第二种特色是山崩,其伟大在世界也可占重要位置。海原有一山,长一里有余,完全崩塌。山崩最大最多的地方,要推静宁县的西部,及会宁县的东边。自青家驿到静宁县一百里路的中间,大块的山崩至少有几十处,崩塌的长在一里以上至三四里的,至少可说有十余处。试看所测的地图及所照的照片,真可谓极山崩之大观。此等地方,山峰距平地高约六百尺左右,通体皆为黄土所成。山崩的次序,系先在山上发生弧形断裂,裂开的坡面向山脚塌下。震动烈的,塌下部分全都摇坏,颠倒错乱,甚且有往外冲走至七八里之远。经过地方,所有村舍道路树木自然一概冲坏。遇有沟道亦即填满,水流为之阻塞;有几处竟至超过沟道,冲到对岸;更有几处谷之两岸同时皆向谷内崩塌,左右冲突,反在谷之中央,壅成山阜。所谓平地涌出山阜者,就是如此生成,并非真从地底下涌起来的。古诗所说高岸为谷,深谷为陵,恰能道出此种景象也。有的摇动较轻,裂开的坡面有向下倾泻之势,但尚不至全部分粉碎,故坡面的草皮还是依旧,但比原旧的地位低了许多。以上皆讲裂开崩下之坡面,其剩在山上之部分,则成为断壁,壁面交滑,且往往有自上而下的擦痕。因断裂面大多数近乎垂直(至少他的上部是如此),故断壁多成峭壁、圈椅的形状,及新鲜的黄色,远望极为触目。静宁县西部,数十里间琳琅满目,洵为奇观。地震山崩,既生出此特别的地形,则见此地形,即可推定他是地震的结果。静宁城之附近黄土山,就途中所见,颇有几处并非此次新崩,但其地形恰如上述,可见亦是地震所生。自今以前,不但历朝时代,即历史以前,时间甚久,地震之此次数亦必甚多,所生的山崩亦必极广。且山崩的结果,竟能改变地形,阻塞水流。照此看来,此种现象竟是地面重要动力现象之一种。地质学上应更加注意。1906年美国加利福尼亚的地震,报告书上亦有几处土崩的记载及照片,与此次在甘肃所见的颇为相近,但其伟大的程度则不及我们了。
再从地震对于建筑物所生之影响上研究,可以推论地震的方向。但是甘肃建筑大不讲究,石灰墙及砖墙不大多见,房屋全是土墙,倾倒甚易,且极纷杂错乱,故此种研究甚不容易。以下略述调查所得的梗概。
固原县南乡有一董福祥的神道碑,外有碑亭,宣统二年立的,建筑甚为坚固。地震后碑裂为上下二截,但未倾落,碑亭亦然。但上截与下截比较,像是下截自西至南自东至北的移转了一点。此可证明地震时地面有一种旋转运动,但旋转并不甚多,较之1783年加拉勒里亚的圣勒留诺等的方尖碑石所受的旋转运动,其度数少得多了。
依日本大森房吉博士研究法隆寺震害的理论,震动方向与壁面平行的发生对角的裂缝,与壁面成直角的发生水平及垂直的裂缝,尝用此种原则,研究固原城东南隅的魁星阁的裂缝。此阁为六角式亭子,围墙方向成有规则六边形,皆用砖叠建筑完好,故于此类研究是很适用的。亭子的门向东南,旁现横直裂缝,其对面亦然。向西偏南之一面,全向外倒,其对面(向东偏北)则以对角向裂缝为多。向北偏东,及向南偏西之二面,则几乎二者皆有,不易辨别孰为主要。就上观察的结果,用大森氏的原则可以推定震动方向是西北至东南,或东南至西北的。就向西偏南的一面墙壁全向外倒而论,则又觉西北到东南之说更为近些。震中区域的人,各处皆说有振动自西北至东南的感觉,与以上所得结论不谋而合,大约可信是真的了。但是单照房屋倾倒的方向而论,则又毫无一定,大概是房屋构造的影响比地震的方向的影响较多,故看不出什么道理来。
地震的原因究竟是什么?此问很难答。甘肃东部不但没有活火山,就是第三纪或第四纪的火山遗迹也没有发现过,可见甘肃地震跟火山是没有关系的,总是因为地质构造上有弱点,所以时常要震。地质构造如何有弱点,此事另有研究,今天说不到。但去年十二月十六日之震,他的动机与低气压大有关系。甘肃平时大风很少,地震时却震中区域及附近区域内及附近各地皆说是大风甚然,可见气压先行低下,地震亦随之以起。可惜中国西部这么大的地方,没有气象观察把他记载出来,大家也就不以为意了。
(此为作者在北京大学地质研究会讲演稿,载《科学》杂志,1922年第6卷第2期,南京大学图书馆藏)
为条陈调查甘肃地震意见呈请
翁文灏
鉴核在案。关于科学问题尚待详细研究,再为报告。其关于实际上应有办法,调查之余稍有意见。现在甘肃地震犹未全止,将来继起或尚难免,似应先行陈述,以备采择。谨分条说明如下:
(甲)关于甘肃地震之善后者
甘肃地震视他省为特多,就历史研究,平均每四年有地震一次;每十五年有伤人败屋之大地震一次[详见前呈甘肃地震考]。近代灾情较大者,如康熙四十八年及乾隆三年宁夏一带城郭全墟;光绪五年,阶州、文县死亡遍地,灾情之巨均不下上年。观以前地震之数见,即可知以后地震之难免。虽无先知之术,应讲善后之方,考量所及,计有数端。
