牛津通识读本：地球 [16]
图22 近年来城市地震中的高速公路隆起导致了惊人的人员伤亡。这是1995年日本神户市的景象
为地震而设计
人们常说，取人性命的是建筑物，而非地震。当然，地震中的大多数遇难者都死于倒塌的建筑物和后续的火灾。建筑物是否会在地震中倒塌，受到很多因素的影响。地震的力量显然十分重要，但震动持续的时间也很重要，其后便是建筑的设计。就小规模的结构而言，柔韧材料比脆硬的材料好。就像树木可以在风中摇曳，木框架的建筑物也可以在地震中摇摆而不致倒塌。重量轻的结构在倒塌之时不易致人丧命。但日本住宅传统使用的木材和纸张隔断墙更容易着火。地震中最糟糕的建筑大概就是砖石建筑以及加固质量很差的混凝土框架了；这在较为贫穷的地震易发国家极为常见。1988年亚美尼亚的斯皮塔克市附近的地震和1989年美国旧金山附近的洛马普列塔地震都是7级，但前者导致10万人死亡，而后者的死亡人数只有62人，这很大程度上是因为加州有非常严格的建筑物规范。那里的高层建筑非常坚固，并且不会与地震波的频率产生共振。许多高层建筑在地基内都安放了橡胶块来吸收震动。在日本，一些摩天大楼在屋顶处配有重物系统，可以快速移动以抵消地震引起的晃动。
地面液化之时
图23 加州的圣安德烈亚斯断层并非地壳上的一条单一裂缝。连这张地图也是经过简化的
如果你曾经站在湿润的沙滩上上下晃脚，你或许会注意到，水会在沙中上升，你的脚会陷进去；沙子液化了。地震摇动潮湿的沉积物时，也会发生同样的现象。1985年墨西哥城地震的震中远在400公里之外，但城里还是有很多建筑被毁。那些建筑建在一个古湖的填拓地[38]上，地震波在淤泥中往复共振了将近3分钟，导致地面液化，便无法再支撑其上的建筑。无论建筑物的地基有多深，一旦地面液化，都无法再提供多少支撑了。在1906年和1989年旧金山附近的两次地震中，毁坏最严重的建筑物都位于海港区，就是建在填拓地上的。
火灾
地震袭击城市时，最大的危险之一便是火灾。在1906年的旧金山地震和1923年的东京地震中，死于火灾的人数都多过死于地震本身的人数。炉灶倾倒就很容易引起火灾，在木质建筑物的杂乱废墟中快速蔓延，破裂的煤气管道更是为之添柴加油。旧金山的消防力量不足；消防车都被困在车库里或堵塞的街道上，破裂的给水主管将城市的给水系统消耗殆尽。如今，像旧金山这样的地震易发城市都在开发燃气和自来水的所谓“智能管道”系统，在压力由于管道破裂而突然降低的情况下，该系统可以迅速地自动关闭相应区段。
拯救生命
地震期间最安全的地方当属开放、平坦的乡间，而恐慌则是最要不得的。在城市里，室外随处会有下落的玻璃和砖石，还不如待在室内的楼梯等坚固结构之下来得安全。日本和美国加州的学童都接受了如何进行自我保护的常规训练。然而，在真正的地震发生时，大多数人还是会愣在原地或惊慌失措地跑向室外。如果人们被困在倒塌的建筑物中，搜救人员可以使用一整套热敏相机和探听装置来找到他们，悲剧固然不可避免，但每一次灾难过后，都会发生不可思议的营救奇迹。
机会与混乱
在某种程度上，地震是能够有把握地预测的。旧金山、东京和墨西哥城等城市必将经历下一次地震。但知道这一点对于住在那里的人没什么用处。他们想准确知道的是“大限”何时将至，地震又有多严重。但这些正是地质学家无法预测的。就像天气一样，地球也是一个复杂的系统，微小的起因就可以导致巨大的结果。亚马孙河畔那只虚构的蝴蝶振动一下翅膀就能影响欧洲的天气，同样，卡在断层中的小卵石也可以引发地震。人类大概永远不可能完全准确地预测地震，但以概率预测地震的效果越来越好了；距离地震发生的时间越近，预测的准确率越高。
传统的地震前兆
在科学仪器出现以前很久，人类就一直在寻找地震预警，向他们通报即将来临的地震。特别是中国人，他们相当擅长观察奇怪的动物行为、水位的突然变化和水井中的含气量，以及其他地震前的征兆。正是利用这些指标，在1975年的一场毁灭性地震发生前数小时，海城市便被疏散一空，拯救了数十万人的生命。但一年后，24万人死于唐山，事先没有任何预警。其他线索包括微弱的光电闪烁，可能是由于矿物结晶受到挤压而产生的，就像按下压电式气体打火机会产生火星。有人对动物感知地震迫近的方式进行了认真研究；例如，日本有人观察鲶鱼是否会因为电子干扰而表现异常。但鲶鱼的异常行为有哪些？何况有多少户人家会监测鲶鱼呢？另有证据表明，在大地震来临之前会有极低频率的电磁波。不过这么说到底，最准确的指标看来要属穿行过地面的地震波了。
