以“震”治震

如果能使地球内部的压力释放，就不会聚集起引发致命地震的压力，每年也就能挽回数十亿美元的损失和成千上万人的生命
【英国《新科学家》周刊6月30日一期文章】题：地震机器（作者　尼古拉·琼斯）
慢慢释放压力
每年有一万人因地震伤亡，然而，研究人员在地震预测方面似乎无甚进展。实际上，地质学家几乎放弃了对地震时间、地点和破坏力的预测。位于罗马的国家地球物理研究所的地理学家瓦莱里奥·德鲁贝伊斯说：“越来越多的专家认为，预测地震是不可能的。”
但是，能以其他方式避免损失和伤亡吗？如果你不能预测地震或做好预防准备，那么，可以从根本上阻止地震的发生吗？德鲁贝伊斯组建了一个国际研究小组，小组中的地质学家认为他们可能找到了一种能达到这个目的的方法。他们想逐渐将应力从地球内部每次释放一点———方法是，用人造闪电穿透地面，并引发地球的小幅震颤。
这个极端的计划不是没有风险。他们的地震机器有一个贴有“启动”标签的按键，但是，目前似乎还没有一个“停止”键。从法律角度讲，他们也是站不住脚的。如果因为人造小幅地震出现失误而使你失去了家或家人，你即便提起诉讼，又能指责谁呢？但是，这可能也是值得冒的险。如果德鲁贝伊斯及其同事能尽早地使地球内部的压力释放，他们估计，就不会聚集起引发致命地震的压力了。他们每年能挽回数十亿美元的损失和成千上万人的生命。
第一个线索
可能控制地震的第一个线索出现在1966年，当时，地质学家戴维·埃文斯注意到丹佛罗基山军工厂附近的一连串地震。军工厂的工作人员将废水注入地下，埃文斯怀疑地震是由此引发的。原来是这些废水挤进了基地下方的断层线，结果产生了使断层线两边地面分裂的压力。摩擦力较小，两边的地面比较容易出现相对滑动。
一年后，美国地质勘探局的3位地质学家开始实验该理论。他们将水灌注到科罗拉多州兰奇利的一座油田，并记录该地区的地震活动。他们发现，在注水点方圆一公里内，每月平均出现28次小幅震颤。一旦他们停止向油田注水，震颤减少到每月一次。首次出现了控制地震的可能性。
60年代末，这种想法特别引人注目，当时，地质学家开始怀疑地震无法预测。情况没有太大改观。经过许多年，人们尝试了无数种预测地震的方法，从测量井水中氡的浓度到观察动物的异常行为。但是，哪一种最后都是靠不住的。
今天，一想到预测地震，大部分地震学家都会绝望地举起双手，因此，以控制的方式让地壳中压抑的能量释放出来的想法便如此吸引人。但是，注水可能不是解决方法。对于刚着手研究的科学家来说，似乎只能对小地区进行研究。控制圣安德烈亚斯———有1200多公里的断层线——这样的地区，钻井和注水的成本巨大，后勤供应也很成问题。即便是钻孔也能引发地震。
新的希望
但是，回顾70年代中期在中亚的塔吉克斯坦进行的一系列实验，会带来新的希望。一批苏联地震学家将电磁强脉冲射入地下50多公里，来测量地壳的电导率，希望能更好地了解地震发生的方式和原因。
为了产生这种脉冲，他们使用了一种叫做磁流体发电机的奇怪机器，苏联军方最初研制这种机器是为高级武器提供能源的。该机器是由火箭发动机提供动力的，这样的发动机引爆两个磁性极强的磁极之间的废气。就像穿过磁场的线圈能产生电流一样，这股带电气体能产生短暂的强电场。
这些地质学家通过将两个电极分开几公里插入地下4米的做法，将电磁波———形成一道人造闪电———导入地球。通过几年的试验，山体发出了微弱震动的轰隆声，但是，没有人认为在一个地震多发区这有什么反常。
情况在1993年发生了变化，当时，位于莫斯科的地球物理研究所的地震学家尼古拉·塔拉索夫开始了一项证明核爆炸如何影响地震的研究。他创造了一种确定爆炸后特定区域的地震活动增多或减少的统计方法。为了得到一些背景数据，他向中亚的同事寻求地震记录。令塔拉索夫大为吃惊的是，他感到电磁波之后的地震活动绝非偶然。
