中国古代的地震测报和防震抗震

自然科学史研究所唐锡仁

我国是一个地震比较多的国家。几千年来，我们的祖先顽强地和地震灾害进行斗争，留下了历史悠久的地震记录，创造了世界上第一架地震仪，观察记载了大量的地震前兆现象，积累了许多防震抗震的经验和知识，在地震测报和防震抗震的领域，取得了辉煌的成就。

我国记录地震开始很早。晋代出土的《竹书纪年》记载有帝舜时期“地坼及泉”、夏桀末年“社坼裂”的现象，可能是关于地震最早的记载。战国时期晚期（公元前三世纪）的《吕氏春秋·季夏纪》里记载了“周文王立国八年①，岁六月，文王寝疾五日，而地动东西南北，不出国郊。”这一记载明确指出了地震发生的时间和范围，是我国地震记录中具体可靠的最早记载。此外，在《诗经》、《春秋》、《国语》和《左传》等先秦古籍中都有关于地震的记述，保存了不少古老地震记录。从汉代开始，地震就作为灾异记入各断代史的“五行志”中了。宋元以后地方志发达起来，地震也被作为灾异记入志中，地震史料大大增加。除了这些官修的正史，方志外，许多私人写的笔记、杂录、小说和诗文集中也有地震的记载，而且往往附有生动的描述。历代的一些“类书”，如宋代编的《太平御览》、清代编的《古今图书集成》等，还按分类收集了不少地震资料。此外，碑文中也有历史地震的记载。

我国历代积累下来的地震记录，是一份十分珍贵的历史遗产。解放以后，我国的一些史学和地震工作者，共同搜集整理这份历史遗产，翻阅了八千多种文献，从中摘出一万五千多条地震史料，经过审核考订，获得了从公元前 1177 年到公元 1955 年止的八千一百多次地震记录，其中发生五到五·九级地震一千零九十五次，六到六·九级地震四百十次，七到七·九级地震九十一次，八级以上地震十七次。这样悠久而丰富的地震记录，具有重要的科学价值，已经受到国内外地震科学工作者的广泛重视。我国的地震工作者利用丰富的历史地震资料，编制各种地震图表，进行各种数理统计，在我国地震区域划分、地震预测预报和国民经济建设合理布局等方面，提供了重要的科学依据。

在不断记录地震、积累地震知识的基础上，东汉时候杰出的自然科学家张衡发明了世界上第一架观测地震的仪器——地动仪。张衡一生中遇到过好多次地震。据统计，从汉和帝永元四年（公元 92 年）到汉顺帝永和四年（公

元 139 年）间，京师（洛阳）和陇西发生地震二十次。其中大约有六次是破坏性地震。张衡是河南南阳人，又在当时的首都洛阳工作，所以对于那许多

① 李约瑟：《中国科学技术史》，科学出版社 1976 年版，第五卷，第 484 页。

次地震，他有不少亲身体验。另外，张衡担任过太史令的官职多年，不但掌管天文，而且地方上发生地震上报以后，也都由他记录下来。为了掌握各地发生的地震情报，他感到很需要有仪器来进行观测。正是以上情况促使张衡经年累月、孜孜不倦地研究这个问题，终于在汉顺帝阳嘉元年（公元 132 年），创造了世界上第一架地震仪，在人类和地 335 震作斗争的历史上写下了光辉的一页。

关于这架仪器，《后汉书》中记载：“地动仪以精铜制成，圆径八尺，合盖隆起，形似酒尊。”（酒尊就是酒坛。）里面有精巧的结构，主要是中间的“都柱”（类似惯性运动的摆）和它周围的“八道”（装置在摆的周围和仪体相接联的八个方向的八组杠杆机械），外面相应设置八条龙，盘踞在八个方位上。每个龙头的嘴中含有一个小铜球，每个龙头下面都有一只蟾蜍张口向上。如果什么地方发生了比较强的地震，传来地震的震波，“都柱” 偏侧触动龙头的杠杆，使处在那个方位的龙嘴张开，铜球当啷一声掉在下面的蟾蜍口里。这样，观测人员根据铜球“振声激扬”而知道在什么时间什么方位

