类面前最棘手的问题便是如何开展地球深部探测，这直接关系到我们认识地震发生、预防地震灾害的重要来源。
众所周知，我国是一个地震频发的国家，地震多、强度大、分布广、灾害重是我国的基本国情。
有数据显示，我国大陆年平均发生20次5级以上地震、4次6级以上地震，平均每3年发生2次7级以上地震，平均每10年发生1次8级以上大地震。本世纪以来全球共发生24次8级以上地震，其中仅有的3次大陆8级以上地震均发生在我国及边邻地区。我国大陆30个省份发生过6级地震、19个省份发生过7级地震、12个省份发生过8级以上地震。
“随着经济社会快速发展，人口高度聚集、社会财富高度集中，地震灾害的敏感性和易损性越来越高，地震灾害风险更加不容忽视。”应急管理部副部长、中国地震局局长郑国光说。
地震科学是以观测为基础的科学，地震孕育发生和致灾的过程十分复杂，既需要室内的研究，更需要野外的观测和验证。郑国光表示，建设地震科学实验场，能够集野外观测和室内研究于一体，系统开展科学研究，是地震科学发展面临的新机遇。
中国地震科学实验场之所以选在川滇地区，中国地震局地震预测研究所所长吴忠良解释称，这是因为川滇地区位于欧亚板块与印度板块互相碰撞挤压强烈变形地区，地质构造复杂，既有板缘地震，也有板内地震；同时，该区域的地震很活跃，由于当地位于南北地震带南段，历史上5级、6级、7级、8级地震均有发生；此外，川滇地区地震灾害严重，本世纪以来地震伤亡人数超过全国地震伤亡总人数的98%，具有长期的观测资料积累，是开展地震科学实验的理想场所。
“然而，地震发生的位置很难琢磨，且一次地震发生所能波及的范围，小则几公里，大则几百公里，为了完整、准确地监测到地震发生时的各类影响变化，这个‘实验室’的尺度就一定要足够大。这正是中国地震科学实验场范围如此划定的原因。”吴忠良说。
中国地震局第二监测中心党委书记杜瑞林则把实验场项目比作“撒网捞鱼”，“各路人马集中到实验场，探索地震研究的新思路和新方法。我们在这个区域集中监测和开展地震野外实验，正是用实验场这个‘大网’来捞地震这条难以捉摸的‘鱼’，网眼做得密些，也就更容易捕获成果。”
探索全链条防震减灾问题
实际上，世界发达国家对于科学实验场的建设早有布局，美国南加州地震中心（SCEC）、日本东海地震预测实验场等国际先进实验场都已实现较为成熟的地震观测和实验。那么，我们为什么不利用国外现成的实验场数据，而是选择新建呢？
“我国地震多属于大陆板块内部的地震，它的活动规律有其特殊性，难以把握，对地震科技工作者来说，提出了更为严峻的挑战，因为这是我们借鉴不来的。”郑国光形象地比喻道，不同于其他多地震国家，譬如日本、美国等都是几大板块之间的地震，他们所要应付的是“阵地战”，而我们要面对的则是“游击战”。
为此，中国地震科学实验场充分借鉴前苏联、美国、日本、土耳其等国内外各类地震实验场建设经验，在科学内容上，既注重地震孕育发生规律探索，又考虑工程抗震应用，是世界首个研究“从地震破裂过程到工程结构响应”全链条的地震科学实验场；在研究对象上，是国际上现今唯一针对大陆型强震进行系统研究的地震科学实验场。
譬如在监测设备上，除了选址建设固定的地震监测台站和观测站，科学家们将在实验场区域内选择野外合适的区域架设流动、密集的地震仪器台阵，以观测积累各类地球信号。中国地震局地球物理研究所所长丁志峰介绍，该所团队在实验场中将利用台阵所获得的地磁等信号，深入分析地球内部的物理变化，剖析地震应力等基础科学研究问题。
实验场内的地震工程研究又将如何进行？中国地震局工程力学研究所所长孙柏涛告诉记者，该所将在实验场中开展一系列建筑抗震的工程力学研究，“例如，我们将与当地政府部门合作，在一些桥梁大坝、高层建筑上架设微型传感器，在各类地震发生时实时监测到建筑在震时和震后的相关力学数据，通过对这些数据的积累和分析，有助于更好地验证和研发防震减灾技术。”
2017年，中国地震局提出到2030年步入世界地震科技强国之列的目标，发布了地震科技创新工程，提出了“透明地壳”“解剖地震”“韧性城乡”“智慧服务”四项科学计划。
郑国光表示，建设中国地震科学实验场也是实施国家地震科技创新工程的重要内容。中国地震科学实验场针对大陆强震，利用现代化的立体观测台网，实现多学科的高精度、高密度观测。通过开展野外观测和实验，致力于破解从地震孕育发生到地面振动以及建筑物破坏的全链条防震减灾科技问题，以实现推进地震科技进步和地震灾害防治的目标。
搭建开放共享的合作平台
在中国地震局全力推进下，一年来实验场建设进展顺利。近期，《中国地震科学实验场科学设计》已通过权威论证并予以发布，确立了实验场的科学目标、科学思路和研究重点。
截至目前，实验场在研项目近60个，在实验场新增观测站360个，已经积累一批观测数据。美国、俄罗斯、埃及、亚美尼亚、阿尔及利亚等13个国家参加地震科学实验场。地震科学实验场也被列入2019年“一带一路”地震减灾合作协调人会议计划，成为“一带一路”地震减灾重点内容。北京大学、中国科学技术大学、中国科学院、香港中文大学等单位的17个专家团队已经开始科研工作。
“中国地震科学实验场将成为研究地震学科的一次很好机会，通过对特定区域的监测和实验，能够将多个地震、地质及测量等学科领域的人们聚集在一起，对地震不同类型的问题展开更深入的研究，为扩大地震灾害研究的社会效用产生积极影响。”日本京都大学防灾研究所教授James J. Mori如此评价道。
郑国光表示，下一步还将继续加快实验场建设。未来3年将建成多口数百米至1000米的地震井下观测台阵，探索开展数千米深井观测试验和穿透地震活动断层的科学钻探，获取更丰富的地下结构和介质观测数据。
“实验场还将建设分布式的数据中心、仪器运维中心，建立数据共享合作机制，开放基础观测设施，为科研团队提供观测仪器、野外观测服务和数据信息共享。”郑国光说，实验场坚持开门建设、开放运行，凝聚国内外地震科研力量，为实现从科学统筹不够的“游击战”向围绕提升地震灾害防治能力、聚焦关键科学问题开展持续攻关的“阵地战”转变。
未来，通过在实验场区开展科学研究，将发布国际一流高分辨率壳幔精细结构、地震活动断层分布和重力、地磁、地壳运动等地球物理场变化图像，产出一批地震孕育发生和地震风险评估的相关科学模型及应用示范，形成新型业务能力。
