地震的九个工程特征
1、地震的突发性特征和能量释放特征
地震的突发性特征是地震的基本特征。地震发生时大地猛烈地摇晃是房子倒塌、山体滑坡的主要原因。摇晃发生的非常突然，使人猝不及防。在纵向和横向摇动的双重作用下，一般的砖混结构房屋几十秒就可能倒塌，而这时人站立不稳，无法逃离现场，就造成死亡悲剧。
在目前主流的“断裂致震说”中，“断裂”主要用来解释地震的突发性特征，为了解释“断裂”，就需要应力积累和挤压理论，为解释应力积累，就需要板块漂移理论，为了解释板块漂移，才引入摄动理论。可见，这套理论具有强烈的因果关系和关联性，一旦分离开，谁都不能成立。这也许就是很多职业研究者奋力保护这一理论的根本原因。
如果是这样，震前应该能测到强大的挤压压力（如震后分析的那样有什么逆冲，也不知动力从哪来），可实际上专业地震工作者并没有测到这种理论所需的东西。
不管用什么方式得到的地震波形，都能看出它们具有陡峭的前沿。前沿变化速率dv/dt首先表示地震能量释放的速度。大量关于地震的第一感觉描述资料表明，通常的地震首先感觉到的是纵波，就是地下向上的跳动。跳动有把房子抛向空中的趋势，破坏了房子的根基，接下来的横波就很容易把它摇倒。为什么地震会发生纵波和横波现象？
我们来设想这样一个物理模型：地下几平方公里的范围内均匀地埋上了厚厚的一层（比如一到两米厚的）烈性炸药，然后从某一个地方用雷管点燃。显然立刻就炸了，位于它上面不远处的地面建筑被猛烈抛向空中。但是由于上面的岩石层有足够的重量和强度，遭到爆炸冲击破的作用后，它只是受到剧烈的冲击，并把这种冲击力传向地面，有些地方产生了裂缝，也有爆炸残余气体逸出，严重一点的地方，山体都被震得滑坡，但它自己并没有“开花”；当然它不是硝棉，所以没有硝的味道，只是富含了地下的硫磺等气体。
炸药的爆炸虽然是一种快速燃烧，但它毕竟是有速度的。因此在几平方公里的面积上，燃烧由最初的一点向其他地方扩散，几平方公里的面积也需要几秒。爆炸所到之处，显然首先产生爆炸区向外辐射状发生的纵波。当爆炸转移到其它地方的时候，开始产生纵波的地方由于受力方向的转移，慢慢，变成合成波和横波。在炸药埋藏区或瞬间燃烧区之外，受到的影响主要来自横波；显然这个模型与实际的地震状态比较吻合。现在，我们把炸药换成具有相似功能的其它物质比如烷烃，再找到点燃烷烃炸药的“雷管”，那么，地震的神秘过程就露出来了。烷烃只是个比喻，实际的能量成分可能有多种，我们在这里只讨论了这件事情的结果。关于烷烃的产生和积聚问题，将在下面讨论中提及。现在，我们至少可以看出，地下埋藏炸药的地区，就是震中，而没有埋藏炸药的地方，只是受到波及。
现在我们来计算一下当量。假如炸药按标准密度埋藏1米厚，那么每平方米面积上，就有1立方米的标准TNT炸药。以炸药每立方米2吨计算，就是2吨标准TNT炸药。那么，每平方公里等于：
1000×1000×2=2000000吨=200万吨（TNT炸药）。
当年美国扔在日本广岛的原子弹大约2万吨TNT当量，因此这一平方公里的炸药层就具有100颗原子弹的威力。汶川地震中，映秀镇牛圈沟的总面积也就一两个平方公里，这么多炸药足以让它天崩地裂了。幸好埋的比较深，约地下20公里左右，否则造成的损失会更大。如果烷烃和氢爆炸的威力没有这样大，那爆炸物的体积就会更大。
汶川地震总面积横跨几个县，在这次90多秒钟的首震中间，震源从映秀镇牛圈沟一直延续到北川、青川、德阳、绵阳等县市，从后来地震局发布的地震过程模拟图中能清楚地看到这个过程。数县市的地面建筑和山体遭到严重破坏，总的地震当量应该是很大的。震中在几十秒的时间里转移了数百公里，也许只有可燃爆物质的爆炸才有这样的速度了。另外也说明，震源已经在这之前“预埋”了。而预埋的“炸药”埋藏很深，在这之前并没有对地面显示出什么物理化学征兆。
