如何根治地震——汶川十年祭
以今天的技术条件,人类其实已经可以免于大部分地震的困扰。
十年前的今天,四川汶川发生8级大地震,波及大半个中国,近9万同胞死亡,近40万同胞受伤,经济损失更是难以估量。在痛心和哀思的同时,我就在不断思考,人类该怎么解决地震的问题。
按照广大地震和地质专家的专业权威说法,地震问题是无解的,这些专家存在的意义,似乎就是为了告诉大家人类的无能。地震是无法预测的,因为世界是随机的,是混沌的,是非线性的,是蝴蝶效应的,等等等等。但无法预测并不等于无法解决,怎么解决,先卖个关子,详见后文。
关于地震预测与避险
地震的短期准确预测,不但当前的技术做不到,在可以预见的将来也做不到。不用学专家卖弄学术,道理很简单,一根橡皮筋慢慢地越绷越紧,你知道它肯定会断,但是你不可能精确它究竟哪一秒断。从这个角度讲,地震的确是不可预测的。
但从中长期而言,地震又是可以预测的,主要是通过探测地壳应力等方法,结合历史数据和地震带分布,对未来若干年发生大地震的可能性做出比较准确的预报。
中国的地震预报体系按时间段划分了四种预报:长期预报,是指对未来10年内可能发生破坏性地震的地域的预报;中期预报,是指对未来一二年内可能发生破坏性地震的地域和强度的预报;短期预报,是指对3个月内将要发生地震的时间、地点、震级的预报;临震预报,是指对10日内将要发生地震的时间、地点、震级的预报。注意,变化的不仅是时间,也包括地点、震级的逐步精确化。
从实践看来,我们长期和中期的预报还是比较准确的,但短期就比较差了,而到临震预报,就只有海城地震一例预报准确的例子。而这唯一的成功案例还带有很大运气成分,因为这次地震的方式比较特殊。海城地震的模式很少见,不是主震先行余震随后,而是先陆续发生了一系列小地震,然后再发生主震,而这些小地震就给了我们足够的警示,所以说海城地震的成功预测并不意味着预测技术的本质突破。
中长期能够准确预测地震事实上并没有太大用处,原因很简单——避险成本太高。你为了躲地震或许可以在露天睡个三五天甚至一个月,但是你能在外面睡十年吗?躲避一个十年内随时可能发生的地震,其经济损失是巨大的,社会也有可能恐慌动荡。因此政府从来不会发布这类地震预报,不光中国政府不发布,西方政府也基本不会发布。而且,发布了地震信息,万一最后并没有震,那谁也担不起这个责任,官僚机制的责权利不对等也导致无人敢发布。
大量民间人士会宣称他们准确预报了某某大地震,往往还有之前发布过的文章为证,但这些信息都当不得真。因为他们总是在预测会发生大地震,水变混了要地震,老鼠出洞也要地震,反正随时都要大地震,预测了若干年,说了几十次上百次,终于准了这么一次。你要是听他们的预测,那么就不用做任何事情了,一辈子躲地震就可以了。
看起来,地震的确是无法准确预测的,但这并不意味着,地震问题是无解的,更不意味着,人类只能被动等待命运的宣判。在长达若干年的时间内躲避地震是不现实的,既然等不起,那我们就可以出动出击,主动诱发地震,提前释放其破坏性的巨大能量。
地震的震级和震源深度
地震的震级代表着地震所释放的总能量,目前采用最多的是里氏震级。地震级数每差一级,能量不是差一点半点,而是差三十多倍,准确的说,是倍,也就是说,地震级数每差两级,能量刚好相差1000倍。
6级地震对应TNT当量1.5万吨,威力接近于广岛、长崎的原子弹;
7级地震对应TNT当量47万吨,威力与目前最大的原子弹相当;
8级地震对应TNT当量1500万吨,威力属于重型氢弹级别;
9级地震对应TNT当量4.7亿吨,是苏联试验试爆过的人类有史以来最大的氢弹的9倍多;
10级地震对应TNT当量150亿吨,这几乎无法比拟了,因为已经超过了人类目前手头掌握的所有石油、煤炭、天然气、炸药、核弹等一切可燃可爆物质的威力之和。所幸的是,自有记载以来,10级地震从来没有发生过,目前最大的地震是1960年的智利大地震,达到了9.5级。