塔拉索夫在寻找其他解释的同时，推迟了研究结果的发表。1996年，他随后研究了天山北部一个地方的记录，这个地区在1983至1990年间也做过同样的发电机试验。他发现了完全一样的效应。三分之二的电脉冲穿透地面之后，轰隆声都会显著增大——平均看，该地区地震活动会增加两倍。
理论解释
1997年，他公开了第一项研究成果。到2000年，他发表了自己的所有研究（《火山学与地震学》，21卷，627页）。这时，他与其他地质学家成立了一个小组，在德鲁贝伊斯的率领下，开始研究这种现象。去年，德鲁贝伊斯从欧盟获得了5万英镑的经费，同俄罗斯科学院高温研究所的弗拉迪米尔·泽伊加尔尼克、地球物理研究所的根纳季·索博列夫，以及其他几位格鲁吉亚、希腊和以色列同事共同探索这种效应。
地质学家假定，如果电磁有什么作用，最可能发生的机制便是“动电效应”——电场和磁场迫使两极的液体，比如水，流向四周。如果该机制确是原因所在，那么，这些小幅震颤背后的物理原因就与向地下注水而引发地震的原因相同。
美国地质勘探局的地震学家马尔科姆·约翰斯顿说，不过，真正使液体移动所需的电流会很大：“要达到数百安培的量级”。
约翰斯顿见过实际的动电效应——但是，只是在地壳接近地表的地方，而不是俄罗斯地震发生点的数十公里之下。那么，还有其他的解释吗？
加拿大地质勘探局的艾伦·琼斯提出，由于所谓的压电效应，脉冲会“弹奏”地壳中的岩石，使之像音叉一样振动。这样的振动会引发地震活动。但是，压电效应只发生在排列整齐的地质结构中，像水晶中排成一列的原子，而不会在乱石——地壳中更为典型的结构——中发生。琼斯说：“一些证据表明，地壳深处的岩石——大约在地面以下45至150公里处———可能排列整齐。”但是，他无法相信这样的序列会使压力在断层处继续存在。
德鲁贝伊斯说，电磁波可能以其他方式影响岩石。一些地震学家提出，地壳的作用相当于一个巨型电容器，只有几微米厚的水层和岩层重重叠叠在一起，聚集起电荷。科学家认为，这些带电区随着地震前应力的增加而排成一列。德鲁贝伊斯说，俄罗斯发电机可能帮助这些电荷排成一列，加速这个过程。或者，能量使岩石中的水升温，提高气孔的压力并降低断层沿线的摩擦力。最终，德鲁贝伊斯认为，他们会找到许多原因。他说：“不仅存在一种机制——是多种原因共同作用的结果。”
索博列夫及同事为了使他们的理论更站得住脚，开始在实验室深入研究这个问题。在首批实验中，他们对混凝土块加压，并在电波通过混凝土块时记录下变化。0.9焦耳的能量似乎可以使断裂传播速度提高2%—5%。差不多150焦耳的能量会使断裂传播速度提高15%。他们说，还需要用含水的真正岩石标本进行更多的实验。而造成这种现象的机制还是个谜，但是，他们至少可以肯定电磁波确实能影响岩石。
前路漫漫
在美国，由于担心出现无法控制的地震而终止了注水试验。华盛顿大学的地球物理学家约翰·布克说，在注水之前，将注水点周围的水抽出，便可以实现某种程度的控制，但是，没有保险的方法。
即便你能消除地壳中的一些压力，你可能最后也会将其转移到其他地方：引发一次地震可能会使同一断层的临近区域更容易断裂。
但是，德鲁贝伊斯和他的研究小组希望他们的技术最终将是可靠的。在天山进行的试验是在地震高发区实施的，事后看来，向地面射入电波可能也不是最明智的做法。泽伊加尔尼克说，不过，在进行试验的年份里，没有出现灾难性的事件可能是非常走运的。这可能意味着，什么东西使感应地震变成小幅震颤了。
就像他所说，如果电磁辐射具有一个内置的保险闸，可以防止感应地震的规模扩大，那么，这将使该方法比其他任何引发地震的方法都有用——尽管存在后勤保障问题。
但是，这样做可能也要付出代价：轰隆声几乎不断。例如，为了释放地壳中可能发生一次7级地震所储存的能量，就要引发30次6级地震。或者，一万次4级地震。或者，100万次2级地震。布克说：“因为，即便是4级地震也会造成灾难，你就不会想去引发比这大得多的地震了。”但是，以2级地震安全地实现目标，意味着每天引发10次地震，一直持续300年，这样才能消除发生一次7级地震的应力。