我们还知道，地震波前沿的变化速率表示一件物体被从静止状态加速到运动状态（跳动）的力（也可以看成是震源功率），也就是震感。可以看出，前沿也同时表示推动一个物体按某种加速度规律变化形成震感所需要的能量。我们来做一个简单的估算：如果震源看成是一个点，在地下20km处，那么爆炸发生的时候将形成一个从震中向上的纵向冲击波。忽略震中面积，直接受力的物体应该是一块高度达20公里的倒圆锥，斜边倾角45度。这样在地面形成的影响范围将是半径20公里的区域。其体积应为：
（π/3）h×R2≈8000km3=8000×1000×1000×1000m3
这块物质的质量：8×1012×3=24×1012吨，
对这块岩石物质由静止加速到运动并产生几毫米到几厘米的跳动，假如加速度为5g，这块物质的动量还要增加5倍，因此推动这块物质运动的力量，其瞬间功率大的惊人，除过爆炸，大概地球上还没有什么物理形式能够在瞬间放出这样大的能量。显然此范围内的山川、河流、楼宇村庄等物体重量，与这块物质的质量和动量比起来，都是可以忽略的。
那么，作为一个物理过程，到底什么能量形式具有这种能力？这是地震特性中至关重要的一点，而以前所有的地震研究好象都不多涉及这个问题。这就需要新的理论来解释。
2、地震的震感持续性特征
一次大地震的振动时间可以持续几十秒甚至长达几分钟，使地面建筑严重损毁，就是说，震感不是在一个短暂的断裂冲击波过去后就结束，而是会持续数秒、数十秒，在这期间连续发生摇动和跳动等多种状态的复杂运动，这就是震感持续的现象。不仅首震如此，余震过程里也有类似的现象。震感也就是震动过程为什么会持续？
传统“构造地震”理论把震感持续解释为地震断面在应力作用下“来回摩擦”而产生持续震动。他们认为，如果要在两个“断面”上产生足够的错动力量使相关岩石产生震动的话，摩擦的力量会非常大，以致于会使岩石熔化而产生“玻璃体”。据介绍，国家地震实验室的岩石运动模拟研究装置是一个巨大的机械装置，它用地震过程观测到的数据比如曲线作为条件，用能引起断裂的机械力加在岩石上，让它们断裂并且按照想象来回摩擦，以“延长震感时间”和制造“余震”，想观察岩石在这种情况下的变化，但是发觉结果显然很不理想，“实际地震比模拟及计算的结果要温和得多”，在现场也找不到岩石被摩擦熔化产生的“玻璃珠”。为什么如此猛烈的地震看起来又如此“温和”，以至看不见熔化和发热现象？那么存在两种可能性：要么用作实验的模拟装置与地震真实状态不同；要么地震理论与地震实际过程存在较大出入；其实两个事情是紧密关联的。如果存在这种情况，得到以上结果便是可以理解的。
如果把地震仅仅解释为一个机械过程，那么根据地震实际过程所表现出来的特性，会对震中区的地质条件如下要求：
1，从工程上看，刚性断裂要求岩石具有良好的刚性和脆性，在集中足够的应力之后，应该在首震中突然断裂，以满足地震中首先表现出来的突发性特征，并且此前不应有“弯曲、预断裂”等现象，显然，断裂就是岩石的疲劳或压（剪切）应力极限，应该具有突发性。如果是这样，加在岩石上的应力一定测得出来；并且，因为地震有不同级别，在断裂之前岩石中的应力应该有不同。另外被“应力”压断的岩石应该有足够的体积并且在震中区内是没有预先裂痕的，其厚度也应该达到整个岩石圈即200km，否则不可能实现彻底的断裂，就不能产生突发性，但是刚性断裂是一个瞬变过程，不可能持续很长时间。此外，如果震级由断裂时的力决定，那么这个力量是否取决于将要断裂的石头的硬度或横截面的面积？
