中國為什麼地震頻發？

今天小編分享的科技經驗：中國為什麼地震頻發？，歡迎閲讀。

虎嗅注：早上好啊各位，看新聞了沒，又雙叒地震了。據中國地震台網正式測定，8 月 6 日 2 時 33 分在山東德州市平原縣（北緯 37.16 度，東經 116.34 度）發生 5.5 級地震，震源深度 10 公裏。震中位于平原縣王打卦鎮王打卦村附近。同時，來自山東省應急廳的信息顯示，截至 8 月 6 日 4 時 30 分，共發生餘震 52 次，最大震級為 3.0 級。就在剛剛，地震現場指揮部發布消息：截至 8 月 6 日 7 時，震區共有 126 處房屋倒塌，至少 20 人輕微傷。

今天這篇文章首發于 2020 年 5 月 12 日，特此重推，幫助大家了解一下中國地震頻發的原因。

中國，是一個飽受地震蹂躏的國度。

20 世紀以來，全世界死亡人數前十位的大地震裏，有三場發生在中國，它們分别是 1920 年甘肅海原（現劃歸寧夏）大地震，死亡 27.3 萬人；1976 年河北唐山大地震，死亡 24.3 萬人；2008 年四川汶川大地震，死亡及失蹤 8.7 萬餘人。它們讓中國成為 20 世紀以來因地震死亡人數最多的國度 [ 1-4 ] 。

20 世紀以來死亡人數最多的前十場地震 | 2004 年印度尼西亞蘇門答臘大地震的傷亡主要由海嘯造成。制圖 @陳随 / 星球科學評論

有史料記載以來，單次死亡人數最多的地震也發生在中國。明嘉靖三十四年壬寅月（公歷 1556 年 1 月），陝西華縣（今陝西省渭南市華州區）發生特大地震，據《明史 · 本紀第十八 · 世宗二》記載，" 山西、陝西、河南地大震，河、渭溢，死者八十三萬有奇 "，這個數字裏雖然存在洪災致死的數據，但就像 2004 年印度尼西亞蘇門答臘地震也将海嘯致死數據算入地震殺傷一樣，這 83 萬死亡人數同樣可以算作地震造成的。

地震傷亡極其嚴重，是因為中國人口眾多嗎？這是一個重要的原因，但不是決定原因。事實上，中國也是一個地震頻繁的國家，發生在我國陸地疆網域内的地震數量，竟占據全球陸地地震總數的 33% 左右 [ 1 ] 。相比之下，中國陸地國土面積僅占全球陸地面積 6.7%，當代人口數量僅占全球人口總量的 17.9%。

是什麼原因，讓中國成為陸上地震十分頻繁？簡單説來，這是一場 " 大型板塊追尾現場 "，和 " 大型陸地解體現場 " 造成的結果，是擠出來的西部地震和拉出來的東部地震共同作用的結果。

每年的 5 月 12 日是中國防災減災日，這是一個為了紀念在汶川地震中死于非命的同胞而設立的日子。與此同時，2020 年也正是 20 世紀全球單次殺傷人口最多的海原大地震發生後的第 100 年，選擇 2020 年的防災減災日來對我們腳下這片土地增進一些了解，或許會是一個不錯的方式。

" 碎盤子 " 上的中國

回顧中學地理，當代世界可以粗略劃分為六大板塊，中國則位于亞歐板塊的東部，向東靠近太平洋板塊，西南與印度洋板塊銜接。

板塊與板塊彼此銜接的地區，被稱作 " 板塊邊界 "，這裏是岩石相互摩擦碰撞的場所，分布着海溝帶、造山帶、洋中脊這樣地質運動十分活躍的地區，是火山和地震活動多發的地區。為什麼中國地震多發？最淺顯的答案，就是因為這片土地靠近太平洋—亞歐板塊邊界和亞歐—印度洋板塊邊界。

但是這也不足以解釋中國陸地地震頻繁的原因——即便是提升板塊劃分精度，從 6 塊變成 15 塊以後，中國内陸腹地同樣與那兩條現代板塊邊界相距甚遠。同樣，它也不能解釋北美洲東部、非洲東部、澳大利亞西部和亞洲東部其他地區地震多發、災害深重的原因。

全球陸上地震災害與現代板塊邊界的關系 | 由圖可見，世界上有很多地震災害風險較大的地區，和現代板塊邊界沒有明顯的關系，中國的陸上地震就是一個例子。制圖 @陳随 & 陳志浩 / 星球科學評論