发生了地震。地动仪制成以后，安置在洛阳，并且观测到了永和三年（公元138 年）陇西发生的一次六级以上的地震，开创了人类使用科学仪器观测地震的历史。

由于封建王朝的统治者对于科学技术上的发明创造素来不加重视，所以张衡在地震方面的研究和发明得不到他们的支持，地动仪创造出来以后，不仅没有得到推广使用，就连仪器本身也没能受到保护而留存下来。这是科学技术史上的一个重大损失。尽管这样，张衡地动仪是湮没不了的，它的灿烂夺目的光辉一直吸引着人们的注意。张衡之后的一些科学家，对地动仪的装置和原理，不断写过一些著作，进行记载和论述。并且由于张衡地动仪是当时世界上遥遥领先的伟大发明，所以它对国外也是有影响的。有人认为张衡地动仪里面摆的构造设计可能在隋唐时期传到了波斯（今伊朗）和日本。至于《后汉书》中关于地动仪的记载，从十九世纪以来，不断被译成许多种外文，传播于世界。到了近代，我国和外国的一些科学工作者对张衡地动仪进行研究复原，由我国复原的地动仪现在陈列在中国历史博物馆，成为向广大群众进行宣传教育的生动材料。张衡地动仪经过中外学者的研究，一致给予很高的评价，认为它是利用惯性原理设计制成的，它的基本构造符合物理学的原理，能探测地震波的首先主冲方向。和外国相比，张衡地动仪要比西方类似仪器的出现，早约一千七百年。

我国人民和地震作斗争，除了地动仪这样伟大的发明创造外，他们在实际斗争中，还通过亲身的体验和观察，记载了大量的地震前兆现象，如地声、地光、前震、地下水异常、气象异常、动物异常等，积累了相当丰富的预测预报地震的知识。

地声、地光是非常重要的临震前兆现象。我国史书对很多地震都有震前地声情况的记述。如南北朝时期北魏孝文帝延兴四年（公元 474 年）山西“雁门崎城有声如雷，自上西引十余声，声止地震。”（《魏书·灵征志》）唐玄宗“开元二十二年二月十八，秦州地震。先是秦州百姓闻州西北地下殷殷有声，俄而地震。”（《旧唐书·五行志》）开元二十二年是公元 734 年。

明宪宗成化四年（公元 1468 年）四月四日广东琼州府“夜四更地震，未震之先，有声从西南起，遂大震，既而复震，良久乃止。”（《成化实录》卷五十五）有些强烈地震在发生之前，震区上空往往出现灼亮的闪光，这种发光现象叫地光。史书中关于这方面的记载，如明武宗正德四年五月二十六日

（公元 1509 年六月十三日）夜湖北“武昌府见碧光闪烁如电者六七次，隐隐有声如雷鼓，已而地震。”（《明武宗实录》卷五十）正德八年十二月三十日（公元 1514 年一月二十五日）四川越隽县“有火轮见空中，声如雷，次日戊戌地震。”（《明武宗实录》卷一○七）这两个震例，不但震前出现了地光，而且还同时有地声。

大震之前往往有一系列微震和小震，叫做前震。历史上有不少震例记载有前震现象，如正德七年（公元 1512 年）“五月云南地连震十三日，八月云南地大震。”（孙之騄：《二申野录》）清康熙七年七月二十五日（公元1668 年九月十二日）江苏镇江府、丹阳“戌时地震，先数日微震一次，是日震甚，山动摇，江河之水皆为鼓荡，停泊之舟多覆溺，城内外震裂墙屋无算。”

（康熙《镇江府志》、乾隆《丹阳县志》）

强烈地震发生前，地下水位往往发生异常变化，例如清康熙七年（公元1668 年）山东郯城发生八·五级大震，好几个地方出现了河水突然干涸的记载：山东寿光“未震之前一日，耳中闻河水汹汹之声，遣子探试，亦无所见，或云先一日弥丹诸河水忽涸。（民国《寿光县志》引《青社遗闻》）江苏赣榆“先是苦雨几一月，是日城南渠一晷之间，暴涨忽涸，见者异之。”（康熙《海州志》引倪长犀《地震记》）除了这种水量显著变化的观察记载外，在一些古籍中对震前地下水成分、色味的改变还留有记载，如“井水忽浑浊”、“水变赤如流丹”、“井水变味、甘咸相反”等。

