鑽到海底埋探針 地震就可像天氣一樣預報？

--本文由日經BP社提供

地震大國日本今後仍將持續面臨大地震的威脅。如果能夠預測地震的發生，就會大幅減輕受災程度。但預測絕非易事。在日本，唯一有可能成功預測的是東海地震。

日本是世界首屈一指的地震大國。在最近的100年間，東日本大地震、阪神淡路大地震等傷亡慘重的大地震發生了10次。也就是平均10年發生1次大地震。 

日本位於菲律賓海板塊、太平洋板塊、北美板塊、歐亞大陸板塊4個板塊相互擠壓的區域。因為地震發生在板塊之間的邊界，所以日本地震多發。而且，日本的陸域存在著2000多個可引發直下型地震的活動斷層。 

地震的發生具有週期性。今後，日本恐怕仍將常常遭遇大地震。如果能夠預測地震的發生，受災程度應該可以得到減輕。東京大學地震研究所地震預測研究中心主任平田直認為「如果能作出預測資訊，死亡人數會減少到4分之1」。 

由過去的地震推測發生機率

地震預測大致可以分為「長期評價」和「臨震預測」兩種。長期評價是從長期視點預測地震的發生機率，如「包括東京直下型地震在內，30年內南關東發生芮氏7級以上地震的機率為70％」。對於每一個可能引發重大災害的地震，日本政府都發佈了發生機率。 

長期評價是對過去地震的發生間隔和規模進行統計處理後推測出的。但最近幾十年發生的地震，其科學數據儘管齊備，但之前的地震並沒有科學數據，需要根據古代文獻和地質學調查推測發生時期等，並加以統計處理。 

換言之，長期評價未能明確地震的準確發生時間。因不能像天氣預報一樣給出明天和一周後的發生機率，無法在疏散震源附近居民的直接對策中派上用場。因此，只能在國家和地方政府制定防災對策時，作為判斷向哪個地震撥放更充足預算的依據。 

而臨震預測則是在地震將要發生前，最長是幾天前預測地震的發生時間、地點以及代表地震規模的芮氏震級。然而遺憾的是，臨震預測目前尚處於研究階段，尚未實用化。 

在目前情況下，唯一有可能實現臨震預測的是東海地震。這是因為日本氣象廳在引發東海地震的「駿河海槽」的周邊配備了用於捕捉臨震前發生的「預滑」現象的觀測網。 

駿河海槽指菲律賓海板塊從海洋一側衝入陸地一側歐亞大陸板塊下方的部分。海洋板塊隨時都在向陸地板塊下方運動。兩個板塊的邊界結合得並不緊密，因此會發生滑動，但在地下10～30km附近，受到溫度和壓力條件的影響，二者緊密結合到了一起。由於板塊存在向地下深處俯衝的趨勢，但卻動彈不得，因此，應變的能量就將逐漸累積在結合部分。當應變變大，結合部分遭到破壞，為了釋放能量，陸地板塊將會上抬。這就是地震。 

東海地震的預測系統對地震發生前，結合部分一點點剝離並開始移動的「預滑」現象，使用「應變計」來加以捕捉。 

應變計是檢測地殼變形的檢測器。請想像一下裝滿水的塑膠瓶。擠壓塑膠瓶的瓶壁，水會從瓶中溢出。檢測到溢出的水量，就可以知曉擠壓的力度。基於該原理的應變計需要在地下挖掘深至100～200公尺的細長孔埋入。第一台應變計設置於1975年。如今震源周邊已在27處經配備了應變計。 

撼動政局的「東海地震說」

為何臨震預測如今尚處於研究階段，但應變計卻從30年之前就開始配備了呢？這源於70年代發表的「東海地震說」。 

在此之前，駿河海槽與四國海域的「南海海槽」每100～150年就會發生聯動式大地震。但上次大地震，只有南海海槽沿線板塊發生了錯位，駿河海槽沒有動。因此，東京大學地震研究所的石橋克彥（當時）發表了東海地震很可能在近期發生的「東海地震說」。這一學說甚至撼動了當時的政局，推動了預測系統的構築。 

