菁kids独家栏目《神奇学科在哪里》｜神秘、严谨与浪漫交汇的学科——地震学

 

《菁kids》独家策划的新栏目——“神奇学科在哪里”的第二期，我们采访到了来自比利时的地震学家Marie-Luce Chevalier女士，和她一起认识这门神秘的学科——地震学。

采/译/文：赵晨 编：齐琰 图：Marie-Luce Chevalier提供、Dave’s Studio

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提起地震，恐怕许多人会联想到几年前的那部大电影《2012》，电影中震撼的场面，强烈的地震、巨大的火山爆发让眼前熟悉的家园变成了人间地狱。地震等自然灾害，也成为人们心中神秘不可抗拒的力量。

那么，让人类恐惧的地震究竟是怎么形成的？它包涵哪些分支？地震真的可以预测吗？如果不可预测，研究地震学的意义又在哪里？世界上究竟有多少科学家在这个领域钻研？地震学的实践研究，究竟是怎么样的？又有哪些神秘未知的地震信息是大家所不知道的？Marie逐一给了我们解答。

“我的主要研究方向是构造地貌学。构造地貌学是地理学的一个分支，研究的主要是地震与地形之间的关系。”Marie说。此前，她曾在比利时列日大学攻读物理学学士学位，专修地球物理学，后在美国加州大学劳伦斯力沃末尔国家实验室获得地球物理学硕士学位。于巴黎地球物理学院获得西藏构造学博士学位后，她又在美国加州从事了西藏古气候学的博士后研究。

她的主要研究焦点，是位于青藏高原上的大型活跃断层，Marie需要研究这些断层的平均滑差率，即一个断层的活跃程度和移动的速度，以此来挖掘它的表现形式，以及形成地震的可能性。

听上去很有趣，不过，在青藏高原工作，可不是人人都有机会，又能受得了的。Marie的日常工作环境，除了在办公室、实验室，剩下的，就是荒野高原的实地考察了。通过卫星云图找到最佳研测点，比如在地形图上能看到的活跃断层，以及由于地震多发而造成的河流或冰川的表面偏移，一旦确定地点，Marie背上行囊就出发了。西藏、新疆、四川和云南，Marie常年在这些地方收集偏移地表的岩石，把它们带回来在化学实验室里进行研究，最终确定它们在地表暴露的时间，比如，有的岩石显示暴露地表两万年，而这个时间是反复地震导致地表被抛离后，断层开始偏离地表的时长。通过地表的年龄以及偏移值，能够算出平均滑差率，也就是断层的平均移动速度，从而来判断这一地区形成地震的可能性。

当然，Marie的工作也不全是在野外和实验室，办公室的文书工作也占去她很多时间，撰写科研论文、研究发现、各项报告、研习领域内其他学者的著作、还要飞往全世界各地，参加相关的学术会议。同时，作为研究生导师，Marie还要负责教学工作，几乎没什么闲着的时候。

这样一个神秘的学科，既需要有科学的严谨态度，又不失神秘与未知的哲学浪漫，研究它，究竟需要哪些资源作为后备力量呢？Marie说：“很简单，基本上可以归纳为两部分：科研资金和我的体能。” Marie的科研资金是由中国国家自然科学基金会（NSFC）支持的，除此之外，从科研支持的资源角度来说，这项工作，还需要非常优越的体能。毕竟，常年待在高海拔地区可不是一件多么容易的事情。

野外科研的另一项必备技能，就是需要掌握各种精良的野外装备和生存技能，除了基础的照相机、锤子以及全球定位系统等，一些工作中常用的高科技仪器也必须掌握，比如3D扫描仪（陆地雷达检测仪）、UAV、和用来探测地形、测量偏移值并将数值精确到毫米的无人机。实验期间，Marie和她的团队还会接触到危险性化学物质，这对操作流程、特制衣物和实验室消毒状态有非常严格的要求。所以，在Marie心中，这是一份艰苦、严谨、却又不失浪漫的工作，充满乐趣与挑战。

说到地震预测，Marie透露，她在读博期间，曾去考察喀喇昆仑断层的平均滑差率，这个断层是位于西藏西部的一个主要活跃断层。那里迄今为止还没有发生过大型地震，可从地形和地势上分析，这个断层有着清晰偏移的痕迹，已经存在长达2米的偏移值，由此可以判断，未来很可能会有一场久未发生的地震袭击这个地区。

Marie目前正在研究的，是位于四川西部和青海咸水河的断层，这里是地球最活跃的断层之一，自公元1700年以来，这里已经发生过超过20次6.5级以上的地震，其中包括2010年发生的玉树6.9级大地震。1923年起，这里还发生过3次7.3级以上的大地震，包括2008年汶川7.9级的灾难性大地震。因此，对这一断层进行科研是非常有必要的，可以对区域性的地震风险进行有效地评估。

