中国地震  2026, Vol. 42 Issue (1): 1-4
中国地震构造及地震预测理论的奠基与实践——深切缅怀丁国瑜院士
田勤俭     
中国地震灾害防御中心, 北京 100029
The Foundation and Practice of Seismic Tectonics and Earthquake Prediction Theory in China
Tian Qinjian     

2026年1月19日,丁国瑜先生与世长辞。仅以此文回顾丁先生的地震科技成就,与大家共勉。

丁先生1952年毕业于北京大学地质学系,1952—1955年在北京地质学院任教。1955年被选拔赴前苏联莫斯科地质勘探学院深造,师从新构造学奠基人尼· 伊· 尼古拉耶夫教授,成为新中国成立后早期派往国外系统学习第四纪地质及新构造学的研究生。1959年初完成并通过关于中亚天山地区喀拉套山新构造的研究论文,获前苏联地质矿物学副博士学位。1959年回国后,在中国科学院地质研究所工作。1970年,丁先生被调入中央地震工作办公室震情分析组从事地震预报及震情分析研究。1971年国家地震局组建,受命担任国家地震局震情分析组组长、分析预报室主任等职,从事震情动态的分析研究和预报工作。1977—1982年,任国家地震局负责人,1982—1986年任国家地震局副局长。此后还担任国家地震局学术委员会主任、中国地震局科学技术委员会主任、中国地震学会理事长等重要职务。1980年当选中国科学院院士,1985年当选第三世界科学院院士。丁先生1970年以来一直在地震系统工作,用七十余载的坚守与探索,为我国地震科学事业筑起了坚实的理论与技术根基。

1 地震预测理论与实践

中国地震预测既有成功的经验,也有失败的教训,但不论如何是有中国特色的。中国地震预测的理论和技术方法是多年实践的结果。1966—1976年是中国地震活动的高峰期,这期间,地震工作者兢兢业业,埋头苦干,积累了大量资料。受当时社会环境的影响,公开发表的文章很少,但一些重要思想和数据已包含在研究报告中。当时,丁先生主持地震分析预报工作,与梅世蓉、马宗晋等人共同撰写了多篇文章,论述了地震孕育的阶段性和地震前兆问题,包括地震前兆的判定(从异常到前兆)、前兆的时空分布与地震三要素的关系,并将地震预报分为长、中、短、临和余震预报等不同阶段。其中震级预报的基础是在中期阶段;地点预报需根据短期及临震前兆发展;时间预报除根据短临异常外还要考虑触发因素。

丁先生重点研究了地震活动的构造背景,论述了强震系列与第四纪活动断裂带的关系,提出了强震系列的概念。在此基础上划分中国大陆的地震带、研究地震活动的迁移变化和大震的重复周期问题。提出了线性构造、现代地壳破裂网络等概念,将(中小)地震活动与地壳应力变化及地壳破裂相联系。这些认识,是地震活动时空不均匀性研究的基础,也是地震趋势预测的重要支撑。

正是对地震活动的构造背景研究,认识到活动构造研究的重要性,开启了地震构造的研究工作。

2 地震构造研究

地质学是一门古老的学科,但用地质学方法研究地震的历史并不长。1891年日本浓尾地震、1906年美国旧金山造成的地表破裂带,开启了对地震构造属性的认识。百年来,地震构造学缓慢发展,中国大陆也以其独特的地震活动性,在地震构造尤其是大陆地震构造领域占有一席之地。1920年海原地震之后,中国学者就开始了地震的地质调查,但中国地震构造研究的大规模发展还是1966年邢台地震以后,随着国家地震局的组建,大规模的地震科学研究艰难起步。

2.1 活断层与地震

伴随改革开放,对外交流和科技合作,古地震和活断层等新概念引入,丁先生发表多篇文章介绍古地震技术,并组织了全国古地震讨论会,领导了1931年富蕴地震发震断层为对象的地震断层综合研究,随后开启了大比例尺活断层填图工作,中国活断层研究迅速开展。关于活断层、地震断层研究的理论框价和技术手段逐渐完善。由丁先生领导的国际活断层对比计划(206)展示了中国活断层调查的研究成果。丁先生在《活动构造与地震》《中国的活断层》等文章中,论述了地震断层、活动断层、活动断块、活动断裂系、活褶曲与大范围形变、活动构造与现代构造应力场等概念,并论述了中国活断层的分布与组合、位移量和滑动速率、动力来源、内陆活断层滑动速率与强震重复周期等方面问题。还进一步讨论了断层活动的不均匀性、断层活动的群集和迁移、断层的发育阶段、断层活动方式等问题,逐步构建了中国活断层研究的基础。