我們需要在時間的長河裏尋找答案：中國的廣袤國土，并非從地球誕生之日就渾然一體，它是一個 " 拼起來的碎盤子 "。所謂分久必合，合久必分，正是由于許多大小不一的古板塊經過聚散離合，最終才從幾十億年 " 滿天繁星 " 的小微板塊，轉化為現代的幾大板塊，例如大家耳熟能詳的 " 泛古陸 / 盤古大陸 "，也是由若幹塊較大的古代板塊拼合而成。

板塊是一個相對穩定的岩石圈塊體，由密度較低的大陸地殼和密度較高的大洋地殼共同組成。在板塊碰撞的過程裏，絕大部分的大洋地殼會從俯衝帶進入地球内部 " 回爐重鑄 "，但低密度的陸地卻會拼合在一起，這些在板塊拼合後遺留下來的陸地區網域被稱為陸塊。

高度概括起來，中國的陸地區網域主要由 4 大陸塊、6 大造山系和 5 個對接帶構成。它們是若幹個古代板塊碰撞拼合的產物，正是這些古老的陸地單元之間龃龉不斷，才讓這片土地飽受地震之害 [ 6-8 ] 。

這四大陸塊分别是揚子陸塊、塔裏木陸塊、華北陸塊，還有位于藏南地區的印度陸塊（局部）。盡管這些陸塊本身也由若幹個更小的微地塊拼接而成，但由于拼接年代十分古老，人們更強調它們從 6 億年前至今的整體運動。

中國大地構造分區（一級）示意圖 | 中國的陸地區網域可以分為 16 個大地構造單元。制圖 @陳随 & 陳志浩 / 星球科學評論

陸塊與陸塊之間，通常還會夾雜大小不一的微陸塊、島嶼和火山島鏈碎片，它們最終都會完全貼合到陸塊上，最後一起發生變形，產生規模巨大的山脈，是為造山系。

人們常説的喜馬拉雅山脈，就是印度板塊與亞歐板塊相互碰撞、海洋關閉的造山系。這是距離我們最近的一次主要海洋關閉事件，昔日橫跨南北半球的特提斯洋，如今已經關閉得僅剩苟延殘喘的地中海。

特提斯洋關閉過程 | 特提斯洋是一個存在中生代的古代大洋，随着非洲 - 歐洲碰撞和印度 - 亞歐碰撞而消亡。底圖 @Christopher Scotese [ 9 ] ，制圖 @星球研究所

如果這些造山系形成的年代過于古老，曾經的山脈就會經過長時間的風化而變得面目全非、蹤迹難尋，僅僅剩下一些特定種類的岩石，記錄着曾經屬于海洋的歷史。這時，人們便稱其為對接帶——僅僅剩下海洋消亡、陸塊對接的痕迹，而已經沒有當年造山系的雄偉。

在中國北方，象征着古亞洲洋消亡的西拉木倫對接帶大致由大興安嶺南部和内蒙古高原東部的群山組成，如今的地貌是連綿的低山和丘陵，沒有高聳如雲的山峰。誰能想象，華北陸塊和西伯利亞陸塊東南部曾在此激烈衝撞，埋葬了一整片海洋。曾經高聳挺拔的群山，如今早已英雄遲暮 [ 10 ] 。

對比地震風險較大的地區和造山系的關系可以發現，中國的陸上地震高發區具有明顯的東西分區性，大致以賀蘭山—龍門山—橫斷山為界，與我國一二級地勢階梯的分界線東段高度重合。

中國地震災害風險分布圖 | 大致以賀蘭山 - 龍門山 - 橫斷山為界，中國地震風險較大的地區可以分為東西兩塊。圖中色塊表示地震動峰值加速度值，這個值表示地震引起地面晃動的最大加速度，能夠體現潛在的地震災害風險。制圖 @陳随 & 陳志浩 / 星球科學評論

在界線兩邊，中國東西部地震高風險區的成因很不相同，對于人類生命财產的威脅也不一樣。西部的地震高風險區連片性強，主要位于塔裏木陸塊南北兩側、青藏高原地區所在的諸多造山系和對接帶内；東部的地震高風險區面積總體較小，相對孤立，位于華北陸塊内部（台灣省位于現代亞歐板塊與菲律賓板塊碰撞的位置，屬于地震活躍的現代板塊邊界，本文只讨論不在現代板塊邊界的 " 板内 " 地震，故未對台灣的地震進行讨論）。

