1989年10月17日，美国旧金山发生大地震，震级芮氏6.9级，死亡逾270人。这是本世纪美国大陆经历的第二次最大地震，仅次于1906年闻名全球的旧金山8.6级大地震。据测定，震中位于太平洋边缘的圣克鲁斯以北16公里。地震波及加利福尼亚州从旧金山到萨克拉门托的大部地区。

初步统计地震中死亡人数超过270人，经济损失估计10亿美元。另外，几百万居民缺电，计算机不能运转，交通阻塞严重，影响正常工作和生活。目前救灾正在进行。

地震切断了交通，损害了旧金山国际机场。公路、桥樑、机场、海湾快速铁路一时被迫关闭。旧金山及其附近地区，高楼大厦左右摇动，玻璃碎片四处落散。海湾地区一座大厦倒坍。市内几处起火，马里纳区大火熊熊燃烧。自来水管遭损害，救火工作受阻。

地震发生时，旧金山“烛台”公园球场正在举行第三届棒球比赛。场地震动15秒后，无大损坏。6.2万名观众庆贺倖免灾难。

10月20日，美国总统布希视察了加利福尼亚州旧金山湾地震灾区，并呼吁居民“朋友之间互助，邻里之间相帮”，共渡难关。布希主要察看了圣何塞、奥克兰、旧金山、圣克鲁斯四地的灾情，并在奥克兰880号州际高速公路断裂的双层桥现场会见了当地民众和救灾人员。他表示，这次地震造成的严重灾害远远超出他的预料。

10月20日当天灾区仍有轻微余震。人口稠密地区仍有成千上万人或在朋友家借宿，或在政府安排的公共场所藏身。与此同时，旧金山等地政府当局和大批志愿人员正继续全力救济灾民。工程队忙于抢修桥樑、道路，拆除危险房屋，修复水、电管道。寻找埋藏在瓦砾之中死伤者的工作也在加紧进行。

白宫已为紧急援助拨款3亿多美元；国会正在筹措至少25亿美元的救灾款。加州官员认为全部财产损失据保守估计为30亿美元；当地保险公司估计总额达40亿美元。加州州长表示可用提高税收弥补损失。

10月21日，据美国地质测量中心报告，旧金山地区又发生芮氏4.6级的较强余震，震中距旧金山湾约80公里，靠近17日6.9级大震的震源。据统计，自17日大震以来，旧金山地区共发生2000多次余震。

据美国地震台网测定，1994年1月17日4时31分（台北时间17日20时31分），在洛杉矶市西北35公里处（北纬34°13′，西经118°32′）发生芮氏6.6级地震。对地震时的情况,美国《人物》周刊洛杉矶分部35岁的记者托德说“和几百万洛杉矶居民一样，17日凌晨4点31分，我和妻子从酣睡中惊醒。在最初几秒钟，只有一个念头如雷电般在我脑海中闪过，地震了!地板在剧烈晃动，我失去了平衡，几乎摔倒。等我站直，内墙倾倒下来，恰好砸在我背上。在房间上下左右摇晃时，我听见玻璃的破碎声、家具的撞击声、地板和墙壁的错位声、钢琴的沉重跌倒声则又为这一长串难以忍受的噪音增添了一个音节。在黑暗中，发生的一切均无法目睹，只有浩劫的恐怖之声撞击着人们的耳膜……。”

住在靠近震中北岭一带的华裔居民于宝玲的感受更为可怕。她说：“当时我在睡梦中被巨响声吵醒，惊慌地发觉自己的身子在床上被高高抛起，又重重落下，黑暗中周围的一切都在被地震肆意地摇晃，摔倒，房子里的嘈杂声像几十个发脾气的人在摔东西泄愤，就像世界末日到了一样！”

