2025年12月24日，我國臺(tái)灣臺(tái)東縣發(fā)生5.8級(jí)地震，3天后的12月27日，附近宜蘭縣海域又發(fā)生6.6級(jí)地震，不僅臺(tái)灣震感強(qiáng)烈，居住在福建、浙江、上海等大陸沿海省市的不少網(wǎng)友也紛紛分享自己的震感經(jīng)歷。

提到地震，我們總會(huì)聯(lián)想到搖晃甚至倒塌的房屋，強(qiáng)烈的地震可能會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。那么，地震是怎樣產(chǎn)生的？關(guān)于地震預(yù)報(bào)，又有哪些新技術(shù)？

地震的“幕后黑手”： 不止板塊碰撞

很多人都知道地震和板塊運(yùn)動(dòng)有關(guān)，但其實(shí)地震的成因不止于此。根據(jù)成因，地震主要分為五類，每種“脾氣”大不相同。

?? 構(gòu)造地震

構(gòu)造地震是最常見的地震類型，占全球地震總數(shù)的90%以上。地球不停運(yùn)動(dòng)，地殼內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生巨大的地應(yīng)力，這種力會(huì)使得地殼的巖層發(fā)生彎曲變形。當(dāng)?shù)貞?yīng)力突破巖石本身的承受極限時(shí)，巨大的能量就會(huì)釋放出來，形成構(gòu)造地震。這類地震往往震級(jí)大、破壞性強(qiáng)，2008年汶川地震就屬于此類。

汶川大地震時(shí)，四川都江堰各地道路嚴(yán)重?fù)p毀，攝于2008年5月13日（圖源：維基百科-汶川大地震）

?? 火山地震

由巖漿噴發(fā)、氣體爆炸等火山活動(dòng)引發(fā)的地震，稱為火山地震。火山地震約占1%，強(qiáng)度通常較小，僅影響火山周邊。

?? 陷落地震

因溶洞、礦坑塌陷而導(dǎo)致的地震，稱為陷落地震。這類地震震級(jí)小、影響范圍有限。我國廣西部分巖溶地區(qū)的塌陷地震就屬于此類。

?? 誘發(fā)地震

由水庫蓄水、油田注水等人類活動(dòng)引發(fā)的地震，稱為誘發(fā)地震。此類地震的震級(jí)和人類活動(dòng)的強(qiáng)度有關(guān)，可能引發(fā)中強(qiáng)地震。1967年印度柯依納水庫誘發(fā)的6.5級(jí)地震就屬于此類。

?? 人工地震

人工地震是由爆破、核試驗(yàn)等人為產(chǎn)生的震動(dòng)。此類地震一般無破壞性。

從地震的五大誘因中可以看出，地震的地理分布受到一定的地質(zhì)條件控制。地震大多分布在地殼不穩(wěn)定的部位，形成地震活動(dòng)頻繁的地震帶。

從全球范圍看，有三大地震帶：環(huán)太平洋地震帶、歐亞地震帶和海嶺地震帶。

圖為1963～1998年，全球358214次地震的分布。歐亞大陸中間黑色的一條是歐亞地震帶，大西洋中間的細(xì)長條是洋中脊地震帶，地圖左端及右端的是環(huán)太平洋地震帶（圖源：維基百科-地震）

看完了全球地震帶的分布，再看看我們所處的位置。

我國位于歐亞大陸東南部，東側(cè)受環(huán)太平洋地震帶影響，西南、西北均處于歐亞地震帶上，地震活動(dòng)分布廣、強(qiáng)度大，主要集中在臺(tái)灣、西南、西部、華北及東南沿海等區(qū)域。

其中，地震活動(dòng)水平最高的是臺(tái)灣地區(qū)，7級(jí)以上地震發(fā)生率占全國總數(shù)的40%以上，6級(jí)以上占53%。

地震波“兄弟”：橫波縱波，誰是破壞主力？

地震發(fā)生時(shí)，會(huì)釋放出兩種主要的彈性波——P波和S波，它們就像一對(duì)性格迥異的“兄弟”。

P波是縱波（疏密波），引起地基在波的行進(jìn)方向振動(dòng)。P波是“急性子”，它的傳播速度較快，最先到達(dá)地面，因此在英語里被稱為“Primary wave”，意思是“初波”或“一次波”；

緊跟P波之后到來的是“慢脾氣”的“S波”。S波的英語詞組“Secondary wave”，意思是“二次波”。S波是橫波，在多數(shù)地震中會(huì)引起地面較大的橫向振動(dòng)。地震導(dǎo)致的破壞，主要就是S波造成的。

除了P波和S波，發(fā)生地震時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)一種叫作“面波”的地震波。這是地下傳播的地震波到達(dá)地表改變方向，沿地表傳播的一種波。面波的傳播速度比S波還要慢，周期較長，在平原地區(qū)常會(huì)引起比S波更大的地面晃動(dòng)。