如果用最凝練的語言分别概括，也許可以用" 連環追尾 " 和 " 陸地解體 "來加以形容。

" 連環追尾 " 的中國西部——擠出來的地震

是什麼造成中國西部地震多發？背後的黑手隐藏在世界之巅，珠穆朗瑪峰。

距今 6500 萬年以來，印度板塊以迅雷不及掩耳之勢撞進亞歐板塊的懷抱，這次衝撞是如此猛烈，以至于整個東亞都在它的威力下顫抖起來。但在印度板塊最終撞上來之前，這裏就已經發生過一連串的板塊碰撞，例如塔裏木板塊與哈薩克斯坦板塊發生在約 3.3 億年前（石炭紀早期）的碰撞 [ 11 ] 。

這次碰撞形成了天山 1.0 版，可能有着與今日類似的模樣。至少在距今 2.5 億 ~2 億年的三疊紀，古天山還是一座規模宏偉的大山 [ 12 ] ，但天山 1.0 版随後漸漸被風化，到了侏羅紀時，這裏可能只剩下一些低緩的丘陵、河流與湖泊，呈現一片看似平原的夷平景觀，全然沒有如今巍巍大山的模樣。

在塔裏木陸塊東南邊，是隸屬于青藏高原範疇的一系列造山系和對接帶。它們由更多的微小次級地塊構成，早在印度板塊從南半球動身之前的一兩億年中，就先後撞上了亞歐板塊，在高原上留下了各自的痕迹：古祁連山、古巴顏喀拉山、古岡底斯山等。再然後，印度板塊來了，它從南半球飛奔了過來。

這是一場距離我們最近的大型板塊碰撞。印度板塊就像一輛高速行駛的重裝卡車，一頭衝進了構成中國西部的諸多微小地塊裏——一堆已經發生追尾碰撞的小汽車。能量從南向北、向東層層傳遞，讓那些構成了陸塊、造山系和對接帶的許多小單元都變得活躍起來。

印度陸塊至今仍具有 30~50mm/ 年的北進速率 [ 28 ] 。這巨大的能量既使珠峰不斷向着藍天生長，也讓珠峰以每年 4.2 厘米的速度向長春方向運動 [ 13 ] ，更帶動整個中國西部的各個岩石塊體一起運動。

但是，岩石塊體之間的斷層提供了巨大的摩擦力，運動的勢頭轉化為斷層裏積聚的能量，一旦能量足夠巨大，便足以衝破摩擦力的束縛，一場大地震就在所難免。

數百甚至數萬年來積累的運動趨勢一旦突然爆發，會在瞬間產生數米到數十米不等的錯動。在汶川地震後的勘察裏，地表經常見到落差達到數米的陡坎，這便是将板塊運動積累的能量通過斷層快速運動釋放後留下的地表破裂 [ 15 ] 。

汶川大地震形成的映秀 - 北川地表破裂帶特征 | A：映秀鎮路面抬高 3m；B：虹口鄉八角廟的破裂面；C：深溪溝村的破裂面，抬高了約 3.2m；D：高原村一帶的地表破裂；E：擂鼓鎮一帶河床抬高約 2.6m。圖源 @文獻 [ 15 ]

磅礴的力量在不同級别的地塊單元之間橫衝直撞，這才在遼闊的中國西部制造出範圍巨大的地震多發帶。幸運的是，西部地區雖然地震多發，但是那裏人口密度不大，除了靠近東部邊緣的一些地方，許多大西北深處的地震并未造成災難性後果，對人類和社會經濟的衝擊一般較小。

2001 年，青海昆侖山口發生 8.1 級地震，這是 21 世紀以來中國發生過的震級最大的地震。但這場地震的震中位于無人區，僅有兩位參與青藏鐵路建設的工人受輕傷，沒有造成人員死亡。

然而，分布在華北陸塊内部的地震帶則是另一種情況。這裏人口稠密，城鎮林立，一旦地震則死傷慘重。歷史上那些動辄數十萬人死亡的災難性地震常常位于這裏，如關中大地震、海原大地震和唐山大地震。而讓華北變得不安寧的力量，卻與引起西部地震的原因不太一樣。

" 陸地解體 " 的中國東部——拉出來的地震

在中國東部地區的北方，若幹條主要地震風險區在地圖上排列成一個近似 " 四 " 字的形狀。

中國地震災害風險分布圖 | 大致以賀蘭山 - 龍門山 - 橫斷山為界，中國地震風險較大的地區可以分為東西兩塊。圖中色塊表示地震動峰值加速度值，這個值表示地震引起地面晃動的最大加速度，能夠體現潛在的地震災害風險。台灣省的地震位于現代板塊邊界，本文不做讨論。制圖 @陳随 & 陳志浩 / 星球科學評論