地震学的实地勘探工作，其本身就可以被定义为一种探险！在青藏高原，特别是西部藏区，那里几乎没有公路，也没有村庄，更别提人了。这意味着，无论严寒还是酷暑，Marie和她的团队唯一的栖身之地只有帐篷，没有自来水，不能洗澡，不能做饭，就连开车都要自己准备汽油。

在所有的艰苦挑战里，气候挑战最难克服，有时候，一天当中能把沙暴和雨雪全都经历一遍。Marie曾被困在暴风雪、沙尘暴和冰雹当中，当然也毫无例外的被高原反应的一系列病症所折磨，失眠、头痛、反胃、呼吸困难…… 所有这些对身体的考验，使得Marie在5000米海拔高的上迈出的每一步都需要付出极大的努力，更别说背着重重的岩石连续跋涉几小时，体能上极富挑战。

当然，历经这些的回报也是相当丰厚的。Marie的研究多半集中在青藏高原的珠穆朗玛峰、凯拉斯山、贡嘎山等地区。除此之外，她还去过新疆的帕米尔、天山，通往巴基斯坦的喀喇昆仑公路，四川西部的甘孜，还有云南西部的怒江、丽江，以及甘肃省的部分人烟稀少的地区做科研。当令人惊叹的大自然、无法言说的地形地貌展现在眼前的时候，Marie说，一切努力都觉得值了！谈及这些，Marie的眼睛里绽放出明亮的光彩。她见过生活在藏区高海拔环境下的野生动物，有被称为“藏驴”的西藏马、野牦牛、蓝羊，有时还能见到熊和野狼！此外，当地的建筑，庙宇，还有那些热情好客的人们，他们的文化和魅力，也让Marie深受感染，所有这些，都是这一切艰苦挑战的回报。

Marie是一个酷爱户外活动的人，她喜欢远足、摄影和旅行，而她的工作有着丰富的机会让她得以尝试这一切。在野外考察的时候，Marie会遇到许多少数民族的人们，从他们的生活和思想中，她学到了很多东西。“在艰苦的环境中生活的人们，依然可以那么快乐的敞开心扉，面对生活，从他们身上，我学会了谦卑”，Marie说，“另外，每当我看到一个很小强度的地震，却能够引发非常大的损害时，我会觉得，与大自然相比，人类的力量是多么微小！这会让我满怀希望地享受生活，尽可能充分过好每一天！”

Marie最初的梦想是成为一名宇航员，或是火山学家。她说，火山让她感到无比奇妙。无论是宇航员、火山学家、还是地球物理学家，这些探索大自然的专业领域让她痴迷。从事一项研究，需要一个人对这个领域有充分的学习欲望和热爱，需要做好十足的准备，哪怕四海为家。同时，研究地震学，是必须建立在一个良好的心理环境上的，因为有时候，研究可能会走到一个非常狭窄的方向，以至于全球只有少数几个人在从事着类似的研究课题。某种程度上讲，自己就是自己的老板，因为没有人比自己更了解正在从事的专题研究，以及这份工作的内容和意义。

Marie的工作，常常吸引着家人和朋友们对她格外关注。朋友们羡慕她能够自由的安排自己的工作时间，还可以常常去一些美丽而神圣的地方。从很小的时候起，Marie就已经开始迷恋户外挑战运动了，摘花、采石、远足，运动、旅行、露营……Marie说，她并不是一个愿意整天待在家里读书、看电视的孩子，她更喜欢到自然世界中去冒险。以至于后来，她真的从事了地球物理的研究。她非常热爱这份工作，家人和朋友们也都非常支持，当然，也以她为荣。

在Marie看来，“研究地震和活跃断层非常重要，这能够让我们了解今天的地形地貌是如何形成的，通过什么样的机制产生的。希望有一天，人类能够非常准确的‘预测’地震，就像美国加州的圣安德烈活跃断层一样，科学家们对它的研究已经非常深入，究竟大型地震以什么样的频率发生，那些上百年来都没有发生过地震的地方，秘密究竟在哪里？掌握越多的相关信息，人类能够做到的规避地震灾难的准备，就会愈加明确，而这，也便是这门学科的意义所在。”

Marie-Luce Chevalier，马晓丽: 比利时构造地貌学博士，国际知名地震学与地球物理学家，曾在中、美、法等多国发表世界级学术讲话，著有多部专业学术著作，还曾在国际顶级学术刊物《Science》发表过两篇论文。目前，她在中国地质科学院地质研究所的大陆构造与动力学核心实验室工作。