关于震前出现气象异常情况，如高温酷热、雷雨骤烈、飓风大作、阴霾昏晦、干旱水涝等，在史书中都有屡见不鲜的记载。例如康熙十八年（公元1679 年）三河、平谷八级大震前，出现了“特大炎暑，热伤人畜甚重”的热

异常；四川嘉庆《射洪县志》记载嘉庆二十四年五月十九日（公元 1819 年七月十日）发生的地震：“五月霪雨十日，至十九日夜大雨如注，是夜地震，泛水涨数丈。”很显然震前先是霪雨不休，后是暴雨倾盆，紧接着发生了地震。其他如震前出现“云气弥天”、“日色昏黄，亭午风霾晦冥，晚不见月” 等等震例，就不一一列举了。

地震前，许多动物出现异常反应。对动物这种震前异常反应，我国历史上从唐代开始便有记载，如《开元占经·地镜》中说道：“鼠聚朝廷市衢中

而鸣，地方屠裂。”在地震地裂之前出现了老鼠成群鸣叫的现象。明世宗嘉靖三十五年正月二十三日（公元 1556 年二月十四日）夜河南邓县、内乡“分闻风雨声自西北来，鸟兽皆鸣，已而地震轰如雷。”（顺治《邓州志》）清仁宗嘉庆二十年（公元 1815 年）山西平陆强烈地震后，还总结了这方面的经验，山西《虞乡县志》中明确指出“牛马仰首，鸡犬声乱，即震验也。” 在对震前动物异常反应的长期而大量的观察之后，有的震区还得出了震前“水陆间生物顿有异象”的认识。

由上可见，我国历史上关于地震前兆宏观现象的记载，确是非常丰富的。不仅这样，劳动人民还根据前兆现象，成功地预报、预防了一些地震。例如清文宗咸丰五年（公元 1855 年）辽宁金县地区的劳动人民，根据地声预报了一次破坏性地震，故宫档案记载说： 339 “未震之时，先闻有声如雷，故该处旗民早已预防，俱各走避出屋，是以未经压毙多人，只伤男妇子女共七名。”嘉庆十四年八月十一日（公元 1809 年九月二十日）贵州正安发生强震之前，存在明显的前震活动，在“小溪里、罗乾溪忽山动石坠”，当地居民根据这种前震活动，迅速采取预防措施，把器具牛羊转移到安全地方，“迁毕地摇，房屋倒塌，田土尽翻。”（道光《遵义府志》）嘉庆二十年（公元 1815 年）山西平陆发生强烈地震，震前劳动人民根据天气异常作了预报。《虞乡县志》说：“八月六日阴雨连绵四旬，盆倾檐注，过重阳微晴，十三日大霁，乡老有识者，谓霪雨后天大热，宜防地震。”后来，果然“屋舍倾塌”，发生了一次强震。

劳动人民预测预报地震，不只是限于个别地震前兆，他们还以综合的观点，对预报地震的前兆现象作了概括。例如清高宗乾隆二十年（公元 1755 年）编写的《银川小志》，记载清初一位在官府做饭的炊事员和几位老乡共同总结出了预报地震的前兆，书中说，宁夏地震“大约春冬二季居多，如井水忽浑浊，炮声散长，群犬围吠，即防此患。”从这段记载，可以看出劳动群众除了认为宁夏地震发生的时间有春冬二季居多的特点外，更加重要的是，提出了井水变化、地声和动物异常跟地震的关系，已经有了综合多种前兆现象来预报地震的思想。这种观点是很科学的。因为地震是一种复杂的自然现象，要对它的发生做出准确预报，就必须采取多途径、多手段，从各个不同角度，把各种观测方法所获得的资料进行综合的分析研究，而不能仅仅根据某种异常现象就轻易作出预报。