为什么我总是将地震与核弹对比,因为解决地震问题就得靠核弹。地震的能量是地壳运动长期积累而成,其总量是巨大的,当我们探测到能量聚集到接近使地壳大规模破裂的临界点时,我们就可以将核弹深埋在地质断裂带的关键节点上,人工提前将地震引爆。因为是人工引爆的,所以时间当然是非常精确的,因此大家能够采取最充分的防范措施,人员伤亡几乎不会有,核电厂、化工厂、燃气管道等受损导致的次生灾害也不会有,财产损失可以减到最小。
地震的破坏程度不仅与震级有关,还与震中位置和震源深度有关。震中位置的影响不用讲了,文盲都能想明白的道理。但震源深度也很重要,同样级别的地震,如果发生在地壳深处,释放到地表的威力就会小很多,如果发生在地壳浅表,就会造成更大的灾害。粗略地讲,震源深度每增加1倍,破坏力就会减弱为1/4。学术上将震源深度小于70公里的地震称为浅源地震,事实上,给人类造成重大伤亡的地震统统都是超浅源地震:
唐山地震,7.8级,震源深度12公里,24.2万人死亡;
汶川地震,8.0级,震源深度13公里,8.7万人死亡;
海地地震,7.3级,震源深度12公里,22.25人死亡。
而上文讲到的1960年高达9.5级的智利大地震,却只造成了2万人死亡(随后的海啸还造成了一些伤亡,但那是另外一个问题),其震源深度达到了33公里也是个重要原因。全世界来看,死亡人数在10万人以上的地震就没有震源深度超过15公里的,记住15公里这个数字。
有些人总喜欢说什么“地震不杀人,劣质工程杀人”之类的话,并以中国的地震伤亡人数和日本、智利等国作对比。这话虽然也有一点道理,但并没有揭示主要原因,更重要的是没有什么用,包括很多建筑号称抗多少级地震也全都是胡说八道。建筑物的抗震等级对应的是地震烈度,从来没有哪个国家的抗震标准对应的是震级,而烈度是由震级、震中、震源深度和地质构造共同决定的。离开烈度谈伤亡,都是耍流氓。而且就算有一些劣质工程,你也不可能把它们全部拆掉,那么在既有条件下怎么减少伤亡,才是地质专业人士应该做的事情,而不是把锅甩给建筑商就完事。
最可怕的地震都是超浅源地震,这就为我们用核弹引爆的方式来解决地震问题提供了一种现实可能性。因为,钻一口深井,是一件相当困难的事情,不管设想得再好,如果不能把核弹放入足够的深度,还是枉然。
钻井技术是个关键问题
钻深井是很困难的,极度困难,但是人类的智慧是无穷的,钻井深度正在不断刷新。
前苏联的柯拉超深钻孔
之前的许多年,全球第一深井都没有变过,那就是前苏联的柯拉超深钻孔,深达12262米。这是美苏冷战时期科技竞赛的产物,在1983年时,该井就达到了12000米的深度,其后10年只掘进了262米,最终因“经费不足”而停钻。柯拉超深钻孔是人类钻探史上的一座丰碑,在冠军的宝座上保持了很多年,以至于到了今天仍有很多人以为它还是第一。
但记录早就刷新了,打破纪录的还是俄罗斯人自己,夺魁者是俄罗斯石油公司,不过技术是和美国的埃克森美孚石油公司联合开发的。在俄罗斯东部Chayvo油田,他们于2013至2014年间先后完成了三口深12700米、13000米、13500米的油井。
半潜式钻井平台“蓝鲸1号”
但这就是极限吗?或许并不是,现在中国也加入到第一梯队的竞争者行列中来了。2017年2月13日,由中集集团建造的半潜式钻井平台“蓝鲸1号”交付使用,该平台长117米,宽92.7米,高118米,最大作业水深3658米,最大钻井深度15240米。这是目前全球作业水深、钻井深度最大的半潜式钻井平台,也是2017年中国制造十大超级工程之一,去年的热门新闻主角“可燃冰”就是这个大家伙开采出来的。
