1995年12月，我们在《北京城市未来发展中地壳环境的潜在危机》一文中首次初步成功地预报了1996年北京发生的4次中小地震。这对我们来说是个极大的鼓舞。但应当指出，这次预报虽然在发震时间上比较及时，在震级上也是比较接近的，但在震中位置的确定上未能达到预期目标。因此，我们还有必要进行北京地区今后发震时空规律的进一步探索。此外，北京地区今后是否存在发生6~8级大地震的可能性呢？这是一个至关重大的问题。今后北京地区若发生6~8级大地震，我们应当如何进行震前预报？这便是作者在此想探索的问题。
一、历史地震纪要
从历史记录上看，北京是个多地震的城市。据北京市地质矿产局统计表明，自公元438年以来，北京地区共计发生了172次地震。其中4级以上的达30次，5.5级以上的破坏性地震达9次。北京历史上最大的一次地震是发生在1679年（清康熙十八年）9月2日，震中位置在三河至平谷一带，震级达8级，震中烈度达11度。北京市区受灾情况仅次于三河、平谷和通县，地震烈度达8度，民房、城墙、宫殿、衙署、寺庙、石碑和会馆均遭破坏。其中民房倒塌12，793间，损坏18，028间。在德胜门及天坛附近出现地裂缝和地面涌水现象。在城内外一些地方发现有数丈长的地裂缝。位于震中区之一的平谷县城的城廓、村庄、房屋都荡然一空，死者无数，幸存者仅为3/10~4/10.1976年7月28日唐山发生7.8级大地震，波及北京的震级为5~6级，烈度为6度以上，引起北京许多不同类型建筑物的破坏。据当时宏观调查表明，北京城区房屋损坏较为严重，仅房管局所管辖的各类建筑物中遭受中等和严重损坏的就占28.6%；北京郊区旧式房屋受破坏的就占9%。共震坏房屋393，137间，其中严重破坏的140，173间；市区平房倒塌462间；楼房严重破坏的2，985栋，厂房严重破坏的43栋。
为了比较清楚地了解北京地区历史地震发生的规律性，特将最近1 000年以来北京地区发生的5级以上地震，分别图解表示。自1057年至1340年的283年间北京地区只发生过3次大地震，自1340年至1485年的145年间北京地区未发生过地震，地壳处于相对比较平稳时期；而自1485年至1742年的257年间地壳变成最活跃时期，共发生了11次大地震。其中两次地震间隔时间最短为8年，一般为20~30年，最长达60年，但未见有周期性变化规律。自1730年（雍正八年）出现6.5级地震以来，北京地区已有269年时间未发生大地震。从历史地震角度看，1996年北京4次3~4级地震是否表明一个新地震活动期的开始，这是值得注意的大问题。
二、大地震前兆与全过程的分析
自20世纪60年代以来，华北地区先后发生邢台、海城、唐山、包头和张北等5次大地震，损失惨重。其中除了海城地震成功地作了预报外，另外4次地震都未能做出预报。唐山大地震后，作者曾到唐山市作现场考察，并到石家庄河北省地震局了解海城地震和唐山地震预报的详细情况。据杨理华介绍和参阅该处发布的震情通报文件表明，无论唐山地震和海城地震，地震前均有明显前兆反映，尤其唐山地震前兆更为强烈，以致该局地震分析预报组的6位成员除了杨理华因故未去唐山现场外，其余5人全赴唐山参加预报工作。该组5名预报人员全部遇难。唐山地震后，人们纷纷推测北京是否会发生大地震？于是政府下令为保卫首都而大力开展地震预报和地震地质调查工作，作者1976年至1978年曾先后参加过唐山地震波及北京5.3级地震破坏情况的宏观调查及北京地区的地震地质调研工作，从而获得不少地震预报及地震全过程的感性认识。回顾那段不平凡的经历，作者深深地感到地震不是不可预报的，对某些地震来说，只要我们对该地区新构造运动，特别是现代构造运动有所认识，获第四纪沉积地层中所包含的地震信息与地震、地壳形变和跨断层短水准观测资料，寻找它们之间一些共同的判别标志和规律性，我们就有可能对将要发生的地震作出及时的正确预报。但对地震预报来说，最关键的还在于对地震前兆标志及时空范围的掌握和判断，否则就可能错报和漏报。为了提高北京地区地震预报水平，现对30年来华北地区地震全过程作如下分类，以供参考。华北大地震全过程大体可分为如下几种类型。
（一）前兆型Ⅰ
此类大地震又称A型地震，往往具有前兆—主震—余震特征，大地震发生之前往往有小地震及其他地壳形变伴生，如地面高程变化及第四系地层形变而产生的地下水上涌现象。主震多发生在前兆发生后的1~3天之内，这种大地震显然是可以通过地下水位升降变化进行预报的。主震发生的部位多见于山前缓倾斜平原地带。震后见有若干中小余震伴生。
（二）前兆型Ⅱ
此类地震又称B型地震，也由前兆—主震—余震三阶段构成，与上述地震的不同之处在于前兆无小地震伴生，而主要是主震前有较明显的地壳形变，其中特别是第四系含水层变形而导致地下水上涌现象。主震震中位置也多见于山前缓倾斜平原或内陆盆地的边缘地带。可见这种大地震也是可以预报的。主震与前兆之间的时间间隔，有时很短，有时达2~3天。主震后具有较多和较长时间的余震频谱系列。
（三）突发型
此类大地震由主震—余震构成，无明显的前兆现象，具有突发性特征。地震多发生在基岩分布的山地或丘陵地区，第四系沉积物很少，且大多为古风化壳残积和残坡积。由于它属于突发性大地震，故只能通过地形变观测进行震前预报。主震后可能发生若干小规模的余震。
