中国古代的地震测报和抗震
科学月刊杂志社
1981年11月143期｜上一篇｜下一篇
发行日期：1981、11
期号：0143
标题：中国古代的地震测报和抗震
＃作者：刘昭民
．中国古代的地震纪录
．中国古代的地震测报
．中国古代的防震和抗震措施
．结语
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．图：中国有史以来破坏性大地震分布图
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．表一：中国历史上破坏性大地震之分布带和发生频率统计表。
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．图一：明仁宗在天元玉历祥异赋中所绘的地震涌水图（作者摹绘）。
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．图二：蔡义本所作之台湾地震周期统计图。（取材自中央研究院地球科学研究所）。
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．图三：候风地动仪内部之机构纵断面。
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．图四：地震时候风地动仪之动作情形。3. 第二层推动柱、4.曲杠杆、6.钉、7.第一层推动柱、8.都柱、9.勾唇、10.轴台（枢纽）、12.绳、 13.纽、14.横梁、15.龙首下额。
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．图五：候风地动仪内部之机构横断面。3.第二层推动柱、7.第一层推动柱、6.钉、8.都柱、10.曲杠杆轴台（枢纽）、11.轴、13.都柱之纽、14.系都柱之横梁。
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．图六：王振铎候风地动仪设计图。1.都柱、2.八道、3.牙机、4.龙首、5.铜丸、6.龙体、7.蟾蜍、8.仪体、9.仪盖。
中国古代的地震测报和抗震
我国是一个地震比较多的国家。数千年来，我们的祖先曾经坚强地和地震灾害抗争，留下了历史悠久的地震纪录，创造了世界上最早的地震仪，观察记载了大量的地震前震现象，累积了许多防震、抗震的经验和知识，在地震测报和防震、抗震的领域上，取得了辉煌的成就。兹分别略约加以介绍。
中国古代的地震纪录
我国记录地震开始很早。晋代出土，可能成书于战国时代的竹书纪年一书，即记载有帝舜时期「地坼（裂开之意）及泉」，夏桀末年「社坼裂」的现象，可能是关于地震的最早记载。战国末年（公元前三世纪）的吕氏春秋也记载「周文王立国八年（即殷商帝乙十五年，公元前1177年）岁六月，文王寝疾五日，而地动东西南北，不出国郊」。这一个记载明确指出了地震发生的时间和范围，是我国地震纪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纪录。诗经小雅祈父之什十月之交有载：「震电，不宁不令，百川沸腾，山冢崒崩，高岸为谷，深谷为陵。」指闪闪电光，震电即指临震及先震之地光、地声。下面所列出的即是春秋、国语和左传里面所记载的五个地震纪录：
鲁文公九年（公元前618年）九月癸酉，地震。注曰：无传，地道安静，以动为异，故书。
鲁襄公十六年（公元前549年）五月甲子，地震。注曰：无传。
鲁昭公十九年（公元前519年）夏五月己卯，地震。注曰：无传。
鲁昭公二十三年（公元前515年）八月丁酉，南宫极震。注曰：经书乙未地震，鲁地也，丁酉南宫极震，周地亦震也。为屋所压而死也，笺曰：苌弘云：周之亡也，其三川震，今西王之大臣亦震，则此震谓地震。地震可以致死者多。岂特屋压乎？杜举示一端而已。周之亡也，其三川震，三川指泾、渭、洛，地动，川岸崩也。笺曰：周语，幽王二年（公元前780年），西周三川皆震。
鲁哀公三年（公元前489年）四月甲午，地震。注曰：无传。
前汉书和史记亦有载：周幽王二年（公元前780年），西周三川皆震。可见这一条史记和前汉书所载者，系引自前文中所列春秋、国语和左传中所列者。