地震的“創(chuàng)造力”：用千萬年造出新山脈

地震不只是“破壞者”，同時(shí)也是地球造山運(yùn)動(dòng)的重要推手。

當(dāng)兩個(gè)大陸板塊發(fā)生碰撞時(shí)，由于板塊密度相近，無法相互俯沖，碰撞產(chǎn)生的巨大壓力只能通過地殼抬升釋放，而地震就是這種壓力釋放的集中表現(xiàn)。喜馬拉雅山脈的形成就是最典型的例子，約5000萬～4000萬年前，印度板塊與歐亞板塊碰撞，持續(xù)的板塊擠壓讓地殼不斷抬升，并伴隨著頻繁地震。如今，喜馬拉雅山脈仍以每年超過1厘米的速度上升。

從西藏登山營地遠(yuǎn)眺珠穆朗瑪峰北面的景色（圖源：維基百科-喜馬拉雅山脈）

這種造山過程并非一蹴而就，而是通過億萬年的板塊運(yùn)動(dòng)和無數(shù)次地震逐步完成的。板塊碰撞產(chǎn)生的應(yīng)力不斷積累，每一次地震都會(huì)讓地殼發(fā)生微小抬升，日積月累之下，平坦的海洋或平原逐漸隆起，最終形成巍峨的山脈甚至新的大陸雛形。

不怕“措手不及”：地震預(yù)警撐起安全防線

相信大家都思考過一個(gè)問題：地震預(yù)警到底有沒有用？畢竟如果地震預(yù)警“跑”慢了，或者定位不夠精確，咱們可就跑不掉了。

地震預(yù)警系統(tǒng)（英語：Earthquake Early Warning system或Earthquake Warning system，縮寫：EEWs）是指依托潛在震源地附近的地震臺(tái)網(wǎng)，在震后數(shù)秒內(nèi)快速估算地震影響范圍和震害程度，在破壞性高的S波和面波到達(dá)設(shè)防區(qū)域前發(fā)布警報(bào)的地震信息處理系統(tǒng)。

本圖為2015年5月12日尼泊爾7.3級(jí)地震預(yù)警時(shí)間分布圖。圖中的十字符號(hào)指示震中，實(shí)心藍(lán)點(diǎn)指示加德滿都子臺(tái)網(wǎng)，各圓形輪廓分別示意0、10、20、30秒預(yù)警區(qū)域，色標(biāo)為以10為底的人口對(duì)數(shù)分布（log??(人口)）。（圖源：維基百科-地震預(yù)警系統(tǒng)，作者是Blue8111。）

中國地震局地震預(yù)測研究所主辦的《地震科技前言快報(bào)》在2025年8月發(fā)布的文章顯示，當(dāng)前地震預(yù)警已進(jìn)入“秒級(jí)響應(yīng)+精準(zhǔn)定位”的新階段，核心技術(shù)手段集中于三大方向。

?? 即時(shí)高精度的震源定位

近年來，分布式聲學(xué)傳感（DAS）技術(shù)在地震學(xué)中得到廣泛應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)現(xiàn)高精度快速定位。它利用現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)作為觀測載體，通過多通道P波檢測，對(duì)震中距小于100千米的近場地震，可在P波到達(dá)后2秒內(nèi)完成定位，誤差小于12千米，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)單站方法，尤其適配人口稠密區(qū)近場強(qiáng)震預(yù)警。

?? 人工智能被應(yīng)用于地震事件分類

當(dāng)前社會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源的需求不斷增長，導(dǎo)致非構(gòu)造型地震事件（如礦井坍塌）顯著增加，這給地震事件的準(zhǔn)確分類帶來了挑戰(zhàn)。研究人員開發(fā)了一個(gè)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）模型，對(duì)不同的地震事件進(jìn)行分類。當(dāng)前，該模型對(duì)天然地震、礦塌等事件分類準(zhǔn)確率超95%。

?? 多模態(tài)融合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在中期地震中的應(yīng)用

地震學(xué)的數(shù)據(jù)量上去了，但是能夠有效整合這些數(shù)據(jù)的工具仍然有限。為此，研究人員提出了一個(gè)名叫SafeNet的可擴(kuò)展深度學(xué)習(xí)框架，用于中短期地震預(yù)測。為了驗(yàn)證SafeNet的性能，研究使用一份來自中國的50年地震目錄進(jìn)行了偽前瞻性測試，結(jié)果顯示，其預(yù)測性能優(yōu)于13個(gè)最先進(jìn)的模型。

2024年，由15899個(gè)地震觀測站點(diǎn)、3個(gè)國家級(jí)中心、31個(gè)省級(jí)中心、173個(gè)市級(jí)信息發(fā)布中心和12082個(gè)地震預(yù)警終端構(gòu)成的全國性預(yù)警網(wǎng)絡(luò)全面建成。在地震預(yù)警和烈度速報(bào)方面，我國5個(gè)重點(diǎn)預(yù)警區(qū)已具備秒級(jí)地震預(yù)警能力，全國已具備分鐘級(jí)烈度速報(bào)能力，通過“進(jìn)廣播、進(jìn)電視、進(jìn)手機(jī)、進(jìn)大屏”的四進(jìn)機(jī)制實(shí)現(xiàn)秒級(jí)觸達(dá)，并已應(yīng)用于高鐵、核電站等重大基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)急處置。

實(shí)習(xí)編輯 | 范周桐  唐一菲