汶川地震带来的科学反思

反思一——
　　要加强工程地质理论研究
　　殷跃平说，最早从地质安全角度考虑龙门山地区地震地质问题的是科学大师李四光。在上世纪60年代中期，随着大批重大工程在龙门山地区的规划建设，李四光受周恩来总理的指示，开展了工程地震地质问题的研究，并对参加选址的地质工作者明确提出，这个地方是构造活动强烈的地区，但是可以寻找一批相对稳定的地块作为工程建设的场地，并形象地称之为“安全岛”。这次汶川地震调查表明，当时依据“安全岛”思想选址的工程并未受到毁灭性打击，成为地质力学服务于重大工程建设的典范。此后，中国工程院院士胡海涛等进一步完善了“安全岛”的理论体系和评价方法，并运用这一理论成功地进行了广东核电站、黄河黑三峡大柳树坝和青藏铁路的选址选线。上世纪80年代，我国在沿海21个开放城市规划建设中，也成功地运用了“安全岛”理论。这些探索实践奠定了我国重大工程区域地壳稳定性评价在国际上的学术地位。西部大开发战略实施以来，工程地质学遇到了严峻挑战。中国的三大地质地理台阶中，科学家对第一台阶，即青藏高原及周边的地质条件了解太少，而这些地区恰恰是最近十多年来社会经济飞速发展、工程建设规模急剧爆炸的地区。
　　这些地区对工程地质的要求与在平原地区和中部地区的大不相同。常规的工程地质理论通常是在构造活动强烈的地区筛选出相对稳定的“安全岛”，但实际上，在我国西部广大地区适宜工程建设的“安全岛”已无地可选。同时，在现代工程规划和建设中，社会、经济等诸多因素已远远超过地质要素，使地质工作无法可依，处于相当被动的“跟班”状态。工程地质现在的工作速度已经大大滞后于不少工程建设的速度，出现了在没有工程地质或依据不足的情况下进行决策甚至施工的无奈状况。
　　自上世纪70年代板块构造学说兴起，地球科学取得了大量的理论成果。但是，工程地质学的理论基础并未得到深化和加强，反而出现了理论滞后问题。板块构造学说在解释全球动力方面形成了一套理论体系，但在如何建立重大工程选址地质安全评价理论和方法方面，还有相当大的距离。而且，在近些年的工程建设中，有一种用工程取代理论的趋势，工程建设中出现的地质问题似乎都可通过工程技术来解决。由于理论的缺乏，实际上还是解决不了根本问题。在这次特大地震灾难中，大量人员伤亡是由于地震触发的滑坡、崩塌所致，也说明了这一问题。
　　反思二——
　　地质科学应在防灾减灾中发挥更大作用
　　殷跃平说，从地震防灾上看，在我国西部地区，必须强化对一、二级构造结构面控制的山体稳定和区域地壳稳定性的研究，从调查、勘查、评价、深化，到如何进行控制和改造上。但是最近十多年来，西部不少重大工程和城镇建设过于轻面偏点、轻山体重岩（土）体，出现了生产力布局与地质安全相悖的局面。
　　在我国工程地质界中，老一辈地质学家谷德振、刘国昌、胡海涛等非常重视开展区域地壳稳定性和山体稳定性研究，为很多重大工程的选址、建设立下了汗马功劳，用我国独创的理论解决了我国独特的重大地质难题。但是，最近十年来，首先是在学科建设上，工程地质学科已被合并，出现了人才危机。其次，以场地为对象的“战术性”工程地质虽得到加强，但以区域地质环境安全为对象的“战略性”工程地质弱化了，将导致重大工程建设出现问题。第三，由于理论研究的滞后，人们只得大量借用“洋”方法，难以很好地解决中国的地质问题。例如，在西南兴建的大理到瑞丽铁路，将横穿怒江大断裂和高黎贡山脉，如何对这种板块边界的深大断裂和高温、高地应力山体进行工程地质稳定性评价，进而实施控制和改造，即使是国外的工程地质界也没有现成的理论和方法。近十多年来，工程地质学科过分强调地质工艺或者土木结构，已严重削弱了自身的学科地位，甚至影响到学科的生存。由于与工程地质相关的行政法规和技术标准不足，不仅会因地质问题造成重大的经济损失，而且工程责任事故和重大决策失误将会愈发增多。
　　殷跃平认为，从抗震救灾上看，地质科学是大有可为的。在地质构造上，川西北高山峡谷地区已冲破传统的地质构造观点，它是青藏高原向四川地块挤压形成的推覆构造地区。我们如果从成都平原西行，很快就进入山区，一条条高大的山脉出现在我们面前，这里的地质构造非常复杂，仅用一般的地球物理方法，很难解决这个地方的问题。这次地震后，救灾初期延缓了一些时间，人们开始认为地震的发震地点是茂县———汶川一带，因为这一带过去多次发生过强震，便把这一带作为救灾的主攻方向。当用上遥感的手段后，人们了解到宏观的震害损失区不仅仅在这里。所以，没有地质学的理论作为基础，地震发生的地点分析就会机理不清。而由于机理不清，很多东西就解释不出来。从地震地质角度来看，人们对这次发生8级地震的主中央断裂带的研究是不够的。