古地震研究为活断层研究带来了技术革命,活断层破裂分段则是理论创新。20世纪80年代末到90年代初,丁先生开展了活断层分段的课题研究,提出了活断层地震破裂单元、分段层次结构、分段类型等概念,总结了《活断层分段的原则、方法及应用》。活断层分段理论使地震与断层的关系更为明确,为活断层地震危险性定量评价提供了理论基础,并广泛应用于地震中长期预测和地震区划工作中。丁先生撰写的《全新世断层活动的不均匀性》和《有关活断层分段的一些问题》等相关成果在1990年和1992年陆续发表在《中国地震》。

2.2 现代板内运动和变形

活断层是板内地震构造的重要元素,板内构造环境也是地震构造研究的重要方面。中国地震局在20世纪80年代组织开展了集中大地构造、新构造、岩石地球化学、地球物理、活动断裂等多方面的岩石圈构造综合研究。马杏垣主编的《中国岩石圈动力学图集》和丁国瑜主编的《中国岩石圈地球动力学概论》基本总结了该时期的研究成果。

板内构造运动图像的研究起于区域新构造和第四纪研究,这也是中国地震构造研究的重要基础。构造地貌和盆地沉积从不同角度刻画了新构造运动的类型和总量,丁先生编制的第一幅中国板内运动图像正是通过分析上述资料获得的。丁先生曾发表《活动走滑断裂带上的断错水系与地震》等文章,研究通过断错地貌获得断层活动速率的数据。20世纪90年代以来,GPS技术迅速发展,为板内地壳运动研究提供了快捷、全面的技术手段。丁先生推动了GPS在地震系统的建设和应用,与叶叔华院士共同领导了“八五”国家攀登计划重大项目“我国现代地壳运动及其动力学研究”。并与他人合作,建立中国大陆基于GPS数据的板内运动模型,讨论了多个地区的现今地壳变形。

2.3 区域新构造与地震

板内构造环境与地震的关系依然存在很多问题,如影响现代地震活动的应力场的形成时期、第四纪重要构造事件的期次和表现形式等。构造事件研究的技术基础是新年代学,丁先生推动了中国地震局新构造年代学重点实验室和地震动力学国家重点实验室的建设。构造阶段只有和构造演化应变分配联系起来才有生命力。20世纪90年代后期,丁先生组织领导了国家自然基金重点课题“华北、华南、青藏块体接合区新构造研究”工作,针对青藏高原水平运动规模、构造阶段、变形模式等问题,通过拉分盆地演化、地貌面和断错地貌、地层沉积和构造变形序列、古地磁学等方法进行了研究,围绕着最新构造变形阶段、应变分配等方面,探讨建立了青藏高原东北隅的地震构造模型。该研究为地震构造研究从单条断层到区域构造奠定了基础。

3 大地震综合研究

我们关于地震的认识大都来自于对震例的研究。尤其是随着新技术发展,对地震的认识进一步提高。

1997年新彊伽师强震群发生后,丁先生主持了国家“九五”重点科技攻关项目“新疆伽师强震群成因及帕米尔东北侧强震预测研究”。通过地质构造演化的年代学研究、地震台阵和人工深地震的深部结构探测研究、地表现代变形的GPS研究三方面结合,对新疆伽师强震区的地震构造进行了综合研究,开启了应用地质、深部结构、地壳形变三大手段对大震区综合研究的先例。

2001昆仑山8.1级地震发生后,丁先生领导了地震综合考察的科学研究。对地震地表破裂带、断裂带深部结构、震后变形、震后地震趋势等问题进行了总结,为新技术在地震考察和震例研究中的应用进行了探索。上述两个震例的研究,在大震综合科考和区域地震构造研究的目标、内容和技术方法方面形成了范式。

4 地震危险性与地震区划

丁先生一向强调和重视地震研究工作要为减轻地震灾害服务的大方向。他所进行的研究工作,许多是与地震预测、地震灾害防御、地震区划及重大工程场地地震危险性评估的需求密切联系的。他曾参加过大坝、南水北调、核电站选址等重大工程有关这方面的任务,相关研究成果在一些领域中得到了重视与应用。发震构造的确定是重大工程地震安全性评价中的重要问题,丁先生专门讨论了“发震构造确定的原则和方法”,系统论述了“鉴定发震构造的依据”“发震构造的时限问题”“发震构造与活断层破裂分段”等方面内容。丁先生的论述,已成为地震安评相关技术标准的重要参照。

重读丁先生的一些文章,犹如回顾中国地震科技的历史。有人说科学是尚新的,科学上任何伟大的发现都会随着时间变成常识,但科学发现的故事是艺术家的素材,让人回味。所以,相对于科学发现本身,思想过程是一件历久弥新的艺术品。单独的一篇科学论文,后人读起来会觉得平淡无奇,而一系列文章串起来的思想历程,却远远超越了文章本身,蕴藏着科学、哲学和艺术。