自汉代开始，地震即被中国先民作为灾异现象而记入各断代史的五行志（例如汉书五行志）中了。宋元以后各地方志更加发达，地震也被中国先民作为灾异现象而记入方志中，于是中国古代地震史料也大大地增加。除了这些官修的正史、方志以外，许多私人写的笔记、杂录、小说和诗文集中也多有地震的记载，而且往往附有生动的描述。例如明仁宗即曾在洪熙元年（公元1425年），于天元玉历祥异赋中亲绘地震涌水图（见图一）。元代杨瑀在山居新话一书中也曾经描绘强烈地震发生时的种种景象。沈括在梦溪笔谈卷二十一中亦曾描述「登州巨嵎山下临大海，其山有时震动，山之大石皆颓入海中。……」历代的一些类书，例如宋代李昉等编的太平御览、清初陈梦雷所编的古今图书集成等，还按分类收集了近千条地震纪录。此外，碑文中也多有历史地震的记载。
我国历代所累积下来的地震纪录，也是一部十分珍贵的文化遗产。整理这些断代史五行志以及各地之历史上方志、古人的著作文献等，可以得到一万五千多条地震数据；经过整理和研究以后，可以得到从周文王八年（即殷商帝乙十五年，公元前1177年）以来的八千一百多次地震纪录。地震学家即可以使用地震纪录，加以统计，求出其地震发生之周期，编制各种地震图表（包括地震分布带之划分，见刊头图），供作早期地震预报之参考。翁咏霓即曾将中国历史上二百五十余次破坏性大地震的纪录加以研究，推定其震央，并依其地理上之分布，定出各地震带，算出发生的平均频率（见表一）。由表一可见云南、甘肃、山西是大地震最常发生之地区，而民国六十五年七月二十八日凌晨3时发生的河北唐山大地震，也显现燕山拗褶断裂带地震周期有相当程度之正确性。颜沧波也曾经根据明清两代关内之86次大地震纪录，分区算出各区大地震发生的周期；徐明同和蔡义本亦曾统计台湾自公元1897年以来所发生之七级以上地震次数，得知有10年之地震周期（见图二）。虽然他们所计算出来的频率和周期并不完全相同，但是由此可得到一个共同的结论，即这些大地震发生的地区都位于大断层带上，所以它们大多数属于断层地震，而这些断层地震是庞大地壳板块互相碰撞挤压所造成的结果。
中国古代的地震测报
在不断记录地震、累积地震知识的基础上，东汉时代杰出的科学家张衡，发明了世界上最早的观测地震仪器──候风地动仪。张衡在他的一生中，曾经遭遇很多次地震。据统计，从东汉和帝永元四年到顺帝永和四年（公元92～139年）之间，京师（洛阳）和陇西曾经发生地震20次，其中大约有6次是破坏性地震。张衡为官时，大部分时间是在洛阳工作，所以对于当时的多次地震有切身的体验，而且因为担任太史令官职的关系，所以曾经把当时发生的地震情况记录下来。为了掌握各地的地震情报，他感到很需要有仪器来进行观测。在他的努力之下，终于在阳嘉元年（公元132年）创造了世界上最早的地震仪，在中国科技史上写下了辉煌的一页。
关于张衡所发明的地震仪，在后汉书张衡传上有这样的记载：
「阳嘉元年复造候风地动仪。以精铜铸成。员（圆）径八尺，合盖隆起，形似酒尊。饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱；傍行八道，施关发机。外有八龙，首衔铜丸。下有蟾蜍，张口承之。其牙机巧制，皆隐在尊中，覆盖周密无际。如有地动，尊则振，龙机发，吐丸而蟾蜍衔之，振声激扬，伺者因此觉知。虽一龙发机，而七首不动。寻其方向，乃知震之所在。验之以事，合契若神。自书典所记，未之有也。尝一龙机发而地不觉动。京师学者，咸怪其无征。后数日驿至，果地震陇西。」
可见这种地震仪内部有精巧的结构，其中最主要的是中间的都柱（类似惯性运动的摆）和它周围的八道（装置在摆周围和仪体相接的八个方向上的八组杠杆机械）。外面相应设置八条龙，盘据在八个方位上。每个龙头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。如果有一个地方发生了比较强的地震，传来地震的震波时，都柱即偏侧而触动龙头的杠杆，使处在该方位的龙嘴张开，铜球即掉落到下面的蟾蜍口中，而发出响声，故观测人员即可根据「振声激扬」而知道在什么时间、什么地方发生了地震。张衡发明的地动仪在制成后，即安置在洛阳，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。