除了位于現代板塊邊界的台灣省外，我國東部的主要地震帶是郯廬大斷裂。它是亞歐大陸東部一條非常重要的大斷裂，南端起源于長江邊的湖北省武穴市，向北一路延伸到俄羅斯境内，全長超過 3500 千米，國境内的長度就超過 2400 千米。在郯廬斷裂帶沿線，歷史上發生過若幹次大地震，對人們的威脅很大。

除此以外，華北地區的其他地震帶分布在銀川盆地、河套盆地、山西汾渭裂谷系、關中盆地和太行山沿線地區，圍繞鄂爾多斯高原和黃土高原（下圖鄂爾多斯地塊）繞了一個圈，占據着中國北方的精華之地，歷史上多次發生重大地震，對人們的生命财產安全造成重大威脅。

鄂爾多斯地塊周圍的斷陷盆地群 | 圍繞着鄂爾多斯高原，一圈中小型構造盆地貫連而生。圖源 @文獻 [ 17 ]

一般來説，年代特别古老的中大型陸塊相對穩定，但如果存在來自地下深處的破壞力量時，即便古老的陸塊也會失去穩定。

這正是中國北方的華北陸塊正在面臨的局面：東邊太平洋板塊向西俯衝至地幔深處，使一股股熱流自下而上開始破壞這塊有着 20 多億年歷史的古陸——人稱 " 華北克拉通破壞 "，這是當代中國地質學界十分關注的重大議題之一 [ 18-21 ] 。

現代太平洋板塊向亞歐板塊俯衝的位置是馬裏亞納海溝，目前距離中國十分遙遠，但在距今并不久遠的侏羅紀，俯衝帶就在華北古陸的東部沿海。現如今，人們可以通過地球物理的手段，捕捉到這塊 " 趴在 " 地下 400~600km 處的大一坨岩石的形象。

太平洋洋殼俯衝引發華北克拉通破壞 | 洋殼熔融釋放的物質，和運動規律發生改變的地幔岩石，最上部地殼地層岩石產生破壞作用，使華北陸塊不斷減薄，并處在伸展狀态。圖源 @文獻 [ 21 ]

這一大坨岩石在地下并不會安安靜靜地趴着，而是會不斷地搞事情。它不僅會對地幔岩石的運動規律產生客觀影響，高温高壓的環境還會讓海洋地殼不斷熔融，釋放出各種物質并匯聚成岩漿，然後一路上湧。最終的結果，就是會自下而上熔化、減薄地殼底部的岩石，在地表留下岩漿活動的痕迹，從而對地貌產生影響。

上升的熱物質迫使地殼岩石向兩側伸展、拉分，地殼因此陷落，不斷沉降，甚至蓄水成湖，在古華北的崇山峻嶺間造出大盆地、大湖泊、大平原、這樣的過程制造出許多礦產資源，既包括火山活動產生的金屬礦產，也包括古代大湖裏形成的豐富油氣資源。

它們使大半個華北地區從侏羅紀開始處于拉伸、減薄的狀态，還以一波波的火山活動點綴着這片土地——侏羅紀至白垩紀時，頻繁的火山活動在華北各地爆發，現代北京昌平區十三陵水庫南北兩側的山體，都是當年火山爆發留下的堆積物。

在現代，廣袤無垠的華北大平原、富饒的關中大平原，以及山西境内的一連串小盆地與它帶來的地殼減薄、拉張有關；而山西境内的火山，北京的温泉，西安的湯池則與它帶來的深部岩漿活動有關；甚至連超長的郯廬斷裂帶，也和這一過程存在一定關聯 [ 22-23 ] 。

在鄂爾多斯高原西部邊緣，這裏處于青藏高原隆升區向華北地殼減薄區的過渡及轉換地帶，太平洋的影響餘波未消，與來自青藏高原向東北運動的力量相互疊加，在地幔頂部也形成了復雜的運動，最終引起河套盆地和銀川盆地的地殼陷落。幹旱的高原和山地間出現了一連串的低窪地，黃河順勢流過，水創造出幹旱區裏的生命奇迹，造就了一個富饒的塞上江南 [ 17, 24 ] 。

就這樣，憑借來自東西兩側的力量，華北古陸成為中國陸地區網域最為特殊的一個地震區。地下深處的熱量正在自下而上侵蝕着華北大地的根基，在古老的山嶺間創造出低窪的盆地，河流帶來泥沙形成平原，創造出人們生存的家園。

