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中国留学生的四十年|郦永刚:潜心地震研究 三十年如一日

发布时间:2018年08月23日 来源:东方网 

 

 

 

 

  郦永刚毕业照片

  荒漠深处,隆起的沙石散落在地上,忙碌了一天的郦永刚站在因强震深陷达半米的坑里,摘下了遮阳帽。此时已近黄昏,落日的余晖将他与大地染成了金黄色,融为一体。

  这是郦永刚最喜欢的一张照片。虽然已经过去十多年,但谈起当时的情景,他的激动与自豪仍溢于言表,“沙漠里可是近50摄氏度的高温呐”。

  1992年6月的一个夜晚,洛杉矶东北部莫哈维沙漠的兰德斯地区发生里氏7.4级强震,震中区域内人烟稀少,并未造成重大人员及财产损失。在郦永刚看来,这是研究地震的一个好时机。

 

 

  南加州大学地震中心

  郦永刚率领南加州大学地震课题组研究人员立即奔赴震中地区,在震后3小时就抵达引发强震的断层旁。他们以最快的速度、沿断层安放地震测量仪,以记录震后断层的变化情况。

  这只是郦永刚工作的一个侧面。现年73岁的郦永刚,大半生的时光是在潜心研究地震中度过的。他经常吃住在地震断层带上,“定点”观察研究断层的变化。

 

 

  郦永刚与中国同行交流

  从“627工程”到大洋彼岸

  对于遭受文革浩劫的那一代人来说,郦永刚无疑是幸运的。这个文革前进入复旦大学的学生,师从中国著名物理学家谢希德,并顺利完成了学业。

  1968年毕业后,郦永刚进入中国地质部工作。当时适逢中日东海划界之争。为维护海域主权,开发海底石油资源,中国政府正筹建“627工程”,招募大量理工科背景的学生从事地球物理科学研究,针对国际社会的领海纠纷提供科学论证。恰能填补国家人才缺口的郦永刚得以进入“627工程”。1973年,在原627工程筹备小组基础上,上海海洋地质调查局成立,郦永刚成为其海洋地球物理研究所攻关组的一员。

  在他毕业10年后,中国进行的改革开放给了郦永刚又一次机会。政府公开选拔留学生赴发达国家学习,对于当时的人们来说,这与刚恢复的高考一样激动人心。1980年,郦永刚通过教育部选拔考试,成为继1979年之后改革开放政策下的第二批公派访问学者。“我当年考了第一名”,提起当年的经历,郦永刚满满的自豪感。

  他是那批选拔的500位访问学者中的唯一地球物理专业的,在面对去欧洲还是去美国时的选择时,考虑到美国是地球物理学科的龙头,郦永刚选择了美国的南加州大学。

  当时,南加大尚未有现在的知名度,不过,时任校长重金纳贤,面向全球招聘了150名教授,其中就有鲍威尔奖(Bowie Medel,有地震学界诺贝尔奖之称)得主Aki。这位地球物理领域的翘楚此时正在南加大领衔筹创美国目前最大的地震研究中心的雏形。

  郦永刚来到美国时已近不惑之年,他十分珍惜出国深造的机会,度过了一段夜半读书的艰苦岁月。地震的研究不是一蹴而就的,他向中国教育部打了报告,获准在美国攻读博士学位,幸运地成为Aki教授在南加大的第一位来自中国的研究生。

 

 

  郦永刚野外考察

  潜心治学,奠定断裂构造研究权威地位

  南加州地区是地球上构造运动最为活跃的地区之一,倍受研究者关注。该区地质构造十分复杂,地震活动频繁.其中主要活动断裂———圣安德列斯大断层延伸 1200 多公里,贯穿整个加州地区,是太平洋板块和北美板块的主要边界。

  在Aki教授的影响下,郦永刚的研究重心逐渐聚焦在地震学上,并打磨出耀眼的学术成果。

  上世纪八十年代后期,郦永刚发现,地震发生后所产生的强大地震波迅速向四面八方扩散,大部分地震波会受到来自岩石及土壤的阻力,逐渐被抵消掉。而沿地震断层传导的地震波,则会形成一股被圈闭在断层内的强大力量。

  “被圈闭的地震波就像粗大水管中的水,相比之下地震波在断层中可传递得更远,同时对远离震中但靠近地震断层的建筑物造成威胁。”1990年,郦永刚在为《科学》杂志撰写论文时,将这种圈闭在地震断层中的地震波的传递现象归纳成为“断层波导原理”。