把握先机
多数大型地震发生之前都有前震。问题在于很难说清某个小型的地颤是一个独立事件，还是大地震的前奏。但前震可以改变概率。根据历史记录，我们可以说，在接下来的100年内的某个时间，有可能发生一场大地震。但这样一来，明天发生地震的概率就变成了1/36500。每年可能会有10次小型地颤，其中任何一个都有可能是大地震的前震。因此，探测出小型地颤也就把未来24小时发生地震的概率提高到1/1000。了解到断层的具体位置、它们上次开裂是什么时候，并在所有适当的位置安放仪器，有时可将预测的准确率提高到1/20。但这仍然相当于说明天有95%的概率不会发生地震，基本上不能在电台广播上播报这一统计数值并以此为由疏散市民。不过它足以通知紧急部门待命，并停止运输危险化学品。
实时警报
预测地震也许总是很难，但地震发生时是可以切实探测到的。这可以变成一种预警系统。1989年美国加州的洛马普列塔地震之后，这一系统得到了验证。尼米兹高速公路的隆起路段已经部分坍塌，救援人员试图救出困在下面的驾车人士。巨大的混凝土板很不稳定，余震会让它们轰然倒塌。地震的震中远在近100公里之外，因此，设置在断层中的传感器能够利用无线电以光速发送警报，救援人员会在以声速行进的地震波到达之前25秒收到预警，让人们有时间清场。未来，可以利用这一系统给出地震主震的简短警报。例如，从洛杉矶外的主断层线发出的冲击波需要一分钟才能到达该市。无线电警报或许不足以疏散人群，但联入计算机系统后，警报有助于银行保存账目、电梯停止运行并开门、自动阀封锁管道、急救车驶离建筑物。
结语
要介绍一个美妙的星球，本书的确只是个短小的读本。我努力概述了某些关键过程的运作，它们分别发生在我们头顶的星空和脚下的大地。我试图解释这些充满生机的过程如何在地表彼此互动，才让我们拥有了这个因为了解所以深爱的世界。那些过程产生了丰富多样的地形、岩石和生命群体。我无意介绍是怎样美丽的矿物和晶体组成了这个星球上的岩石；也没有探讨某些过程的细节，在这些过程中，岩石因构造力而上下颠簸，被风雨冰雪雕琢成我们生活的地球上这令人屏息赞叹的壮丽地形。我没有深究岩石的地下残余如何淤积在沉积层中，也没有探察它们如何产生了肥沃土壤，让我们的食物链得以存续。我更没有细说这个星球最最妙不可言的产物——生命，以及这个世界的物理力量如何与化学作用和自然选择协力，让我们的星球生机盎然。所有这些都该有各自的专著，一一进行更加完整的介绍。
然而，我的确相信我们的星球非常特别，如果不是各种地球物理过程的罕见组合，至少就我们所知，生命不会有机会如此辉煌地绽放。我试图在本书中展现世间万物是如何彼此依赖的。没有水，岩石便不会得到润滑，花岗岩不会形成，我们也不会拥有大陆上的大块陆地。没有水，也就没有云和雨；只有风卷黄沙的沙漠地形，是不大可能孕育生命的。没有液态水，生命的化学过程就无法起效，我们所知的生命也不会出现在地球上。没有生命，也就不会有对大气成分的回馈机制，至少到目前为止，正是这一机制让气候尚可承受。没有生命，现在的地球要么是个雪球世界，要么是个超热的温室。
虽说在最近这十亿年来的大部分时间里，环境适宜、万物生长，然而时至今日，我们的命运仍要听凭地球的摆布。火山和地震等构造力量比水灾、干旱和风暴等大气力量更为凶猛。它们吞噬了无数生命，让数百万人生活无以为继。然而无论如何，我们幸存下来了。在很大程度上，我们像蚂蚁一样在地表忙忙碌碌，对宏阔的图景不知不觉。但即使如此，人类本身也已经成为塑造星球的一股强大势力。城市化和农业、土木工程和污染，这些人为过程改变了大片地表的样貌。我们也为此付出了代价。当前动植物物种灭绝的速度甚至比白垩纪和二叠纪末期的物种灭绝速度还要快。如今，大气成分的变化及其所导致的气候变化看来比最后一次冰川期以来的任何时候都要迅速，持续的时间可能也要长得多。
我们早已不再是这个星球的受害者，而变成了它的托管人。我们却恩将仇报，对土地粗暴轻率地贪婪，对污染置若罔闻地轻忽。这样做是要承担风险的。我们仍然别无退路，毕竟所有的人都住在同一个星球上。我们应该照顾好这个星球，为它承担起责任。但也要开启征程去寻找新的家园，让新技术带领我们飞往外星。
无论我们怎样小心呵护，这个世界都不会永远存在下去。地球随时都会因小行星或彗星的撞击而毁灭，或者被附近某颗爆炸恒星的辐射穿在炙叉上烘烤。我们还有可能因为全面核战而更早地面临大致相同的结果。最终，在大约50亿年的时间里，太