为了减少和避免地震造成的伤亡破坏，采取防震抗震措施是一个重要的方面。古代人民群众在这方面积累了不少的经验，找到了好些切实可行的办法和措施。

在房屋抗震方面，我国劳动人民有很多的实践经验。台湾是我国地震最频繁的一个省，古代台湾人民在兴建城市中就注意到“台地罕有终年不震”

（乾隆《台湾县志》）这个特点，采取一定的抗震措施。如在淡水，有的城墙便是用竹子和木头等材料建成。用竹木建城，不但就地取材，经济方便，

更重要的是竹木性质柔韧、质轻、耐震性能高，是很好的抗震建筑材料。其他震区的劳动人民也有这方面的经验，如在云南经常发生地震的地方，常采用荆条、木筋草等材料编墙，也是根据这个道理加以选择的。

劳动人民动土兴工，建造房屋、桥梁、塔寺，为了要经久耐用和安全可靠，一般都很注意地基牢固，建筑物结实、整体性好，特别在多震地区，他们更紧密联系地震的威胁，慎重考虑这些问题。通过古建筑的考察，我们很清楚地看到劳动人民在这方面的聪明才智，他们对抗震设计和施工有很丰富的知识。例如建于辽代的天津市蓟县独乐寺观音阁、山西应县高达六十多米的木塔和建于隋代的河北赵县、横跨洨水的赵州桥，距今都有千年左右的历史了，它们都位于地震比较多的华北地震区，经受过多次不同程度的地震震撼，到现在还巍然屹立。这不仅证明我国古代劳动人民在建筑技术上的卓越成就，而且也为我们提供了研究建筑物抗震性能的十分重要的实物例证，可以为现在的抗震设计起到借鉴的作用。

大震之后，房屋有的倒塌，有的遭到破坏，而且余震不止，生命财产继续受到威胁。在这种情况下，怎样防震抗震，古书上也记载了劳动人民不少的办法，归纳起来多以木板、苇席、草等物搭棚造屋或趋避空旷的地方，以减免伤亡和损失。这方面的记载，最早见于宋代，宋代之后史不绝书，如“居者惧覆压，编苇为屋”（江苏《赣榆县志》）；“于场圃中，戴星架木，铺草为寝所”（山西《虞乡县志》）；“于居旁隙地，架木为棚，结草为庐”

（河北《临漳县志》）等。这些办法在防震抗灾中发挥了有效作用，在史书里留下有明确的记载，如据故宫档案记载，清道光十年（公元 1830 年）闰四月二十二日河北磁县发生七·五级大震，震后余震不止，到五月初七日发生了一次强余震，“所剩房屋全行倒塌，幸居民先期露处或搭席棚栖身，是以并未伤毙人口。”由于这些防震抗震的措施简易安全，行之有效，所以到现在还在沿用。

古代人民群众不但有很多震前震后的防震抗震知识，而且在强烈地震发生来不及跑出房屋的危急时刻，怎样采取应急措施，防止伤亡，也有很宝贵的经验。嘉靖三十五年（公元 1556 年）一月二十三日陕西华县发生了八级大震，这次地震的幸存者秦可大根据亲身体验和耳闻目睹的事实，写有一篇重要著作《地震记》，提出了大震应急措施，他说：“⋯⋯因计居民之家，当勉置合厢楼板，内竖壮木床榻，卒然闻变，不可疾出，伏而待定，纵有覆巢，可冀完卵；力不办者，预择空隙之处，审趋避可也。”在还没有完全实现地震预报的今天，地震突然发生，来不及跑出屋外，就躲在坚实的家具下，以免砸伤压毙，这是现在防震抗震中仍然重要的一条措施。四百多年前由秦可大总结提出的这个办法，不但具有历史意义，而且很有现实价值。

综上所述，我国古代人民在地震测报和防震抗震等方面有很重要的成就，在战胜地震这一严重自然灾害的征途上作出了卓越的贡献。他们的斗争实践和辉煌成就启迪我们：虽然地震预报是一个很复杂的问题，当今还有一

些实际问题和理论问题没有得到解决，但随着科学技术的发展和人们的不断努力，这个难题一定会被攻克，人类将在这个必然王国里获得自由。