张衡发明的候风地动仪虽然后来不幸失传了，但是后人仍然不断地加以探讨。尤其近代以来，先后有米仑、吕彦直、李善邦、荻原、今村、王振铎等人，对张衡候风地动仪进行复原工作，但是以王振铎所设计的最为精妙。王振铎系利用惯性原理来设计复原之地震仪，基本上它亦符合物理学原理，能探测地震的首先主冲方向（见图三～图六）。
中国先民在对抗地震灾害中，除了发明候风地动仪来观测地震以外，还通过数千年来的切身体验和观察，记载了大量的地震前兆现象。例如地声、地光、前震、地下水异常、气象异常、动物异常等等，累积了相当丰富的短期及临震预测预报地震知识，兹分别约略引证如下：
一、地声
地声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。例如南北朝宋废帝元徽二年（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」（见魏书灵征志），这是世界有关地声的最早记载。唐代也有「玄宗开元二十二年（公元734年）二月十八日，秦州地震。先是秦州百姓闻州西北地下殷殷有声，俄而地震」（见旧唐书五行志）之记载。
此外，如明宪宗成化四年（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」（见成化实录卷五十五）。清圣祖康熙十八年（公元1679年）九月二日，河北三河「巳时有声自西北起，殷殷如雷，其声渐近，直达窗棂，顷之，屋宇摇动，墙壁欹侧，有倾圯之势，巳时，余公事毕，退而假寐，……，正惝恍间，忽然地底如鸣大炮，继之以千百石炮，……，有声，俨数十万军马飘沓而至，余知为地震，蹶然起」（见乾隆三河县志）。民国二十六年八月一日，山东荷泽地震前数分钟，有久久雷声，直到发震。都是震前先出现地声的例子。
二、地光
有些强烈地震在发生之前，震区上空常出现灼亮闪光，这种发光现象，叫做地光，也是重要的临震前兆。史书中关于这类的记载也不少，例如，普惠帝元康三年（公元293年）二月四日，「成都一夜，有火光，地乃震」（华阳国志卷八）。明武宗正德四年（公元1509年）五月二十六日夜，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」（万历实录，卷五十五）。明武宗正德八年（公元1513年）十二月三十日，四川越隽县「有火轮见空中，声如雷，次日戊戌地震」（见正德实录卷一○七）。这两个是震前先现地光，同时有地声一齐出现的例子。明思宗崇祯十年（公元1637年）四月三日，湖北沅江「子时天响有光，移时地震一刻，屋瓦皆动」（康熙沅江县志）。清世祖顺治九年（公元1652年）三月二十四日，安徽颖上「红光遍邑，人畜皆惊，屋宇摇动，河内船只颠覆无数」（顺治颖上县志）。
三、前震
大震之前，往往有一系列的微震和小震，称为前震，中国历史上有不少震例记载有前震现象。例如，明世宗嘉靖元年（公元1512年）五月，云南地连震十三日，八月云南大震（二申野录）。又如清圣祖康熙七年（公元1668年）七月二十五日，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」（见康熙时代镇江府志及乾隆时代丹阳县志）。
这两例说明大震前数月或数日有前震现象，则可用来预报大震。
清仁宗嘉庆十四年（公元1809年）八月十一日，贵州正安「小溪里，罗干溪忽山动石坠，居民即将器具牛羊移居对山，迁毕，地摇，房屋倒塌，田土尽翻，山泉凝而为潭，深不可测」（道光时遵义府志及光绪时正安州志）。
此说明震前在小溪里、罗干溪存在前震现象，当地百姓观察到以后，即刻采取措施，将人畜财物转移到安全地带，这是利用前震现象预防大地震之良好措施。
四、地下水异常