一关于人民之居住者
调查上年甘肃地震,有二事颇堪注意。
(子)地震之烈亦世界所恒有,而死人之多为各国所罕闻。
(丑)外国地震,震地人民大抵受伤者多,而死亡者较少。甘肃则死者甚多,受伤而生存者甚稀。由是可知灾情之重,不必全由地震之烈,大半实由人民居住之易受危险。盖泾原一带黄土甚多,人民大半穴居,即有房屋亦多泥筑,一摇即塌,居处其中者往往不及逃避。
兹拟改良办法如下:
(子)甘肃乡间房屋,大抵全用土墙、少用木柱,土墙平时虽似坚厚,而一遇地震全部倒塌。宜劝令人民建筑时,务用木柱梁柱相维,庶能支持。
(丑)甘肃地广人稀,乡间民居类多,零星散布,孤立无邻。一遇震摇,倒塌更易,城市街房则以鳞次栉比,能收互相牵制之功。谓宜劝令乡民虽在乡村,亦宜聚居。既获群聚交通之利,亦可稍减震灾。
(寅)甘肃地形大抵高岸深谷,穴居者利用土质率多蜂聚山腰。一遇地震,山土崩落,尽被覆压。室居者趋近水利,往往依傍河岸,大抵为冲击层所成,地质疏松,一遇地震,多生与河流并行之裂缝,有向谷中崩下之趋势,附近村落即受其灾,故居处地段,似以在平川广野,离高山或深谷均较为远距之地,于震灾危险,可稍微减轻。
(卯)傍山土窑震塌最易,虽悉令移居,势有所难。然既明知甘肃地震之多,窑居之险,自应广为告谕,俾各量力改良。
以上所陈,皆出自实地观察,确有征验,不务高深耸听,但求切实可行。或有疑者谓外国地震,如一九零六年美国加利福尼亚之震,往往引起火灾,重要损失不在于震,而在于火。甘肃震后间有火灾,绝少蔓延,正唯土墙孤立,二者庶免。此厄今如所议,岂非顾此失彼。然火灾犹可谋救,地震最难预防。且甘肃地方僻陋,即令多数人民能照上列子、丑二项办理,其去于美国加利福尼亚之市街者,奚可以道里计殊,不能相提并论。
二关于森林之培植者
此次调查震地最为注目者,厥推山崩之多。而大山土崩落,远及数里,充填沟壑,冲毁道路。河水为之不流,交通为之断绝。而傍山村落为其所覆压埋葬者,更不待论。古所谓“高岸为谷,深谷为陵”者,殆即指此。此之各国,绝少其伦,此固由黄土特厚地质使然。初非人力所能强为,然尝推求山崩之原因,首在土质之松坚。而土质崩落之难易,又有关乎含水之多少及地面植物之有无。泾原一带,率皆重山,土质无所附粘,干而愈松。倘能广植森林,则绿荫遍护,润及土壤,根柢盘旋,亦能阻其碎散。虽山崩现象既深且广,远非浮浅之森林所能止免,然苟能减少其远冲之距离,散崩之程度,则附近受其损失自亦较轻。而森林之作用,实于此颇为有益,且森林既多,木材易得,亦可多筑木屋,以轻震灾。故提倡造林虽似与地震无直接关系,而为久远计,亦属不可缓者。
三关于水利之开浚者
前者外人调查,谓甘肃地震后应在震地多开渠道,如宁夏附近之办法。广与水利即以工代赈,此议曾由国务院移内务部交委员等议复,谓以工代赈,诚属善法;而开渠引水,则未必到处可能。宁夏一带依近黄河,源远流长。二岸低阔,故引水较易,灌溉甚广。泾原一带则岸高沟深,二山挟立,引水就岸颇非易。灌溉范围亦必不宽,且地震区距泾渭上流来源既近,水量极微,涓涓细流,讵可与浩荡黄河相提并论。若谓可以利用地震陷落之地,开为渠道,则震地陷落究属无多,且极不规则,稍明当地情形者,莫不知其说之不可行。至上年,山崩壅塞河流之处,自须急为开通,以免上流涨溢,此事前经电呈,兹已由华洋筹赈会兴工开浚。且以上述地形之关系,亦尚不至过有危险。事关善后办法,故一并附陈。
(乙)关于地震研究之设施者
中国地震,各省多有。据历史所载,平均计算每年必震一次。民国以来,如六年有安徽之震,七年有福建之震,九年又有甘肃之震,率皆成灾甚巨。可见地震之在中国,实甚常见。虽预防之术,地震学者迄今未得善法;而调查研究,则各国莫不努力进行。盖一旦之发明,皆基于平时之研究。吾人对此重要灾变,实不容轻而忽视之。此次政府拨发专款派员调查,仰见重视此事之意。但此后应如何继续研究,亦当有所规划,庶免一查了事,有始无终。兹就所见分举如左(下):
一地震计之设置汉时张衡造地动仪,陇西地震长安先知。是我国原为地震仪发明最早之国,惜继起无人,遂至失传。近代欧美,日本所用之地震计,则视古代地震仪尤大进步,能于波动状态为极精细之研究。以中国幅员之大,地震之多,而全国地震仪止有一具,为上海徐家汇天主教士所建。视日本之全国以十数计者,疏密相去不可以道里计。不有此项设备,则地震研究终属浮浅,此不可不早为之计者也。