如果應變計捕捉到了預滑，日本政府會根據東海地震發生機率的高低，依次公開資訊。當應變計判斷東海地震必將發生時，內閣總理大臣將發佈警戒宣言。除疏散居民外，還將實施東海道新幹線停運等交通管制。 

截至目前，應變計尚未捕捉到預滑。不過，雖然不是大地震的前兆，但應變計成功檢測到了板塊緩慢滑動的「慢滑」現象，其功能已經得到了確認。 

即便如此，應變計也並非能夠萬無一失地預測出東海地震。雖然重現駿河海槽岩盤的實驗已經證實了臨震時會發生預滑，然而，大地震發生前是否真的會出現預滑，到東海地震發生時才能知曉。 

在此之前，日本政府向東海地震預測系統以及捕捉地震前兆現象的預測方法重點劃撥了預算。這一流程雖說今後仍將繼續，但氣象廳地震火山部地震預測資訊課課長助理山本剛靖表示，「近年來，研究的中心已經開始向從揭示地震發生機制以預測地震的方向轉移」。 

95年發生阪神淡路大地震之後，日本國內的地震觀測網得到了大幅強化，此前不得而知的地震發生機制也陸續解明。東京大學地震研究所觀測開發基礎中心教授篠原雅尚說：「板塊邊界的位置、形狀、深度、引發地震的力的方向等已經判明。」通過在此前的只表示發生機率的預測之上加入地下的物理狀況，其發生機率的精度將會一舉提高。 

東北海域的巨大計劃

未來，有望為提高地震預測精度做出貢獻的，是防災科學技術研究所即將在2012年冬季開始舖設的「日本海溝海底地震海嘯觀測網」。 

作為日本觀測史上最大的地震，東北地區太平洋海域地震引發了東日本大地震。據認為，海嘯造成重大傷亡的原因之一是地震剛過之時發表的「海嘯高度為數公尺」的預測。 

此前，海上的海嘯和地震觀測點遠少於陸域。海嘯的到達預測也是由陸域觀測網捕捉在海上發生的地震而計算出規模。因為是根據這些數據逆推海嘯的大小，所以無論怎樣都會有誤差。 

日本海溝海底地震海嘯觀測網將在日本海溝沿線的北海道海域到房總海域，舖設總長5000公里的海底光纜。光纜將嵌入檢測地震和海嘯的154個觀測單元。因為光纜很長，將以25個觀測點為單位分成5個區域舖設，並在日本海溝外側預定設置29個觀測點。該計劃規模龐大，2011年度修正預算為此下撥了82億日元，最終投資將達到300億日元。觀測單元的開發和製造由NEC等負責。 

日本海溝海底地震海嘯觀測網的裝置是在海底光纜之間設置觀測單元，利用海底光纜工程船敷設

該觀測網能夠在地震發生的數分鐘後準確掌握即將到來的海嘯的高度。而且還能即時監控東北海域全境的地震。 

領導計劃的防災科學技術研究所海底地震海嘯觀測網整備推進室長金澤敏彥說：「引發大地震的板塊從海洋向陸地俯衝。只要提高海域的觀測精度，就能夠準確掌握地下的情況，有助於預測地震」。而且，檢測到海上地震的時間最多可比過去提前30秒，「緊急地震快訊」的精度也能夠提升。 

日本擁有世界屈指可數的地震觀測網，地震研究也很興盛。雖然地震預測困難，有些科學家甚至斷言其不可能實現，但相關的研究正在穩步進行。在不久的將來，或許會像天氣預報一樣播報明天的地震機率。但毋庸置疑的是，每個人都做好準備應對隨時可能發生的地震才是最重要的。（記者：山根 小雪，《日經商務週刊》）