“保护地球精彩地质”作品选登——北京西山15亿年前的古地震记录地震是地球内部结构失衡、应力突然释放并产生巨大能量的灾变事件。现代地震及其引发的滑坡、泥石流和海啸等通常会给人类带来巨大灾害，例如2008年5月12日的汶川大地震和1976年7月28日的唐山大地震，给中国造成的巨大损失至今怵目惊心。2004年12月26日印尼苏门答腊以北的海底(印度洋)发生的9.0级大地震以及2011年3月11日宫城县以东太平洋海域发生的9.0级大地震均引发了巨大的海啸，使人们充分体验到了地震的巨大破坏力。因此，研究地震的发生机制和规律、进行有效的地震预测或防范，以减少地震带来的生命和财产损失，一直还是全人类的伟大梦想。受多种因素的影响，目前为止，全球科学家没有找到有效的地震预测方法。为什么要研究古地震对某一地区进行有效的地震预测或进行地震区划的前提是必须清楚这一地区地震的空间分布范围和时间上的活动趋势，如地震的强度变化规律、大地震的复发时间间隔等。与自然界数十亿年的演化史相比，人类有文字记录的历史只有几千年，借助现代地震仪记录地震的历史不到两百年。而一个地震活动区相邻两次大地震的间隔时间通常为数百至数千年，仅靠人类的历史记录或现代的仪器记录来研究某一地区的地震发生规[1]律几乎是不可能的，这也正是地震难以预测的主要原因之一。一般情况下，人类历史记载的地震事件称为历史地震，人类历史之前发生的地震称为史前地震或地史地震，更形象地称为古地震。然而，不同地域的人类历史记录相差极为悬殊，例如：中国的历史记录大致可以连续追溯到几千年，而美国的历史纪录只有几百年。地球的演化历史极其漫长和复杂，人类对地球的了解还处于一知半解的状态。一般来说，越是年代久远的地震纪录，与现代的地震活动关系越小。因此，研究现代地震活动规律的地震学家通常将古地震限定为第四纪以来的史前地震，亦即200多万年以来的地震。由于研究的侧重点不一样，大多数地质学家所称的古地震包括了整个地质历史时期的地震。因此，古地震的概念是相对的，历史地震与古地震之间没有统一的起点，地震学家和地质学家的古地震概念也可能不完全一样。图1中国东汉科学家张衡发明的地动仪模型然后，任何人也无可否认的是：隐藏在地下岩石中的古地震记录可以弥补人类历史记录的不足，可以提供特定地区地史时期古地震活动的长周期记录，为恢复区域构造演化过程、确定古断裂发生时间与活动史提供背景支撑。还可以利用地震事件沉积的突发性与分布的广泛性等特点进行区域地层对比。正因为如此，古地震研究得到了越来越广泛的支持，并且已经成为地学研究中的一个热点。沙土液化——地震的重要标志在强烈地震发生时，剧烈的振动会使地下饱含水的沙土层迅速失去刚性和承载力，转换成与液体相近的状态，称为沙土液化。通常，地震液化的范围远远大于地震造成的地表破裂范围。液化的沙泥失去了承载力，但瞬间获得地震的能量而具有极大的压力，因此会像泉水一样从地下喷出(图2)，出现大面积喷沙冒水的现象，严重者甚至造成水灾。图2沙土液化的原理液化后的沙土失去了承载力，加之液化后的沙土流失，造成地基软化和沉陷，使建筑物倾斜或倒塌。水库、湖堤、河岸边的沙土液化后会向低处流动，造成堤坝垮塌或岸坡、坝坡发生大面积滑坡。埋置于地下的下水井、垃圾罐等会因其周围土层液化而浮出地面。喷出地表的液化沙土可堆积成丘状或火山口形态，称为液化溢出丘或沙火山(图3，图4)，如果液化后的沙土没有喷出地表，则会形成具有向上流动痕迹的液化脉，在剖面上看类似针状体。这些丘“长”在农民的田地中，不久之后即被农民铲平了。注意，地震形成的沙火山与岩浆形成的火山只是形态上相似，成因上与“火”没有半毛钱关系。有些形态不规则的液化产物，英文称为Sand-Boil(就是地震时的“翻沙冒水”现象及产物，有人翻译成“沙涌”、“沙沸”)，例如，2011年2月22日，新西兰Christchurch地区发生了一次6.3级地震，形成了大量的液化奇观，特别是形成了形态极为完好的沙火山(图4)。图3汶川地震形成的不同阶段的液化溢出丘(李海兵提供)a-沿断层呈线状分布的液化丘，大部分液化丘具放射状和环形两组...