据统计，这次地震造成62人死亡，9000多人受伤，25000人无家可归，毁坏建筑物2500余座（加上严重受损约4000余座），几条高速公路多处被震断，一些立交桥坍塌，通向洛杉矶市区及其他地区的11条主干道被迫关闭。地震还造成该市大部分地区断电停水，约4万户住宅断水，5.2万户断电，3.5万户断煤气，通讯网路出现严重阻塞，雷击经济损失高达300亿美元，这是一个惊人的数字！它相当于1976年我国唐山7.8级地震造成的经济损失的10倍；是美国加州1952年7.5级地震造成的经济损失的600倍及1987年7.1级地震造成的经济损失的5倍，而这次地震的震级却比上述地震小0.5-1.2级！据报导，这是迄今为止美国历史上地震灾害造成的经济损失最大的一次地震。

地震预报的成功实现依赖于观测及理论两大基础，而理论的发展也离不开观测系统的技术进步。美国是现代地震学研究的起源地，儘管美国直接进行地震预测研究的工作开展得不多，但其观测系统建设及地震基础理论和地震预测理论研究成果都是世界第一流的。根据笔者有限的了解及调研结果，本报告将简要介绍美国近期的观测技术系统建设及地震基础理论研究计画。挂一漏万，以此提供同仁参考，力图对我省未来十年防震减灾综合防御工作的目标任务、技术需求、发展对策等的确定有所裨益。

太平洋西北部地震灾害研究

主要目标是：发展和试验板块构造模型以解释地质、地震分布、长期变形、地球物理特徵。将火山爆发速率作为现代变形模型的约束条件；收集和分析区域断层，地球物理及地震资料并给出Cascadia地区的系列地图以了解该地区的複杂构造组织；监测俄勒岗和华盛顿地区的地震及火山活动。确保地震信息能及时传送到有关用户；监测该地区的地壳形变；发展该地区的古地震、海啸、滑坡及火山活动历史的资料库；发展贝尼尔夫地震带的地震活动生成模型，调查地震起源，在俄勒岗地区地震时间的可能性并探索评估年度地震矩释放的方法；扩展区域强地面运动的实时监测系统；收集和综合分析地质、地球物理和地震数据以解释Seattle和Portland地区的地震灾害等。

北加州地震台网建设

完整和连续地记录幅度大于1.0级地震的地面运动；在地震发生后的几秒钟内自动和準确的计算地震参数并将其传送给公众和有关应急部门；準确处理地震信息并存档以备地震学研究用；发展软硬体以解决区域地震台网记录和快速确定地震位置，并实时将信息传送上网。

旧金山海湾地区地震灾害计画

重新计算海湾地区未来30年地震危险机率；获取史前大地震的时间和强度、城市内走滑断层的断层滑动速率的新的信息；发展海湾地区新的地壳三维结构和岩石沉积岩速度模型；计算海湾地区历史地震的位置和强度、区域地震活动性速率随时间的变化、了解甚少的正断层、逆断层及未知断层的地震活动速率；发展该地区第四纪沉积岩的新的数字地图。

南加州地震观测计画

建设南加州地震台网；建设南加州地区综合GPS观测台网；继续研究发展、实施和管理快速回响系统以提供地震地面运动信息；地面运动研究以了解和更好的刻画地震震源、衰减和场地效应。研究三维地球结构。了解地震破裂过程和恢复的複杂性。进一步加强了解和预测大地震中强振动分布；调查南加州地区的断层系统的相互作用；区域地震可能性模型研究。

洛杉矶地区第四纪地层学研究

通过对含水沉积层运用现代的、统一的、顺序地层学模型来确定洛杉矶地区的沉积过程、变形历史、岩化过程和地球化学过程。利用这些模型发展一个区域水文地质和地层学网路。

地震危险机率和发生研究

地震的复发及发生的统计模型研究；地震复发及发生的物理模型研究；前震和余震研究；断层间相互作用研究；发展一个综合断层作用、地壳应力、板块运动和地震成因的区域模型来预测未来地震的发生。