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北京市私立汇佳学校四年级的学生刚刚学完探究自然灾难的课题，他们对地震充满了好奇，以下是他们向Marie提出的各种问题，Marie一一给出了解答。

4年级3班，Stella 李昕宇

Q：地震发生时，最安全的地方在哪里？

M：如果是在室内，你应该躲到门框或坚固的桌子底下。如果是在室外，一定要远离电线、房屋（房顶的瓦片有掉落的危险）和树木。

4年级5班，Sweetie 孙甜甜

Q：地震会带来什么危害？

M: 事实上，地震对人造成的危害主要源于那些抗震力不够强的人造结构，比如建筑物、公路等等。当地震发生在野外的时候，你只会看到地面上的裂缝，或是倒塌的树木。

4年级5班， Julia 刘一萱

Q：前震、主震和余震之间有什么区别？

M：前震指的是那些发生于大震（也就是主震）之前的，强度较小的地震。余震指的是主震之后发生的地震，强度也比较小。当然了，这些震动都是发生在同一个区域。然而，有的时候余震和主震的强度可能会几乎一样。2015年发生在尼泊尔的地震就是一个例子。

4年级5班，Frank 李雨衡

Q：地震发生时，人会有什么样的感觉?

M：如果地震的强度够大的话，你会感觉到大地在晃动。你可能也会感到头晕，因为你的脚是站在移动的地上！如果是在室内，你还能够听到地震的声音！我曾经在美国的加州经历过5.6级的地震，当时让我吃惊的是，来自天花板的响声非常大，仿佛很多人同时在你的头顶上移动着椅子。

4年级8班，James 何沅东

Q：有谁可以预测地震吗? 动物、科学家、还是其他？

M：不幸的是，没有人能够预测地震！然而，我们能够为地震进行预备，比如建防震性强的建筑，知道如何去应对等等。从另一方面来说，科学家们能够根据板块构造的移动和断层区域的位置来预测在什么地区可能会有大型地震。他们还可以通过研究过往的地震，来猜测什么时候地震可能会发生，并且探测到在什么地方，断层线上累积了多少压力。此外，虽然还没有得到科学证实，但有意思的是，动物们已经显示出能预测地震的迹象，比如，它们能感测到地震前释放的气体和排放物，逃离通常的处所。

4年级1班，Chris 李思坦

Q：世界上有史以来最大的地震是哪一次？强度有多大？

M：最大的是1960年发生于智利的地震，强度为9.5级！

4年级1班，Chris 辛亿

Q：有早期的地震预警吗? 有什么方法可以警告人们地震可能将要发生？

M：大多数的地震带都配有全球定位系统（GPS），而且人口众多的地区往往会比在边远地区安装得更多。这些系统不间断地测量着地球的运动，记录着地球以多少毫米或是厘米在移动，还能够向我们显示很多正在发生的细小运动，而这些运动可能是一场大地震正在来临的征兆。此外，那些靠近地震活跃地带的传感器也能够探测到地震波，向周边的城市发出早期预警。

4年级2班，Sophia 王子婵

Q：要给一个地震的震中进行定位，需要多少地震仪?

M：需要至少3个已经记录了地震波的地震仪才能确定震中。然而，只要一个地震仪就能确定地震的强度。

4年级5班，Taylor 罗云

Q：大概有多少比例的地震是发生在板块边界?

M：大多数的地震都发生于板块交界处。最为活跃的地震带位于太平洋附近，因此叫做太平洋火圈，90%以上的地震都发生在这个地方。最活跃的火山也在太平洋地带，比如日本、印度尼西亚、阿拉斯加等等。

4年级3班，James 石若成

Q：在强震之后，我们应该做些什么?

M：检查一下自己有没受伤，需要的话就寻求帮助，也去帮助别人。如果有必要的话，搬到一个更为安全的地方。如果遇到海啸，就搬离海岸地区。要远离桥梁、电线杆等，也不要住在震后破损的建筑里。

4年级5班，Martina 李悉雯

Q：地震一般持续多长时间?

M：这要看地震的强度，最强的地震可能会持续一分钟，但是大多数地震的持续时间是几秒到半分钟。

 

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2017 6月刊 《做个“间隔年”》更多菁彩内容

｜编者按｜

• 间隔年, 给迷茫的你们

｜封面故事｜

• 间隔年, 让我更加了解自己想做的事

  间隔年, 我做的最正确的决定

  我亲吻了“布拉尼的巧言石”!

  是什么让我燃起了对教育的兴趣?

  希望间隔年能给我的未来带来启发

  抓住机会, 让自己从间隔年受益

  回报社会, 过个有意义的“间隔年”!

｜学无止境｜

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