陆地钻井只能比海上钻井更容易,因此,我们可以乐观地期望,中国的钻井技术也足以在陆地上达到15公里这个大地震震源的极限位置。
必须冷静认识到,15240米肯定只是理论设计值,必然以最适宜的地质环境作为假设前提,而地震带的地质环境相对复杂,很可能实际上钻不了那么深。
但首先,我们并不需要核弹的起爆位置与潜在震源绝对吻合,只要威力足够大,差个一两公里也不是什么大事,照样能撕开断裂带;其次,预测震源深度也是个不靠谱的高科技任务,事实上我们并不需要准确预测,只管在断裂带地表往下钻,钻到地质特别复杂不好钻的地方了,大概率就是将来的震源;最后,也是最重要的,我们以安放核弹为目的钻井,比以开采石油为目的钻井要容易得多得多。
钻深井采石油之所以困难,有好几个原因:一是地底压强非常巨大,可能引起井道变形甚至垮塌,要保持管道长期稳定使用,必须使用大量高强度管材不断加固井壁,这是很大的成本和工程量;二是钻井过程中不同的地层会出现地下水或瓦斯等化学物质的渗漏,会危害油管安全,必须予以严密封堵,这又是成本和工程量;三是地下每下降100米温度会升高3度,到最后会有接近四五百度的高温,这对各种机电设备及材料强度都是很大的考验。
但钻井放核弹就简单多了:井是一次性使用的,些许变形完全无所谓,核弹进入以后井塌了都无所谓,塌了甚至更好,省得我们回填了,因此对井壁的加固管材要求低得多,井挖好了还可以抽出来重复利用;透水透瓦斯也无所谓,核弹的自我防护可以轻易做得比采油管道坚固得多,就算整个泡在水里、放在火里都不会有任何问题,这点技术自信还是要有的;现在核弹小型化已经做得很好了,一颗原子弹可以做成一个直径十厘米出头的小球,这就意味着我们所需要的井径大大小于开采石油的需要,挖的洞更小,当然也就更容易;唯一不变的因素是高温,但是既然我们敢说理论钻井深度15240米,相信这些基础问题都已有办法解决。
剩下的问题就只能留待专业人士来解决了,比如怎么判断地壳应力积累接近临界点,比如计算需要放入多大当量的核弹,比如怎样选择最合理的起爆位置,等等。
对于地震这种迟早要发生但又不知道具体何时发生的灾害,最好的办法显然不是预测和等待,而是出动出击,将其能量释放掉。我们的核弹虽然也小小增添了一点能量,但提前释放总是好的,哪怕两场60%的地震也强于一场100%的地震。地球在不断憋大招,我们当然要把它的大招打断或提前引出来,怎么能让它自然蓄满呢?我的方法当然耗资不菲,不过必然比不上地震带来的损失,同时大家也无须担心核辐射的问题,十来公里的地层,原子弹那点辐射根本出不来。真正成为阻碍的反而可能是《核不扩散条约》,或许我们的这种行为会被归为地下核试验,而这是条约禁止的。不过我想这个问题完全可以解释得清楚,甚至可以邀请其他大国一起参与,毕竟大家都面临地震的威胁。核武器也终于不再是个纯粹的杀人工具,而是开始造福人类。
最后,以当年含泪写下的一篇祭文为本文结尾,愿生者自强,愿死者安息,愿人类早日摆脱地震的恐惧和阴影。
汶川祭
西南望故国,顿首泪滂沱。亲友故旧音信绝,山崩地裂道阻塞。
愿有回天力,停雨锁江河。恨无彻地能,入殿斩阎罗。
天公无眼地作恶,悲恸欲绝心如割。
痛哉吾国!不见旧城郭,山川为棺椁。十万同胞成灰土,百万乡亲家园破。
悲哉吾国!白首悼儿孙,幼子成孤弱。飞来横祸断肢体,犹胜天人成永隔。
勇哉吾国!断腕壮士在,慈母恩师多。弱躯负起万担石,护得稚子脱天罗。
义哉吾国!何惜倾囊助,但救一命活。更有军民忘生死,救灾不避险与祸。
恨只恨,海外妖孽众,中土有沉疴。扼腕问苍天,国运当如何。
只愿多难兴邦国,唯有协力渡劫波。
呜呼!山河齐饮泣,华夏同悲歌,何处可招魂,托体同山阿。
今天这个哀思的日子,不应该沾上金钱的气息,因此本文没有开打赏。如果您觉得本文尚可,请不吝转发,既是为了纪念死难的同胞,也是为了战胜地震这个恶魔。