地球物理研究

利用钻孔和地表地球物理观测、结合实验室研究结果来确定地震震源处岩石和流体的性质；测量该地区的应力场、流体压力和温度；确定孕震区断层岩石的强度和摩擦行为。确定破裂过程中流体沿断层的流动及流体的力学作用，确定控制地震发生的物理过程和震源条件；确定断层的强度、滑动稳定性和物理性质对动态滑动传播过程的影响；结合地震的和无震的构造应变积累和释放，测量生成描述地震复发周期和断层行为特徵的理论计算机模型。该模型考虑以下因素：地震破裂过程中摩擦阻尼的发展变化；震后断层的癒合；地震成核和应力鬆弛过程中无震蠕变的作用。由于近的和远的地震的流体压力变化造成的有效应力扰动；以及热和岩石对断层作用範围的约束。

地形变研究

测量和记录无震地壳形变运动；其中包括确定在California、Oregon、Washington、以及Alaska引发地震的板块运动速率，美国板间地区应变速率以及可能与地震发生有关的断层活动的瞬变信号。

Parkfield地区圣安德烈斯断层运动的连续监测

为了延续并发展针对安德烈斯断层运动已开展的各类研究，在Parkfield这一较小範围内，布设了以下观测项目：

（1）大地形变测量：在Parkfield地区断层周围布设了18条双色雷射测距仪，测量距离为1-9公里，内误差0.3-1.0mm。自1984年以来每周测量3次。

（2）GPS的连续监测：布设了6个GPS连续观测站，其测量精度为水平向2-3mm，垂直向10mm。

（3）连续应变观测网：在活断层两侧布设了9个应变观测仪。在较短时间内可观测到10-9的变化。应变仪分两种，一种是体应变仪用于监测断层周围的体应变变化，无方向性。一种是张量应变测量仪用于测量三个不同平面方向上的水平应变变化，其优点在于可以计算出最大、最小应变、剪下应变以及其他应变分量的量值和方向。所有观测数据都通过卫星直接输送到USGS总部。

（4）三分向钻孔应变测量：布设了3个三分向钻孔应变测量台站，用于观测活断层周围三分量应变变化。测量精度为10-8。该观测可提供长期应变积累、与地震活动有关的中期应变变化以及地震时的同震应变偏移量。

（5）蠕变测量观测网：在断层两边布设了13个蠕变观测台站，用于连续观测断层地区的断层几米内活动变化，以便能更好的描述断层滑动的速率和特徵。

（6）地磁观测：布设了7个地磁观测台站，这些地磁观测仪用于观测绝对磁场。可用来描述电离层和磁层的电磁场扰动。磁仪器观测精度为0.2nT。

（7）水位观测：断层周围布设了11个水位观测站。观测精度达到毫米量级。对于一周内的地下水位变化主要是由于大气压力和地球潮汐压力变化造成周围含水层地壳变形引起。30天到90天的地下水位变化混合了地壳形变和季节性水文趋势变化信息。而年度的水位变化则主要用于季节性水文趋势变化造成。

ANSS建设

ANSS（美国国家地震监测台网系统）是USGS地震灾害计画中地震观测台网建设的重要组成部分。ANSS将会成为一个至少由7000个布设在地面和建筑物内的振动测量系统组成的全国性的观测网路。它将由现代地震观测仪、信息交流中心、数据处理中心及训练有素的人员组成。它将提供个人实时地震信息以备地震应急回响、提供工程师关于建筑物和场地效应信息、提供给科学家高质量的地震数据来更好的了解地震过程、固体地球结构及动力学过程。ANSS用于购买观测设备的经费约1.7亿美圆，每年维持台站运转的经费为4千7百万美圆。ANSS将在美国地震危险性较高的城市布设6000个新仪器以监测强地面振动和建筑物的回响。更新在地震最活跃地区的监测台网的1000箇旧的地震观测仪。这将使美国国内地震观测的最小震级在全国範围内达到均匀。现代化的国家和区域管理中心将负责日常监测和应急回响工作。对数据中心的散布各地的大量数据的存档设备进行更新。由2个台阵共25个流动观测台站组成的流动地震观测台网将用于研究特定地区的余震和地震灾害。

ANSS将要达到的目标是：

（1）建立和维持一个贯穿全美国的高质量的现代化地震观测网路。收集关键技术数据，提供有效的信息产品和服务。持续记录和分析地震数据以及时提供可靠的地震信息和其他地震扰动信息。