强烈地震发生之前，地下水往往发生异常变化，例如清圣祖康熙七年（公元1668年），山东郯城发生8.5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?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，是日城南渠一晷一夕间，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、色味之改变还留有记载。例如宋哲宗元符三年（公元1100年）二月，淳熙新安志有之：水变赤如流丹，顷之，地势倾动，波沸涌声如雷，层合皆震。另外还有「井水忽浑浊」、「井水变味，甘咸相反」等之记载。
五、气象异常
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、奇异云状等，在史书中都有屡见不鲜的记载，由下面所举的例子中即可见一斑。
清圣祖康熙十八年（公元1679年），三河、平谷八级大地震前，出现了特大炎暑，热伤人畜甚重的热异常。
清高宗乾隆十六年（公元1751年）五月二十五日，云南剑川烦热而气昏惨无风（滇南新语）。
清高宗乾隆三十六年（公元1771年）八月十三日，江苏靖江「大风雨，江潮骤涨，淹没田禾，是夕地震」（咸丰靖江县志）。
明世宗嘉靖三十五年（公元1556年）一月二十三日，陕西华县「天昏惨，及夜半，月色无光」（隆庆华州志）。
清世祖顺治十二年（公元1655年）三月十八日，渭南「夜子丑间，云气弥天，忽大震如雷」（顺治渭南县志）。
清圣祖康熙十九年（公元1680年）九月九日，云南楚雄「自西北起，黑云漫天，声若巨雷，震惊百里」（康熙楚雄府志）。
清高完乾隆二年（公元1737年）八月二日，云南东川「其震前一日，云气山光昏暗如暮，疑其将雨，不知地震也」（雍正东川府志）。
清高宗乾隆五十年（公元1785年）四月十八日，甘肃永昌「初八日（即四月十六日）大风霾拔木，越二日地震」（宣统新通志）。
清仁宗嘉庆二十四年五月十九日（公元1819年七月十日），四川嘉庆「五月霪雨十日，至十九日夜大雨如注，是夜地震，泛水涨数丈」（射洪县志）。
清宣宗道光十年（公元1830年）六月十二日，河北临漳「日方中，色晕热甚」（光绪临漳县志）。
清文宗咸丰六年（公元1856年）六月十日，四川黔江「先数日，日光暗淡，地气蒸郁异常，是日弥甚」（光绪黔江县志）。
其它如「日色昏黄，亭午风霾晦冥，晚不见月」等震例也很多，兹不赘述。至于奇异云状方面，则有民国二十四年，宁夏隆德县志所载：「天晴日暖，碧空晴净，忽见黑云如缕，宛如长蛇，横亘空际，久而不散，势必地震。」没有好久，果然发生地震。今人已证实辐射状云、条带状云、稻草状云、肋骨状云、干涉条纹状云都是地震之前兆，所以叫它们为「地震云」。
六、动物异常
鱼类、鸟类、蛇类、猫、老鼠、狗、牛等对声波和震波之剌激，反应非常灵敏，故地震前，牠们常出现异常反应。对这些动物显现震前异常反应，中国历史上从唐代开始便有记载，例如开元占经地镜篇中有曰：「鼠聚朝廷市衢中而鸣，地方屠裂。」
说明在地震地裂之前，出现了老鼠成群鸣叫的现象。
明世宗嘉靖三十五年（公元1556年）一月二十三日夜，河南郑县内乡「分闻风雨声自西北来，鸟兽皆鸣，已而地震轰如雷」（顺治郑州志）。
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。虞乡县志中曾经明确地指出：「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后，一些震区的中国先民还得到了震前「水陆间生物顿有异象」的认识。例如民国六年三月三十一日，「云南大关地震，震前一个月间，大关鱼类均浮水面，迨地震前数日，河水大涨，河鱼千万自跃上岸」（云南地震从考）。
由以上所述，可见我国历史上关于地震前兆异象的记载，的确非常丰富；而且中国先民还能根据前兆异象，成功地预报、预防了一些地震。例如清文宗成丰五年（公元1855年），辽宁金县地区的中国先民，曾根据地声预报了一次破坏性地震，故宫档案有记载说：
「未震之时，先闻有声如雷，故该处居民早已预防，俱各走避出屋，是以未经压毙多人，只伤男妇子女共七名。」