如果上面关于刚性断裂的条件成立，刚性断裂的最大特点就是一次性发生，就是说，假如“板块漂移聚集能量”这个过程存在，那么在一次断裂之后聚集的能量会100%释放，即使由于被断裂物体很大，机械断裂过程持续的时间长一点，也不可能达到秒以上的时间量级，否则，能量的“突发性”就会减小，释放的烈度会迅速减小，以致小到“达不到刚性断裂状态”的条件。
显然这样的假设在自然界中是无法存在并且不可能被验证的，更不可能找到这样没有任何裂缝且能够在很多年中逐渐积累应力的石头。
这种理论更大的矛盾之处是，地震带同时又被定义在“断裂带”上，意思是说，因为这里存在断裂带，因此容易产生地震。比如汶川地震，几乎所有的文献都提到震中处在“龙门山断裂带上”，明显是说存在大量断裂岩石的地方容易产生地震。我们知道一个断裂成很多碎块的物体是不可能实现内部应力积累的，没有应力，又是如何产生强有力的首震断裂呢？所以包括专家和写在教科书上的现行地震理论，在这个至关重要的问题上都自相矛盾！
2，由于实际地震中震感的确是持续的，比如汶川地震高达8级的首震就持续了近90秒钟，就是说：“断裂”是逐步进行而不是一下就结束的，震感持续对“断裂”来说意味着能量持续释放，其速度必然减缓，因此震中的岩石应该具有良好的“韧性”或者是发生了断面“来回摩擦”；但是什么力量使其“来回摩擦”？是一个更大的难题。显然，用“断裂”理论理解震感持续比理解突发性要困难的多；为了能对突发性和持续性两种并存的现象做出合理解释，“断裂致震说”的科学家也是煞费苦心的，企图对一块石头赋予两种特性，在这两个矛盾的参数之间找到一个能满足两种特性的平衡点，或者用两种理论来分别解释两个现象，结果陷入尴尬。
3、地震的余震特征
地震的最重要并发特征就是余震。有的地方在震后几昼夜中可以发生几百次有感余震，汶川地震首震后几个月中，在同一块面积上发生较强余震两万多次，余震特性是对断裂、板块等地震理论的致命挑战。
首先是断裂理论无法合理解释余震现象。道理很简单，即使地震是因为大石断裂引起的，仅从断裂这一点来说，用于首震还说得过去，可是那块假设的“石头”在首震中已经“断裂”，后面的余震难道还是断裂吗，一块已经“断裂”的石头，在断裂位置短时间再发生几百次，几千次甚至几万次断裂，这就难以解释了。如果余震不是断裂，就是说余震与首震存在不同的机理，这似乎更难理解。余震如果不依赖断裂，为什么它不能自行发生变化而必须在首震之后呢？况且即使余震是摩擦，冲撞，也不能想象会发生这样的无固定周期，且周期很短的冲撞，这和板块运动理论也明显是矛盾的，尤其是余震有时并不比首震强度低，那么首震已经断裂的位置上，余震又怎么可能再发生同样的断裂呢？汶川地震震中涉及几个县，几百平方公里的面积，几万次余震也均匀分布在首震地区，世界上多个地震台网已经详细的计算出各次余震发生（更准确一点说是震源）的时间地点，很明显这些震源作用的地点具有一定随机性，位置并没有很强的连带关系。任何人都可以看出，这些“余震”与“断裂”是无关的，与“断裂带”、“应力积累”、“板块的摩擦、冲撞”也是无关的！
4、地震的点源性特征
“点源性”是指这样一个事实：所有的地震，不论是事前预报还是事后公布测量数据，都包含着震源地理坐标这样一个参数。地理坐标就是我们经常说的经度纬度X、Y轴，加上深度Z轴，由三维空间坐标定位出一个具体的点。这个点就是通常所说的震源。看看国家地震局在汶川地震后公布的中国地震分布图就知道，圆点表示震中位置，有确切数据，圆点的大小表示震级或烈度，很清楚。就是说，在实际上，当需要用工程形式表示地震的时候，地震过程所有的观测数据和分析结果毫无争议地显示出其震源就是一个点。就是说，地震是能量转换过程中产生的机械震动，是从一个点发出，以“冲击波”的形式，通过大地向四面均匀传播的。
