马国凤的语速很快，在有限的发言时间内，这位台湾中央大学地区物理研究所的女教授竭力将台湾集集地震之后实施的一项地震科学钻探的研究成果呈现出来。

 

精彩的报告让会议主持人、中科院院士马瑾不忍打断，破例延时。

 

1999年9月21日，台湾集集发生里氏7.7级地震，引发了车笼埔断层错动。地表观测发现，地震造成了高约2.7米的垂直位移。紧急行动起来的地震学家通过地震资料反演得出，发生在断层面上的滑动位移量与地表的观测结果相当吻合。大部分的滑移发生在深部10公里以内，而且在靠近断层北端，发生高达4米的巨大滑移量。

 

更进一步的研究表明，车笼埔断层南北两端的表现迥异：北段位移量非常大，但地表加速度反而较低；南段位移量较小，但加速度却较高。

 

“这种近地表的断层位移且倾角小的滑移特性，为世界地震学界提供了一个独一无二的机会，借此实施科学钻探可以获得地震大量位移下的新鲜断层泥，以了解断层带在发生位移时的物理和化学行为。”马国凤如是介绍台湾车笼埔断层科学钻探的由来。

 

2000年，马国凤等台湾学者与日本学者合作，在车笼埔断层北段及南段分别实施两口300米左右的浅井钻探，在此获得的丰富经验和科学成果激励了科学家们钻探更深钻井的信心。

 

2005年深钻开始进行。在精心选择的地点，震测剖面显示断层滑移面大约出现在井下1100米深度，发生在此处的位移量约为12米。深钻在1111米深处成功打到断层带，取出完整岩心。

 

这是一段珍贵的岩心，可以看到明显的整个地震断层带。它能用于探讨地震发生过程的诸多信息，揭示其物理和化学过程及机制。由于是国际计划的一部分，这段岩心引起了全世界众多科学家的兴趣，30多米的岩心后来被毫无保留地“共享”，分取一空。

 

车笼埔科学钻探取得了大量的钻井数据，这些数据用于讨论地震断层的状态、断层带附近液体压力变化、断层附近应力变化和温度变化以及断层带的物质及其围岩的渗透性等重要研究议题。2007年在深钻完成后，科学家们安装了高分辨率的跨断层七层三分量井下地震仪，监测断层带孕震期断层滑移行为，此外还利用跨断层的双井进行实验，通过在其中一口井中灌入高压水来观察断层的行为、探讨地震诱发机制及断层带的渗透率。马国凤透露，这项双井实验有望持续开展，计划每3年重复进行一次。

 

历时7年多的钻探与科研，使台湾车笼埔断层成为全世界断层深钻比较重要和成功的例子之一，另外一个就是著名的“地球透镜计划”的一部分——美国圣安德烈斯断裂的深层科学钻探。

 

颇为巧合的是，中国科学院院士许志琴亦出席当天的研讨会，此前由她主持的中国大陆科学钻探取得了举世瞩目的科学成就，并建成亚洲第一个深部地质作用长期观测实验基地，其探测的深部信息可为地质、地震研究和抗震设防工程提供数据。

 

两位具有主持重大科学钻探工程以及科研经历的女科学家此刻聚首，尽显相惜亲切之情，会间频频交流关于地震科学钻探的话题。在5月12日汶川大地震发生后，许志琴计划在此次地震的发震断裂——北川—映秀断裂上，实施科学钻探。

 

“回应大地震的快速钻探是研究地震机制和捕捉余震直接信息的最有效方法。”许志琴引述这一国际专家的普遍共识，强调在汶川地震断裂带实施科学钻探的必要性。

 

“汶川地震后的地表破裂观测固然重要，但是大地震造成的强大次生作用往往会影响到对地震引发的破裂过程的正确判别；另外，汶川地震断裂是一条往北西倾斜、向下以一定角度延伸的逆冲断裂，实施科学钻探，不仅可以确定破裂面的产出、深部延伸、组成、断裂岩的分布等，而且提供了认识地震成因机制不可多得的机遇。”许志琴说。

 

据她介绍，利用科学钻探，通过对温度、地震波速度和发震断层渗透性的精确研究，可获取地震愈合周期和破裂周期、地震摩擦热、岩脉填充、渗透性、流体作用、应力状态等重要数据，这将是解决困扰地震成因领域30年难题的最佳途径。

 

据了解，国土资源部已经准备在汶川地震的发震断裂——北川—映秀断裂上科学选址，实施两项深度分别为800～1000米和2000米的科学钻探工程。

 

许志琴表示，将通过岩心研究、在线流体监测以及地震仪的原位探测，揭示汶川地震断裂带的深部物质组成、结构、产出、构造属性、地震过程中的岩石行为和断裂发震机理。同时监测余震，提供深部无干扰条件下余震的直接信息。建立中国第二个长期地震观测站。

 

马国凤表示十分乐于见到这一计划的实施，并希望能够将台湾集集地震与汶川地震的科学深钻进行对比研究，以期加深对地震发生机理的理解。

 

《科学时报》 (2008-9-11 要闻)