撰文 / 許健生 李麗（中國地震局地球物理研究所）
1920年12月16日20∶06，中國寧夏海原縣突然間山搖地動，頃刻間房倒窯塌，人類歷史上罕見的毀滅性地震——海源8.5級大地震發生了。儘管這次地震給人類社會帶來了巨大災難，給人們的生命財產造成了空前的損失，但它卻由此開創了中國首次地震實地科學考察的先河，引發了中國人自己用現代地震儀器觀測和研究地震的想法，並於10年後建成了中國人自己管理的第一個地震台——鷲峰地震台。
自此以後，中國的地球科學家們就一直在探索地球為什麼會發生地震、地震是否可以預測等相關問題。
軟流層運動是地震的罪魁禍首
目前， 人類還不能準確地預測地震。
這要從地球結構說起。地球科學家們經過多年的觀測和研究發現：地球的結構類似於雞蛋，從外到里大致由三個圈層構成，最外層是地殼，類似於雞蛋的蛋殼，厚度為30~40千米，由各種各樣的岩石組成；中間層是地幔，類似於雞蛋的蛋清，平均厚度約2900千米，地幔中有一層緩慢流動的物質，稱之為「軟流層」，軟流層的厚度約350~500千米；最裡層是地核，類似於雞蛋的蛋黃，平均厚度約3400千米。
地球科學家們認為，由於軟流層中的各部分物質的物理、化學性質不同，導致軟流層中的物質始終處在運動狀態，由此帶來了地殼運動並使地震較為集中地分布在某些地震構造帶上。
眾所周知，地殼和地幔上部的一部分雖被稱作「岩石圈」，但它並不是「石板一塊」的完整岩石圈層，而是由不同尺度的板塊和斷層構成的離散體系；同樣，板塊內部也不是完整的「石板一塊」，它又由許多大小不同的地塊和斷層構成。斷層泥（各地塊之間的夾層）由黏土和岩石碎礫組成，相互之間的黏結力很小，它們是千百萬年以來地殼運動的結果。顯然，一塊大尺度的地塊是由若干小尺度的地塊構成的。這些互相粘結不緊密的地塊漂浮在地幔的軟流層上，就像初春時節冰河解凍之後，漂浮在水面上的浮冰一樣，在水流的帶動下隨波逐流。同樣，漂浮在地幔軟流層上的板塊和地塊也在隨著地幔軟流層的流動而發生運動。因此，目前地球科學家普遍認為地幔軟流層運動是地震發生的主要驅動力源。
一直運動的地塊
近代地震觀測和研究發現，板塊的邊緣和地塊間的斷層面上是大地震最容易發生的地方，地球上絕大多數地震都發生在這裡。是不是所有板塊和地塊的運動都會引發大地震呢？似乎並非如此。因為板塊和地塊運動是每時、每地都發生著的普遍現象，而大地震卻是在某些地方，數十年甚至幾百年才發生一次的小機率事件。
以中國為例，中國大陸各地塊在地幔軟流層運動的帶動下以每年3~10毫米的速度運動，這說明我們腳下的地塊、我們的家園、我們的「不動產」——房子就像冰河上的浮冰一樣一直在運動，只不過因「動靜」太小，如果不用專門的觀測儀器就無法感知它在運動。在這個運動過程中，如果各地塊間運動速度一致、方向一致，有秩序地運動，各地塊間的斷層面上受力均衡，各地塊間就會「相安無事」，不會發生地震。就像跑在高速公路上的汽車，只要各車遵守交通規則，保持同樣的速度，同樣的方向，各行其道，就能相安無事，不會撞車和追尾。
這種運動被稱為無震滑動。如此說來，各地塊如果都遵守「交通規則」，作這種無震滑動不就平安無事，不發生地震了嗎？而實際情況又不完全如此。由於各地塊的大小、形狀和厚度各不相同，地幔軟流層運動對它們的作用力不同，各地塊運動時所受到的阻力不同，運動的方向也不同。不同地塊會發生平動、轉動和靜止不動等步調不一致、不遵守「交通規則」、無秩序的運動，進而造成各地塊之間的推擠和阻擋。就像冰河中的浮冰一樣，會出現互相擠壓、碰撞，甚至發生一塊浮冰下插到另一塊浮冰下，互相別撬的情況。各地塊之間的這種推擠、阻擋和別撬均可造成某處作用力集中和積累，若某處作用力集中和積累到足夠大，大到能克服阻擋，使地塊發生錯動，大到能使地塊岩石層的薄弱處發生破裂，就會引發地震。
因此，要想對地震進行預測，就必須要回答在哪個地塊，哪個斷層上作用力正在集中和積累能量等一系列問題。然而，遺憾的是，當前地球科學無論是對地震孕育過程的認識，還是對孕育過程中物理和化學等變化的直接或間接觀測都遠遠達不到清楚和確切的程度，還有待我們的努力。
本文來自《知識就是力量》雜誌，原標題《「浮冰」上的家園》，作者許建生、李麗，有刪改，原創作品轉載請註明來源。