李四光超前应用岩石力学与构造应力场的思路方法进行地震预测预报的实践研究

李四光在写完《地质力学概论》以后,在1970年提出修改概论的意见里,明确提出加强岩石力学与构造应力场研究,由此也指明了地质力学发展的方向(见第二章第二节)。并在1965年6月29日亲自修订了《地质力学方法与实践》(提纲)(见图2-6),写出了岩石力学与构造应力场分析专著的内容与纲要,直到1998年我们才完成这部著作的出版(见表2-2)^[30]。

1971年李四光逝世后,在京津唐地区留下大量地震地质以及长期连续仪器监测数据资料,经过三年的整理和综合研究后,才开始认识到,李四光早已超前进入了现今构造应力场的研究领域。经过后来多年的研究和补充,特别是唐山地震后,北京市组织了地震地质会战,增加了许多十分丰富的珍贵资料,帮助作者对地震地质加深了认识(图5-7)。

图5-4 唐山地震震中分布图

经过1976年唐山地震的总结,认为地震构造应力场控制着唐山地震的发展全过程,更增加了我们对地震地质研究的信心^[19,23]。

至此我们开始逐渐理解,“新华夏系一脉相承”的含义,即现今仍在活动的新华夏系构造应力场,控制着邢台-唐山大地震系列(活动幕)的迁移和发展。同时也开始明白他在京津唐地区布设19个断层位移流动站,是用众多断层位移站(见图4-12),查明新华夏系现今断层位移场,再次证实京津唐地区处于新华夏系活动态势,进一步验证了唐滦地区的大震危险性。依照构造应力场的研究思路进行部署监控唐山大震,判断地应力、能量是否具有集中的条件。逐步明白他在地震地质预报中主抓地应力的理由,因为它是推动地壳运动的动力,也是各种内动力地质灾害发生发展的主导动力因素(见表3-2)^[24,25,30]。

中国内动力地质灾害可以分为4类12种。根据表中灾害的排列顺序,大体可以了解地壳运动全过程,分别出现不同类型、种类的灾害,大多数都是由地应力推动地壳运动,同时也形成了各种内动力地质灾害,少数还有岩浆作用参与其中,特别是高地应力与能量集中类型的灾害,分别以不同形式释放地应力和能量,则又可以分为10种方式,其中许多叠加了人类工程诱发成因,使之研究起来更加复杂。过去在预报地震研究工作中,往往除了与地震对应分析以外,很少考虑与其他灾害的对应关系,历史经验证明已经付出了重大代价,不断出现错报,漏报,甚至怀疑该方法手段是否具有预报前景,遇到不同质疑时,往往失去信心等。由此提醒我们全面考虑各种灾害的前兆、监测曲线等与各种内动力地质灾害对应的可能性,对综合分析预报具有十分重大意义^[24,25,30]。并由此得到以下两点认识:

图5-5 唐山地震极震区构造地裂缝带平面图^[23]

图5-6 唐山市复兴路土产公司附近地震后地面形变平面略图^[23]

图5-7 京津地区岩石力学性质与构造应力场的地震地质研究程序与综合分析

(1)走地应力方向预测预报内动力地质灾害是正确的、科学的,更全面的说应该走岩石力学性质与构造应力场的研究方向,缺乏岩石力学性质方面的考虑是不合适的、不全面的。

(2)脱离内动力地质灾害系统的综合研究,也是不全面的,也给我们过去的分析预报地震带来了痛苦的教训。

由此,也逐渐理解在应用地应力台站资料,探索地震预报的一些思路与做法等。例如,1962年以来,广东新丰江水库地应力站建在新华夏系构造附近,地应力值长期趋势下降,可能反映了我国台湾、日本的地震。1966年以后周总理参加的几次地震预报会商,李四光观察了邢台、北京附近地应力曲线变化,对华北地区地震发展趋势得出的判断也得到了验证。李四光亲自参加房山地应力解除测量之后的兴奋与自信的心情,都是促进他相信研究方向的正确性、科学性的依据。特别是唐山地震监测取得决定性进展时,已经有突破地震预报的希望,促使李四光在临终前一天与他女儿谈话中,对突破地震预报难关充满信心,是有道理和实践依据的。今天我们回过头来看往事,为了更好地学习他的实践精神和科学态度,发掘预测预报地震的具体方法步骤,以求继承发扬他的精神,为实现他的遗愿作出贡献^[1-8]。