“点源性”可以说是与“断裂带”或“板块撞击”理论相悖的。“板块漂移撞击”理论不会认可“震动发自一点”的理论，然而“震源的存在”是一种测量结果，也是一种简单的客观事实，现代科技可以在所有的地震发生后立即测出“震中”和震源的位置，通过国内外数以千计的地震观测台站，精确测定地震的经纬度数据。哪怕是震级很小或位置、时间相隔很近的两次地震也能精确甄别，说明地震的能量释放，宏观上确实是从一个“点”上发出的。这样，我们就不能无视“震源”这个客观事实的存在。
认可了巨大的能量发自一个点，那么我们完全有理由相信：
① 这个“点”中的能量在地震发生之前就已经客观的存在。
② 地震过程就是这些能量在某种条件下，以某种方式释放出来，迄今为止，人类还没有看到过这个能量的释放过程，也没有弄清释放的原理，但是对释放的结果却已经无数次的感受到，有深刻的体会。
③ “点”中的能量释放过后还能够以自己的方式累计，并在满足条件之后再次猛烈释放。
④ 现有的“应力、地电”测量对真正的地震参数是完全无效的，我们已经通过几十年的惨痛经历证实了这一点。现代化的地震观测网站也只能起到精确监测和“震后定位”的作用，还完全不能发出预警。不知道地震到底是怎样发生的，将要在那里发生？那能监测到什么？等到地震发生了，监测的唯一作用就是留一点资料而已。因此，对震源发展特性及其触发特性的研究，就是地震研究，还有许多艰苦的工作要做，这是个思路问题，离开震源，海阔天空找地震，明摆着是不靠谱的。
⑤ 地震研究的范围将被锁定到震源，就是一个在地球上可找到确切座标的具体的点上，这将结束圈内外漫天寻找地震原因的理论混沌、行动盲目的时代。在这一点上取得的共识，将开创地震研究的新纪元。看来我们只要知道一个地方有没有震源，再严格监视它的触发条件，精密控制地震就有可能，把这些能量引出加以利用也有可能。这才是地震研究的终极目标。
5、地震的震源不定性特征
这个问题虽然看起来同前一个关于“点源性”的讨论有点矛盾，但实际说的是同一个问题的更深层次。因为承认震源是一个点，那是从百万分之一的大比例地图上来说的，是相对一个“断裂带”或一个“断裂面”而言的。如果把地图变成1比1，既身处现场来说，人们肯定会问，这个点到底在哪里？现在我们可以说，地震只在宏观上是一个点，具有清楚的地理位置和三维坐标，在现场它则是一个范围，一个区域，这个范围的大小是由震源储气构造的物理边界决定的。现在我们的地质技术还不能完全的确定20km深度上这些构造的边界，但是通过地震本身所显出的破坏作用特点以及监测网站所测到的震波特性，也可以大概看出这个范围，它与通常我们了解到的气田范围是基本一致的。
在具体实地探测中，震源的具体地址不能精确定位，但是我们可以用一个办法来解决描述的困难：在物理学中谈到一块规则形状钢板的重心时，常常以它的几何中心代表它的重心，并不会引起很大误差。在实际确定震中位置的时候，我们可以根据地面破坏的程度划出地面上属于震中区的范围，和以米为单位的烈度数据，并据此在地上画一组等强度线，把这个等强度线的中心近似地看成等效震中，用作描述不会产生什么误差。而震源的区域，则对日后的灾害防范提供根据，因为至少这些震中区地下的确是存在震源的。过若干年，再次积累到一定程度之后，还有可能重复发震，如果这样，就有点准备了。
6、地震的先兆性特征
许多次地震被观测到有多种先兆，例如井水冒泡、异味、个别地方有微小的裂缝及气体逸出、地电阻下降、地温异常上升等地质结构变化现象，包括已经基本被否定的“地震云”，但是更多资料表明，先兆记录也不是总有，比方一些人烟稀少或缺乏观测手段的地方，就可能发现不了明显的先兆。或者即使有也未被人注意。另外许多以前认为的地震先兆例如气候或动植物反常现象，现在看来由于环境污染等原因复杂，这些孤立现象未必能作为地震的真正先兆。或者说动植物反常现象与地震之间的关联性太小，作为测报手段依据还不够充分。