又前面曾经说过的，清仁宗嘉庆十四年（公元1809年）八月十一日，贵州正安发生强震之前，存在明显的前震活动，在「小溪里、罗干溪忽山动石坠」，当地居民即根据这种前震活动，迅速采取预防措施，把器具牛羊转移到安全地带，「迁毕地摇，房屋倒塌，田土尽翻」（道光遵义府志）。另外，在清仁宗嘉庆二十年（公元1815年），山西平陆发生强烈地震，震前中国先民即曾根据天气异常作了预报。虞乡县志有载：「八月六日阴雨连绵四旬，盆倾檐注，过重阳微晴，十三日大霁，乡老有识者调霪雨后天大热，宜防地震。」
后来，果然「屋舍倾塌」，发生了一次强震。
中国先民预测地震，不仅限于个别的地震前兆；他们还以综合性的观点，对预测地震的所有前兆现象都加以考虑。例如，清高宗乾隆二十年（公元1755年）所写的银川小志，即曾记载清初一位在官府做饭的炊事员，和几位老乡共同综合了预报地震的前兆，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。」
从这一段记载，可以看出中国先民除了认为宁夏地震发生的时间有春冬二季居多的特点外；更重要的是，他们提出了井水变化、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。这种综合性观点是很合乎科学精神的，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，就必须采取各种途径、各种手段，从各个不同角度，将各种观测方法所获得的数据进行综合性分析研究，而不能仅仅根据某种异常现象，就轻易做地震预报。
中国古代的防震和抗震措施
为了减少和避免地震造成的伤亡和破坏，采取防震和抗震措施也是很重要的。中国先民在这一方面也曾经累积了不少的经验，找出一些可行办法和措施。
在房屋抗震方面，中国先民曾经得到很多的切身经验。台湾是中国地震最频繁的一省，古代台湾的中国先民在兴建城市时，即已注意到「台地（指台湾地区）罕有终年不震」这个特点，而采取一定的抗震措施。例如在淡水，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。其它震区的中国先民也有这种经验，例如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。
中国先民在动土兴工，建造房屋、桥梁、高塔、寺庙时，为了要经久耐用和安全可靠，一般很注意地基牢固、建筑物结实，整体性好。特别在多震地区，他们更注意到地震之威胁，慎重考虑这些问题。由中国古代建筑物的考察，我们可以看出中国先民在这一方面的杰出智慧，他们对抗震设计和施工有很丰富的知识。例如，建于宋代的天津蓟县独乐寺观音阁，山西应县高达60多公尺的木塔，和建于隋代的河北赵县，横跨洨水的赵州桥，距今都有一千年左右的历史了。它们都位于地震较多的华北地震区，经过多次不同程度的地震震撼，到现在还巍然屹立，不仅可证明中国先民在建筑技术上的卓越成就，而且也可供作今人研究建筑物抗震性能之用。
大震之后，房屋有的倒塌，有的遭遇到破坏，而且余震不停，生命财产继续受到威胁。在这种情形之下，怎样防震抗震呢？这也是很重要的问题。古书上也记载了不少中国先民的办法，大致是：多以木板、席、茅草等物搭棚造屋或趋避空旷地方，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，例如：「居者惧覆压，编茅为屋」、「于场圃中，戴星架木，铺草为寝所」、「于居旁隙地，架木为棚，结草为芦」等等。这些办法在防震抗灾中，确曾发挥了有效作用。在史书上也有明确的记载，例如清宣宗道光十年（公元1830年）四月二十二日，河北磁县发生7.5级大震，震后余震不止，到五月初七日又发生了一次强余震，「所剩房屋全行倒塌，幸居民先期露处或搭席棚栖（栖）身，是以并未伤毙人口（故宫档案）。由于这些防震抗震的措施，简易安全，行之有效，所以一直沿用至今。
古代中国先民不但有很多震前震后的防震、抗震知识，而且在强震发生来不及跑出屋外的危急时刻，怎样采取应变措施，避免伤亡，也有很宝贵的经验。明世宗嘉靖三十五年（公元1556年）一月二十三日，陕西华县发生8级大震，这一次大震的生还者秦可大，根据他亲身经验和耳闻目睹的事实，写了一本重要的著作──「地震记」，提出了大震应变措施。他说：