但它們也帶來禍端，頻繁的斷層活動至今未歇，仍然會周期性地制造出大地震，讓這裏的居民不敢掉以輕心。

華北地區孕育了古老的中華文明，這些大大小小的地震也在我們的歷史裏留下深深的烙印。生活在這樣一片震動頻繁的土地上，中國古人很早就開始記錄地震現象，翻閲二十四史，關于地震的記錄除了出現在不同年份裏，往往還會被總結在五行志當中，例如前文提到的明嘉靖年的關中大地震，除了出現在《明史 · 本紀第十八 · 世宗二》之外，也出現在《明史 · 卷三十 · 志第六 · 五行三》當中。

歷史上，中國古人也曾設計出類似張衡地動儀這樣的設備，史料記載可以檢測到遠方地震的大致方向，但具體技藝早已失傳。

然而，我們運用科學手段記錄和描述地震，距今不過短短 100 年。

防震減災 100 年

晚清開始，中國的土地上才出現近代化的地震觀測站，它們最早由不同的列強在各自占據的地盤上建立，其中一些台站的資料直到今天仍具有寶貴的文獻價值。1897 年，日本侵略者在台灣省台北市建立起第一個地震觀測站，随後又陸續在台灣設定了超過 15 個地震台，建設一直持續到 30 年代中期，近代中國境内的第一個地震觀測網就這樣在台灣省出現 [ 25 ] 。

在同一時期，德國、沙俄和日本也在中國大陸陸陸續續建立了一些台站，分别位于位于上海、青島、大連和東北的若幹城市，但沒有形成連片的網絡，也沒有分布在中國地震多發地區，只有個别台站獲得了較好資料。

民國時期，中國人自己建立的地震監測台站僅有 3 個，分别是 1930 年設立在北京西山的鹫峰地震台，1932 年設立的南京北極閣地震台，和 1943 年設立在重慶北碚的地震台。

中國地質學家真正運用近現代地質學的方法在地震後進行災區系聯考察，恰好是 100 年前的甘肅海原（今劃入寧夏）大地震發生以後，由翁文灏一行率領的科考隊從 1921 年 4 月開始在西北地區踏勘考察了 4 個月，為科學認識地震和認識震後救災積累了很好的經驗。

考察海原大地震時的翁文灏和謝家榮 | 翁文灏（左）是中國近代著名的地質學家，對近代中國的地礦勘探、地震研究和地質教育事業均作出突出貢獻。圖源 @文獻 [ 29 ]

在那個動蕩的年代，中國地質工作者們也在地震機理、地震預報、工程防震等領網域提出了許多寶貴認識。然而受到戰亂影響，民國時代的中國地震研究事業始終進展緩慢。

新的變化出現在 1949 年以後，新中國十分重視地震災害的研究、預報和減災。1956 年，地震預報課題寫入了國家十二年科學技術發展規劃，成為國家級重點科研項目。特别是在 1966 年的河北邢台大地震後，極具時代特色的地震群測群防運動也如火如荼地開展起來，根植于專業人士和人民群眾之間。

這一時期的巅峰，是對海城地震和青龍地震提前一兩天做出了短臨預報，成功拯救了數十萬居民。但同樣的方法，卻在更多其他地震中遭遇谷底和挫折，未能做出有效的短臨預報。

從 70 年代至今，一方面是中國地震研究界不斷與世界同行學習交流，共同發展，在地震機理和地震中長期預報上取得了各種各樣的成果，另一方面，卻也是全球地質學界在地震短臨預報上不斷受挫。以至于時至今日，" 地震是否能夠有效地、可重復地做出準确預報 " 仍然需要打一個大大的問号。

2016 年 9 月中下旬，美國加利福尼亞州聖安地列斯大斷層東南部的索頓湖地區連續發生 150 多起小震，大多數小于 2 級，最大達到 4.3 級。人們擔心這些頻繁小震可能會誘發聖安地列斯斷層發生大震，而這條巨型斷裂帶已經有超過 300 年沒有發生大震了，目前正處于 " 地震空窗期 "，積聚着巨大的能量，大地震随時可能出現。

9 月 27 日，科學家們發布了當地将在一周内具有 0.03%~1% 的概率發生 7.0 級及以上地震的短臨預報 [ 26 ] ，但這場地震并未如期而至，并且到現在也沒有在索頓湖周邊發生 7 級及以上的地震。這説明，即便是 " 精确到小數點後兩位 " 的地震概率預報，也尚不足以令人信服。

這是一個客觀存在的科技瓶頸。