动物先兆是地震先兆研究最先和迄今为止最主要的研究方向，几乎所有有可能被用来测震的动物都有人观察研究过，不过对动物进行先兆研究首先要考虑两个问题:
1，先兆包括各种动物异常反应与地震到底有没有关系？
2，有关系的话，作用机理是什么？
就是说动植物异常反映到底是因为什么？这些异常反应与地震有多少关联性？很明显，如果存在关联的话，那他们一定是可以在实验室精确模拟并反复再现的，另外动物研究的最主要困难是，人与动物无法进行思维交流，只能靠对动物行为的大量观测来寻找其正常和异常反应时的行为特点及规律。一般动物的智慧是低等智慧，只对外界的声光或者气氛的刺激有本能反应，因此不同原因的刺激可能引起相同的反应，加上动物的个体差异无法预知，很容易造成误判。
动物异常反应为先兆进行地震预测研究的关键是：
1，各种动物到底对自然界的哪些现象具有敏感性，比如，声、光、振动、等；应该对动物进行物理敏感性分类，根据声、光、振动、温度、特殊气体等几个常见参数，进行敏感性排队和筛选；为了对现象进行确认，还应该有一定数量，并且这些观测对象应该随时处在被观测范围内，这样建立的敏感观测群或许才有意义。
2，地震震源物理变化过程中能释放出哪些信号进入动物敏感反映区。
遗憾的是，直到现在还没有人对一种或一类动物的异常行为作出哪怕最粗略的界定，或者建立一个定量尺度，因此，在过去的先兆理论中占重要成分的动物异常预测，实际上也未能确定哪一种动物的反应最具典型性，就是说，还是缺乏数据。这样，也就无法形成理论，不能具备可操作性。
另外一些经典的物理测量方法包括电波（电离层）监测、也叫无线电测震，地震云走向测震、气象干旱测震等，这些方法的共同特点是：目前还不能很好找到观测方法同地震原因的必然联系，往往只是通过对一些以往资料和经验的归纳来提出观点；因为他们都必须对应一个确切的地震原理才能建立正确的理论联系，而在断裂地震原理的框架下，并没能建立这种关系。既然没有根据，那这种工作的意义就很难评估了，所以，原来列入专业课题的“无线电测震”等“民间方法”也在实践中销声匿迹了，而观云的方法则在早年已经被否决，完全没有必要再去盲目尝试了。
当然，震前地下物理参数发生的微小变化总是一种客观存在。因此，捕捉这些微弱信息是临震状态研究的重要课题。现在最关键的问题是要解决机理问题，机理问题解决了，就能更正确的对这些信息进行分析解读。
7、地震的时间规律性特征
这几乎是从前地震研究的主要方法。这种方法不管地震的原因是什么，反正根据地震记录，采用一种方法计算，到时侯一报，不管哪种方法都有一定的“报准”的概率。各个学派有不同的算法，而且排斥否定别人的研究，大家各持己见。地震作为一种自然现象，事实上的确存在宏观的规律性。但是，它的规律性是建立在对机理的正确认识之上的。否则，所有的方法都是无本之木，没有涉及地震的实质，研究上也就不可能取得真正的进展。
8、地震的深度分布特征
就现在探测手段测到的震源深度绝大部分都在20km左右，这其实也是一种规律，为什么会出现这样一个规律呢？应该好好研究！
9、地震的宏观分布特征
“地震带”是中国地震主要分布地区的简称。既然为带，则地震频繁是很正常的。问题是，这种地理分布与哪些规律或因素有关？这种关联是否还涉及其他因素？
在研究历史地震分布的时候，我们可以发现一些重要的特点：
1，中国绝大部分地区都发生过地震。尽管在中南部较少，东北、西北、西南较多，而华北平原地势平坦也没少发生大震。汶川震后有人根据其处在四川盆地边缘的地理位置认定是青藏高原与印度板块冲撞的结果，其实，真正大量的地震是发生在所谓“青藏高原”这个板块内部的，比如西藏和青海一带地震就十分频繁，同时在青藏高原的另一侧，南疆的沙漠和低海拔地区也是地震多发区，难道这青藏高原真是在“东冲西撞、横行霸道”吗？还要自己撞自己吗？太不可思议的“实用主义”理论了！