（四）群发型
此类地震震级一般都较小，呈现不同时空范围内的连续性的小地震。这种地震亦多见于基岩山地断裂带及山前缓倾斜平原地区。例如1996年北京发生的4次5级以下的中小型地震便属此列。
（五）断续型
此类地震多见于山区继承性活断层带。一般为4级以下的小地震，中间也可能穿插一些6级左右的大地震。如北京西山沿河城—燕家台—涿县大断层带，1988年以前曾记录到170多次3级以上的小地震和2次6级大地震。
正如本章上节所述，除了A型和B型地震，可以进行预报外，应用第四纪地质与地壳形变及跨断层短水准测量相结合的方法，其他地震也是有可能做到震前预报的。
三、大地震发生的空间预测
当我们打开中国地图集一看就会发现自20世纪60年代从来，发生在华北地区邢台、海城、唐山、包头和张北等5次大地震的震中位置原来都位于太行山和燕山等山脉的山前缓倾斜平原地带。这说明山前地带是发生大地震的主要部位。北京地区历史上的大地震震中位置也大多发生在山前平原地带，而很少发生在山区。这是为什么呢？在很早以前，便有地球物理学家提出所谓的“山根”理论，原意是说山就好比一棵树，树越高则树根就越深。对于山脉来说那就是山越高地壳厚度越大。该理论已被我国地球物理学者采用重力测量方法所证实。例如珠穆朗玛峰北坡海拔5，300 m的绒布寺，其地壳厚度为75 km；而青藏高原其他地区，其地壳厚度大体上为70 km。因此，青藏高原不仅是世界的屋脊，同时也是全球地壳厚度最大的地区。很少发生地震。华北平原地壳厚度一般为30~35 km，而在太行山和燕山区则要厚2~3 km。地壳厚度增大，其结果增强了来自地壳下面冲击波引起的顶托力，使岩石不易破裂。所以山区地震少而山前平原区地震多。加上山前平原往往又是大地构造的转折带，岩石破碎，力学强度降低，因此导致大地震发生的机会就多些。根据“山根”理论，我们认为北京地区若发生大地震，其震中位置将落在北京山前约50 km的缓倾斜平原区内，例如平谷、顺义、密云、昌平、房山及丰台等。这与华北地区其他5次大地震具有同样的性质。若按地震危险区划来说，山前缓倾斜平原区应为Ⅰ级危险区，市中心平原区为Ⅱ级危险区，山区则为Ⅲ级危险区。
四、北京大地震预报的识别标志
综上所述，我们可以看出，北京过去曾经是一个多地震的都市，特别是明清时期，北京曾发生过7次6.5级以上的大地震，其中特别是清康熙十八年曾发生过8级特大地震。这个历史教训岂不令人震惊和可怕吗？从清代最后一次6.5级大地震至今已有269年没有发生大地震了。现在的问题是应当如何看待1996年北京发生的4次中小地震，我们认为它们很可能是一个新地震活动期的开始，在下世纪将有可能发生一系列6.5级以上大地震。这种估计我们认为并不过分，把问题想得早些、大些，并及早采取对策，加强地震预报工作，对首都安全是有好处的，也是对子孙后代负责的举措。那么大地震预报的标志有哪些呢？现归纳如下。
（1）历史上大地震虽然没有明显的周期性，但是明清时期众多大地震具有10年，20~30年和60年等的时间间隔。为我们的预报提供了时间上的参考。
（2）通过对华北近30多年来5次大地震全过程的分析，结果表明大地震可以分为前兆型、突发型、群发型和断续型4类。其中前兆型又可以分为带小地震及其他前兆标志在主震来临前反映强烈的大地震和不带小地震而其他前兆标志反映强烈的大地震。这两种大地震如唐山和海城大地震，它们应用地形变、跨断层短水准测量及地下水动态变化等监测手段是可以预报的，事实已证明了这点。突发型系大地震来临之前无明显的前兆反映，或者只有很少的标志发生变化，例如前几年的张北及包头大地震。这类大地震事实上是可以采用多学科交叉方法提前作出预报的。群发型系在1年中，甚至在很短的时间内连续发生一系列地震，此类地震大多为中小地震，震前也有较小的前兆反映，故也是有可能预报的，如1996年北京的4次地震。断续型：据资料分析，此类地震曾发生在活断裂带，如沿河城—燕家台—涿县活断层。由于这类地震无明显前兆反映，故也是较难预报的。此外，还有主震型，主震型是大地震发生的前后既无前兆反映也无余震，因而这种大地震也是无法预报的，如邢台大地震可能属于此类。由此可见，大地震发生模式是多种多样的，其中只有发生在山前第四纪沉积较厚且具有含水层的地区的两种前兆型可作预报外，其他4种采用多学科交叉方法也是可以预报的。问题在于地震预报需要细心，需要付出辛苦的劳动和坚持不懈的努力方能预报成功，并对断层采取定量观测的方法，及时掌握震情大胆作出预报。从历史地震记录看，北京地区今后若发生大地震，较大的可能属于前兆型，因此实现提前预报的可能性是存在的。
（3）自1969年以来北京地区地壳活动具有以4年为间隔的周期性，在地壳活动高峰期间有可能发生地震的经验值得注意和参考。这说明加强对活断层的定量观测和分析是很必要的。
（4）从前兆的开始出现到大地震的发生，时间是不会很长的，少则几小时，多则1~3日。因为，地壳层各种岩石属刚脆性体，在受到巨大的顶托力作用而达到极限强度后整体破裂的时间是很短暂的。这一点对于预报的准确性是非常重要的。