  在郦永刚的“断层波导原理”问世之前,掌握引起强震断层的构造、位置、地下深层岩石的破碎程度、破碎范围及位置,对科学家来说是一大难题。

  上世纪六七十年代,科学家依靠反射地震法等传统方法测量地震断层的构造,这种方法只能测量垂直的断层,精确度只能达到两三公里。

  根据“断层波导原理”,地震发生时地震波会从震中向四面八方传递,但由于圈闭在断层中的地震导波与在土壤或岩石中传递的地震波的频率、速度及距离远近的差异,地震科学家便可利用“断层波导原理”找出深藏地下的地震断层走向,以及断层的构造,并利用电脑科技绘制出三维的地震断层图像。在测定断层的精确度上,利用断层导波测定方法要比用传统的反射地震法提高了10倍,可让断层的分辨率精确到几十米的范围。利用这种新方法,科学家可接近断层的核心部位,直达断层“心脏”。

  从1992年开始,郦永刚选择莫哈维大沙漠中的兰德斯约翰逊谷断层作为科研“据点”,对其进行了超过10年的观察研究。经过反复对地震余震产生的地震导波及利用人工爆破产生的地震导波的测定,郦永刚获得了地震断带内部构造的三维图像。

  过去,科学界一直猜测,地震断层存在“地震-愈合-再地震”的循环,但从未得到证实。郦永刚等的研究成果,第一次提供了断层“愈合”的观测证据。这可以成为地震研究科学领域的一个新的里程碑。

  在郦永刚的从业经历中,共在《科学》、《自然》杂志上发表了四篇论文,这两本杂志都是科学界普遍关注的权威期刊,以刊发最重要、最前沿的研究成果闻名于世。“很多人请教我,怎样打开《自然》和《科学》的大门,我说我英文也不是很好,文笔也不像老外那么好。他们看中的,就是创新。”

  郦永刚还出版了三本英文版专著:《地震学中的成像、模拟与数据同化》、《地震成像与断裂破碎和愈合》、《岩体各向异性、动态破裂与地震评估》,以期推动地震学领域的研究。

 

 

  郦永刚在办公室

  以科学论断抚慰地震创伤

  南加州、日本神户、新西兰、四川汶川……这些年来,哪里有地震,郦永刚就第一时间赶到哪里。

  不过,郦永刚最为关心的还是汶川地震。除了科学考察,他对祖国同胞更有一份深深的情意。

  5.12汶川地震发生后,郦永刚应邀赶到地震灾区。他身兼双重任务:一是协助中国的地震专家尽快掌握汶川灾区强震断层的构造、位置、几何形态及物理属性,即用断层导波的方法测量地下深层岩石的破碎走向、破碎的范围及位置,以确定震后重建的选址;二是尽早收集余震数据,掌握断层的愈合速度,为推测地震周期做准备,尽量精确地做出下一次汶川地震的中长期预测。

  为了拿到震后的第一手资料,郦永刚冒着生命危险与中国地震科学家一起沿地震断带展开工作。蜀道之难,难于上青天,这是对四川地貌及道路的形象描述。山峦叠嶂,不少道路沿山蜿蜒而建。“余震不断,松散的落石经常顺着山坡滚到地面”,郦永刚说。

 

 

  郦永刚奔赴汶川地震灾区

  郦永刚在地震灾区工作了3个月,沿地震断层勘测了200余公里,取得了五六千个有价值的数据,向当地政府提供了许多建议,为地震预测、灾后重建等相关问题的决策部署提供极为重要的学术参考。他根据余震测量到的地震导波,设计出了绘制汶川地震断层三维空间图像的数学模型。采集到的有关断层“愈合”的数据也为断定汶川地震断层的“愈合”过程奠定了基础。

  汶川大地震已经过去了10年,在这十年中,郦永刚每年都会到汶川走一走。他希望用自己的研究成果,能让四川民众免受地震灾难。

  如今已迈入古稀之年的郦永刚笑称自己是名“70后”,他很知足,没有行政职务,身份只是一名教授,每天过着学校、家两点一线的生活。

  走出他那间不足二十平方米、墙上贴满断裂带、地质地貌图纸的办公室,郦永刚还在滔滔不绝讲着地震领域的专业知识。自从进入南加大,他已经在此度过了37个春秋,自从他开始研究地震,他的目光从来没有离开过,有人建议他将重心转向具有商业价值的地热研究,他拒绝了,地震研究已经深深融入他的血液。

 

 

  郦永刚座右铭

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责任编辑:王焕现


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