「……因计居民之家，当勉置合厢楼板，内竖壮木床榻，萃然闻变，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，当趋避可也。」
在地震预报技术还不理想的今天，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，这在今日防震抗震中，仍然是一件重要的措施。可见四百多年前，秦可大所提出的这个办法很有价值。
结语
综合以上所论，可见古代中国先民在地震测报和防震抗震等方面，都有很卓越的成就。在应付地震这一个严重的自然灾害中，先民做出不少的贡献。古代中国先民的长期奋斗和辉煌成就，告诉吾人，地震不仅可以预测，也可以在震前做好预报和预防工作。
参考文献
1. 翁文灏 中国地震分布简说 科学八卷八期
2. 颜沧波 公历1368年～1911年间之中国大地震 中央大学地球物理研究所学刊 第十六号
民国六十六年二月
3. 蔡义本 台湾地震统计资料 新生报和联合报
民国六十七年九月二日
4. 徐明同 台湾地区地震活动研究报告 气象学报第十二卷第四期 42～47页 民国五十五年十二月
5. 章鸿钊 地震之研究 地学杂志第四卷第五期、六期、七期 民国十年
6. 笔者数年来所搜集之中国古代之地震纪录
刘昭民现任职于民航局气象中心，为淡江大学、清华大学中国科技史讲座。
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．表一：中国历史上破坏性大地震之分布带和发生频率统计表。
．图一：明仁宗在天元玉历祥异赋中所绘的地震涌水图（作者摹绘）。
．图二：蔡义本所作之台湾地震周期统计图。（取材自中央研究院地球科学研究所）。
．图三：候风地动仪内部之机构纵断面。
．图四：地震时候风地动仪之动作情形。3. 第二层推动柱、4.曲杠杆、6.钉、7.第一层推动柱、8.都柱、9.勾唇、10.轴台（枢纽）、12.绳、 13.纽、14.横梁、15.龙首下额。
．图五：候风地动仪内部之机构横断面。3.第二层推动柱、7.第一层推动柱、6.钉、8.都柱、10.曲杠杆轴台（枢纽）、11.轴、13.都柱之纽、14.系都柱之横梁。
．图六：王振铎候风地动仪设计图。1.都柱、2.八道、3.牙机、4.龙首、5.铜丸、6.龙体、7.蟾蜍、8.仪体、9.仪盖。
中国古代的地震测报和抗震
我国是一个地震比较多的国家。数千年来，我们的祖先曾经坚强地和地震灾害抗争，留下了历史悠久的地震纪录，创造了世界上最早的地震仪，观察记载了大量的地震前震现象，累积了许多防震、抗震的经验和知识，在地震测报和防震、抗震的领域上，取得了辉煌的成就。兹分别略约加以介绍。
中国古代的地震纪录
我国记录地震开始很早。晋代出土，可能成书于战国时代的竹书纪年一书，即记载有帝舜时期「地坼（裂开之意）及泉」，夏桀末年「社坼裂」的现象，可能是关于地震的最早记载。战国末年（公元前三世纪）的吕氏春秋也记载「周文王立国八年（即殷商帝乙十五年，公元前1177年）岁六月，文王寝疾五日，而地动东西南北，不出国郊」。这一个记载明确指出了地震发生的时间和范围，是我国地震纪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纪录。诗经小雅祈父之什十月之交有载：「震电，不宁不令，百川沸腾，山冢崒崩，高岸为谷，深谷为陵。」指闪闪电光，震电即指临震及先震之地光、地声。下面所列出的即是春秋、国语和左传里面所记载的五个地震纪录：
鲁文公九年（公元前618年）九月癸酉，地震。注曰：无传，地道安静，以动为异，故书。
鲁襄公十六年（公元前549年）五月甲子，地震。注曰：无传。
鲁昭公十九年（公元前519年）夏五月己卯，地震。注曰：无传。
鲁昭公二十三年（公元前515年）八月丁酉，南宫极震。注曰：经书乙未地震，鲁地也，丁酉南宫极震，周地亦震也。为屋所压而死也，笺曰：苌弘云：周之亡也，其三川震，今西王之大臣亦震，则此震谓地震。地震可以致死者多。岂特屋压乎？杜举示一端而已。周之亡也，其三川震，三川指泾、渭、洛，地动，川岸崩也。笺曰：周语，幽王二年（公元前780年），西周三川皆震。
鲁哀公三年（公元前489年）四月甲午，地震。注曰：无传。