台湾岛是一个孤立小岛，海拔高度很小，却是地震高发地区；日本千岛之国，应该没受什么大陆挤压，但日本的地震数量也是非常之多，还有许多发生在周边海底。所以，很难看出地震与地貌(想象中的“板块挤压”)的联系，以及它们之间的某种规律。难道发生在台湾的地震与汶川的地震、陆上的地震与海底的地震性质或者机理会不同吗？从已经公布的监测数据来看，似乎并不存在区别。
这说明地震的分布的确是遍布各地的，与地貌海拔没有太大关系。
2，在一个所谓“地震带”上，虽然已经发生过的地震记录可以连接成一线或一片，但这只是在剔除时间因素之后得到的一个静态平面图上存在这样的关系。如果加上时间因素，则在这诸多的“地震带”中，基本没有在一个地点附近在短时间内发生两次独立地震的，就是说，地震带上的地震发生不具有鱼贯特性，而在很大程度上，主要还是体现随机性。按说一个震中产生的地壳“应力”大规模释放，产生了局部裂痕，应该在震中以外的地区形成“应力失衡”，并产生新的应力集中，所以下次最应该在震中之外很近的地方发震，就像一条已经裂缝的板子，外部加力时产生新裂缝，最可能沿着最薄弱的老裂缝末端发展下去，但地震事实上并非如此。一个地方震过之后短期内不会再震。即使同地再震，一般也是几十年之后的事情，因为肯定存在能量累积过程；因此“断裂”说，不论从哪个角度，都是很难讲通的。
3，整个青藏高原都是地震高发区，包括西藏、南疆、甘南、川北地区，这里的地震数量占全国半数以上，但不是像板块理论所推测的那样都发生在青藏高原板块的边缘，而是发生在整个青藏高原地区。
无论哪个版本的中国地震分布图都能显示出，地震的分布并不同那些所谓的板块边缘有关，例如，发生在海城、营口、邢台、邯郸、台湾一带的地震，发生在日本附近海域中的地震，不能也把它们同“青藏高原、印度板块”的运动联系起来吧。可悲的是这时候又不断衍生出什么“环太平洋地震带”等理论，真是一条道走到黑。就在板块理论还在为板块的“划界”、板块的“运动动力”、余震的“错动模式”、“错动原因”这些本来不存在的问题大伤脑筋的时候，在无法解释“断裂带为何有应力积累”这个最基本又最实质的“地球物理”问题的时候，在全国甚至全世界的地震台站已经完成数字化改造，卫星在天空一眼不眨地看着地球上一切细微的变化，用上一切精密测量手段，不可能疏于防范的时候，地震还是不期而至，来去无踪。事实已经无数次地挑战了板块和断裂地震理论，已经证明它在解释地震原因和指导预测实践上是无效的。
地震分布与能源分布在之前的理论中并没有被提及有关联关系，而是分为两个基本不相关的事情来研究的。原因很简单大家也十分熟悉，地震被认为是地层断裂的结果，断裂被解释为应力累积所致，引无数地震工作者到处安装应力探头探测应力变化的蛛丝马迹：煤被认为是被突然毁灭的植物埋藏构成的；学生们总是被引导联想冰川或者恐龙灭绝之类的突变情况；而石油一致被认为是海中浮游生物的尸体，因此石油地质专家一直在努力寻找“海相沉积”；天然气却被认为是煤层或含油层的有害副产品，叫做瓦斯或伴生石油气。这样的理论体系，当然很难为他们找到关联关系。不过大多数人其实忽视了一些很重要的现实，那就是，能源与地震都是发生在地下，都是地球的物理化学行为。它们真的孤立存在，没有什么关联吗？地球制造能源的过程真的是像现在理论所说的那样吗？至少，历史上地震发生的地点同已经探明的经典能源分布的确存在关系，同时，地震用最简单和直接的方法预示着最少一种能源存在。这个问题也需要新的理论体系来解决。
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