（2）连续监测美国国内的地震以及其他地震扰动，如地震造成的海啸、火山爆发等。

（3）全面的测量场地以及建筑物和关键建筑结构的强地震震动。力量集中在城市及靠近活断层的地区。

（4）当一个有感地震发生时自动广播地震讯息和评估该地震的可能影响。对于离震中一段距离的地区，可能的话在强震到达几秒钟前给出警告。对海啸和火山爆发也能自动给出警报。

Earthscope计画

EarthScope（地球透镜计画）是一个正在申请、并已部分实施的计画，该计画试图套用现代观测、分析和通讯技术来了解北美大陆地球结构和演化，导致该地区地震发生和火山爆发的物理过程。其具体目标是揭示北美大陆地区构造、演化和动力学过程；探测活断层系统行为；研究地震成核和破裂过程；推进对自然灾害的认识；探索火山机制以及导致火山爆发的岩浆进程；了解地幔结构与动力学、地壳构造学之间，构造地质学与地壳中流体之间的关係；通过地球交叉科学广泛的、综合研究刺激整个地学系统的研究；将观测和结果整体化，管理大量的数据并提供简单的工具来处理和可视化这些数据；在学院地球科学团体和许多其他组织机构如区域地震网路、国家地质调查和大学协会等之间建立合作关係。

Earthscope主要由以下几部分组成：

（1）圣安德列斯深部探测（SAFOD，SanAndreasFaultObservatoryatDepth）：在1966年旧金山6.6及地震震中附近（Parkfield），进行一个4公里深的深部钻孔综合探测计画。事实上，1966年旧金山6.6级地震的震源深度（破裂起始点）在6公里附近，SAFOD之所以打钻到4公里的深度，是因为旧金山地震后该区域小地震高度密集并且至今仍持续不断，一种可能的推测认为该区域是6.6级地震的破裂终止点，并且正在发展成为一个新的成核区域（nucleationarea）。该计画将首先在断层一盘打钻至2.5公里深度时开始改变方向，斜向成核区域。并且主孔附近有一系列的副孔，供安放地震计、流体压力、变形、气体、温度等探头之用，以利于对可能的成核区的长期、系统监测（参见附图）。该计画预计4年完成，前期的地球物理勘探以及60个流动数字地震仪的精定位观测及孔位确定已经完成。该计画试图回答在圣安德列斯断层上和其他板块边界断层上物理和化学过程中的一些问题，如深部断层区物质的组成和性质，支配断层活动的构成规则，地震发生和传播深部区域的应力条件以及在圣安德列斯断层带深部高孔隙流体压力的存在及其变化对断层活动的影响等。

（2）美国地震观测台阵（USArray）：该台阵由流动台站和固定台站组成，由400个宽频带地震仪组成流动观测系统，在均匀分布的2000个观测点上，由西向东将全美大陆覆盖一次，每一次台阵移动均有大约三分之一的重叠面积，每一组台阵覆盖2-3年，利用10年左右的时间完成观测计画。该台阵的布设将使得科学家能够获得北美地下地球结构的精细图像。在某些特殊网点还将布设特殊的观测电场和磁场的仪器。通过研究上百个区域台网和全球檯网的波形资料，科学家将能够分辨出精细的速度和幅度差别。这些观测研究结果将大大提高对地壳、地幔乃至地球深部地质结构的认识。

（3）板块边界探测（PBG，PlateBoundaryObservatory）：大地测量网路将从太平洋海岸延伸到落基山脉的东部，从阿拉斯加延伸到墨西哥，布设1000个GPS观测站及200个应变观测站。这些数据将有助于说明目前知之甚少的地震和火山爆发前的地壳变形过程。并为将来预测地震和火山的爆发提供一个坚实的基础。

（4）INSAR探测：将对北美地区和太平洋板块提供一个空间间隔30-100米，时间间隔8天的INSAR测量数据。这些数据将揭示各种地形上精度达1mm的水平和垂直运动，配合GPS和应变观测数据将能够勾画地震和火山爆发前后地面位移分布图，从而进一步了解断层破裂和地震的机制。由于经费问题，该部分工作的启动时间可能会略有后移。