為何會發生地震？如何提高地震預測和風險防范能力？地震發生后又怎樣將損失降到最低？針對這些長期困擾地震學界的難題，不久前，我國啟動了地震科技創新工程，擬通過“透明地殼”“解剖地震”“韌性城鄉”和“智慧服務”4個計劃的實施，未來10年，我國的地震科學研究水平以及防震減災能力將大幅度提升，達到國際先進水平。

開展對地下結構的探察，讓地殼逐漸變透明，尋找地震規律

地表發生的一切地學現象幾乎都能在地球深部找到答案。以地震為例，地震是地球內部應力作用的結果，了解地殼結構和地下應力變化，有助于我們探究地震孕育發生的規律。

“我們現在可以上天下海，但對腳下大地的認知還不夠。人類對地殼結構了解不夠，進而難以深入研究地震孕育發生規律，突破地震預測的科學難題，”中國地震局地震預測研究所副所長張曉東說。

張曉東介紹，“透明地殼”就是要開展對地下結構的探察，特別是主要地震帶的深淺結構和斷層活動習性，把地下搞清楚。“這就好比給地球深部 做CT ，讓看不見的地殼逐漸變透明，進而從中尋找地震孕育發生的規律。”

“CT”如何做，原理如何？中國地震局地球物理研究所研究員吳建平介紹，地震被認為是瞬間照亮地球內部的明燈。由于地球內部物質的物理性質不同，其密度、磁性、電阻率以及地震波穿過時的傳播速度和衰減特性存在差異。地震波在地下介質中傳播時會發生反射、折射和透射，儀器接收到這些帶有地球內部信息的信號，經過復雜的科學處理以后，就會得到地下結構，包括地下三維介質的物性、電性、磁性等圖像，科學家在此基礎上就能開展深入的地震科學研究工作。“通過觀測不同傳播路徑的地震波速變化，獲得地球內部結構圖像，其原理與醫學中的CT成像類似。”

我國在內陸采用氣槍震源在水中激發地震波的方法獲取地球內部結構信息和連續、高精度介質變化圖像。目前，地震科研人員已經在全國建立了4個人工氣槍震源實驗基地，未來還要建設6個人工氣槍震源實驗基地。

實施“透明地殼”計劃后，我國將建立中國大陸殼幔三維精細結構模型，獲得地殼介質物性隨時間變化圖像，查明約200條活動斷層空間展布和活動性參數，獲得綜合地球物理場及時間變化圖像。

張曉東說，想了解清楚地下變化情況，僅有靜態的“透明地殼”還不夠，需要有高密度的綜合地球物理場動態觀測結果。我國還將利用GPS、水準、重力、地磁觀測網絡，監測獲取中國大陸三維地殼運動圖像和地表重力場、巖石圈磁場變化圖像，為強震中長期危險地點預測提供依據。

詳細解剖已發生地震，提升對強震孕育發生機理的科學認識

“透明地殼”是“解剖地震”的基礎，前者提供大的地殼構造和結構背景，后者主要研究地震孕育發生機理，探索地震預測方法。“你去醫院看病，有了檢查的 片子 ，醫生才能據此分析病情。”張曉東說。

吳建平介紹，“解剖地震”計劃最終目標是對已發生的地震進行詳細解剖，對典型強震進行全面深入的綜合研究，臺灣代理服務器 韓國服務器，建立典型強震的科學樣本。“世界上大多數的大地震屬于板緣地震，而我國很多是大陸內部地震，其強震孕震機制和前兆機理存在差異。 解剖地震 能夠發展和提出適用于中國大陸強震發生的機制和模型，其相關研究成果，還能為中亞等大陸內部地震多發國家提供借鑒。”張曉東說。

國際上主要國家都開展了構建區域動力學模型和地震綜合預測研究方面的工作。比如，美國通過25年的持續研究，建立了加州地區強震孕育發生的概率預測和動力學模型。我國地震預測研究始于1966年，經過多年探索，我國發展了中國大陸地震的活動地塊理論，并在川滇地震多發區建設了地震監測預報實驗場。“解剖地震”計劃完成后，我國將完成對海城、唐山、汶川和玉樹等地震的深入研究，并構建相關地震孕育發生模型，提升對強震孕育發生機理的科學認識。

我國對地球物理、大地測量、地球化學和地質學等海量觀測資料，開展數據同化處理工作，結合以往研究成果和大震案例，提取相關參數，構建基于大數據的地震孕育發生的物理過程，研發基于超算技術的相關計算方法和軟件庫，開展地震數值模擬實驗與檢驗，同時也探索人工智能等地震預測新方法。