　　殷跃平指出，地震预报是科学与工程界共同的综合性难题，数学、物理、地质、天文、生物、考古等学科都提出了许多见解。实际上，从上世纪60年代邢台地震后，地质学在地震研究中独辟蹊径，形成了地震地质学，并开设了相应的专业，培养了很多人才，但近二十多年来的进展却不好。地震地质学的专业基础是地质力学，精髓是活动构造体系的研究。板块构造学说兴起后，国外对板间特别是日本海沟、智利海沟的地震地质研究取得了很好的成果，如茂木清夫、力武常次等系统研究了日本岛弧的“地震空区”和“地震迁移”等理论问题。但是，中国大陆地震多属于板内地震，沿用国外的理论方法去研究显然不够。在大地构造、岩石圈结构、地壳形变与地应力等方面，我国地质学家做了大量的基础性工作，实际上也形成了一些研究思路，如从1991年开始，中国地质调查局下属的成都地调中心在青藏高原及周边就不间断地开展了地形变位移矢量的观测；再如，2001年，昆仑山发生8.1级地震时，地质力学所及时捕捉到了主震前后地应力变化的数据。
　　1975年，海城地震预报成功后，许多学者似乎乐观起来。1976年唐山大地震后许多人又意识到了地震预报是悲观的科学。同样，对这次大地震乃至地震预报研究，我们不应盲目地、漂浮地对待。距离成功预报地震，我们仍有非常遥远的路要走。
　　反思三——
　　必须认真开展山区城镇建设地质灾害风险管制
　　殷跃平说，这次大地震形成了多处堰塞湖，像北川的通口河出现了唐家山等9个堰塞湖，青川、平武、绵竹、什邡、都江堰等地的河流也被滑坡体阻断形成堰塞湖，给在这些地区修建的许多大大小小的梯级电站带来了威胁。
　　实际上，龙门山构造带历史上多次形成堰塞湖溃决灾难。如：1933年8月25日，茂县叠溪发生7.5级地震，诱发了崩塌、滑坡、碎屑流，致使岷江及其支流十几处被堵塞，造成了巨大灾害，至今还保存系列堰塞湖，当地叫“海子”。岷江干流上的大“海子”最大水深近100米，蓄水容量7000多万立方米；小海子最大水深70米，蓄水容量4500多万立方米。地震引发的山体崩塌使千年古镇———叠溪城毁于一旦，500余人丧生。同年10月9日，处在大、小“海子”下游的叠溪“海子”堰塞坝溃决，使断流一个多月的岷江突发洪水，冲毁下游两岸农舍田地，造成大约2500人丧生。洪水到达都江堰时，仍高出正常水位12米。
　　再如：1786年6月1日，位于龙门山构造带西南端的康定南发生的7级地震，在泸定县城下游的德威乡，也就是今天到海螺沟必经的大渡河彩虹桥，诱发滑坡，堵塞大渡河形成堰塞湖。堰塞湖10日后溃决，洪水位到达乐山时仍高达数丈（十几米），淹没民众数十万人，成为我国最大的滑坡堰塞湖灾害。
　　殷跃平强调，我们不仅要认真总结这次地震引发的流域性地质灾害问题，更要以史为鉴：不仅对龙门山地区，而且对岷江、大渡河、金沙江、雅砻江、澜沧江、怒江等流域的地质环境安全要高度关注，应开展流域性地质安全评价和风险管理。
　　殷跃平认为，汶川地震造成的破坏如此之大，也与人类不合理的工程活动密切相关。地震是一种正常的地球动力作用，而地震造成损失的大小，主要取决于人类的预防和抵御能力。以北川县为例，20世纪90年代县城规模不大，仅分布在城西南一带，后来迅速扩大，新县城也坐落在崩滑体前缘，并横跨活动断裂带。这次地震引发的滑坡几乎毁掉老县城一半，新县城则被巨石崩塌和断裂活动所摧毁。这就向人们提出了工程建设怎么在极端风险下确保地质环境安全问题。而如何来确定极端风险，追根寻底又归结到了对地质基础理论的研究。
　　国际上有人提出了“人类纪”的概念，它是指进入工业革命以来人类已经成为巨大的不容忽视的地质营力。从这次地震地质灾难可以看出，工程地质仅做到第四系是不够的。原来的工程地质从几十亿年做到全新世就够了，现在看来不行。工程地质必须考虑现今的人类工程活动以及预测未来的变化。在西部地质构造强烈活动区，由于河谷深切，地势陡峻，许多城镇只能坐落在相对平缓的地带，而这些地方恰恰由滑坡、泥石流堆积形成或者是活动构造分布区，非常危险。特别是近年来，这些地区城镇建设规模迅速扩大，所以我们必须认真开展山区城镇建设的地质灾害风险管制，避免汶川地震地质灾难重演。