前汉书和史记亦有载：周幽王二年（公元前780年），西周三川皆震。可见这一条史记和前汉书所载者，系引自前文中所列春秋、国语和左传中所列者。
自汉代开始，地震即被中国先民作为灾异现象而记入各断代史的五行志（例如汉书五行志）中了。宋元以后各地方志更加发达，地震也被中国先民作为灾异现象而记入方志中，于是中国古代地震史料也大大地增加。除了这些官修的正史、方志以外，许多私人写的笔记、杂录、小说和诗文集中也多有地震的记载，而且往往附有生动的描述。例如明仁宗即曾在洪熙元年（公元1425年），于天元玉历祥异赋中亲绘地震涌水图（见图一）。元代杨瑀在山居新话一书中也曾经描绘强烈地震发生时的种种景象。沈括在梦溪笔谈卷二十一中亦曾描述「登州巨嵎山下临大海，其山有时震动，山之大石皆颓入海中。……」历代的一些类书，例如宋代李昉等编的太平御览、清初陈梦雷所编的古今图书集成等，还按分类收集了近千条地震纪录。此外，碑文中也多有历史地震的记载。
我国历代所累积下来的地震纪录，也是一部十分珍贵的文化遗产。整理这些断代史五行志以及各地之历史上方志、古人的著作文献等，可以得到一万五千多条地震数据；经过整理和研究以后，可以得到从周文王八年（即殷商帝乙十五年，公元前1177年）以来的八千一百多次地震纪录。地震学家即可以使用地震纪录，加以统计，求出其地震发生之周期，编制各种地震图表（包括地震分布带之划分，见刊头图），供作早期地震预报之参考。翁咏霓即曾将中国历史上二百五十余次破坏性大地震的纪录加以研究，推定其震央，并依其地理上之分布，定出各地震带，算出发生的平均频率（见表一）。由表一可见云南、甘肃、山西是大地震最常发生之地区，而民国六十五年七月二十八日凌晨3时发生的河北唐山大地震，也显现燕山拗褶断裂带地震周期有相当程度之正确性。颜沧波也曾经根据明清两代关内之86次大地震纪录，分区算出各区大地震发生的周期；徐明同和蔡义本亦曾统计台湾自公元1897年以来所发生之七级以上地震次数，得知有10年之地震周期（见图二）。虽然他们所计算出来的频率和周期并不完全相同，但是由此可得到一个共同的结论，即这些大地震发生的地区都位于大断层带上，所以它们大多数属于断层地震，而这些断层地震是庞大地壳板块互相碰撞挤压所造成的结果。
中国古代的地震测报
在不断记录地震、累积地震知识的基础上，东汉时代杰出的科学家张衡，发明了世界上最早的观测地震仪器──候风地动仪。张衡在他的一生中，曾经遭遇很多次地震。据统计，从东汉和帝永元四年到顺帝永和四年（公元92～139年）之间，京师（洛阳）和陇西曾经发生地震20次，其中大约有6次是破坏性地震。张衡为官时，大部分时间是在洛阳工作，所以对于当时的多次地震有切身的体验，而且因为担任太史令官职的关系，所以曾经把当时发生的地震情况记录下来。为了掌握各地的地震情报，他感到很需要有仪器来进行观测。在他的努力之下，终于在阳嘉元年（公元132年）创造了世界上最早的地震仪，在中国科技史上写下了辉煌的一页。
关于张衡所发明的地震仪，在后汉书张衡传上有这样的记载：
「阳嘉元年复造候风地动仪。以精铜铸成。员（圆）径八尺，合盖隆起，形似酒尊。饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱；傍行八道，施关发机。外有八龙，首衔铜丸。下有蟾蜍，张口承之。其牙机巧制，皆隐在尊中，覆盖周密无际。如有地动，尊则振，龙机发，吐丸而蟾蜍衔之，振声激扬，伺者因此觉知。虽一龙发机，而七首不动。寻其方向，乃知震之所在。验之以事，合契若神。自书典所记，未之有也。尝一龙机发而地不觉动。京师学者，咸怪其无征。后数日驿至，果地震陇西。」
可见这种地震仪内部有精巧的结构，其中最主要的是中间的都柱（类似惯性运动的摆）和它周围的八道（装置在摆周围和仪体相接的八个方向上的八组杠杆机械）。外面相应设置八条龙，盘据在八个方位上。每个龙头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。如果有一个地方发生了比较强的地震，传来地震的震波时，都柱即偏侧而触动龙头的杠杆，使处在该方位的龙嘴张开，铜球即掉落到下面的蟾蜍口中，而发出响声，故观测人员即可根据「振声激扬」而知道在什么时间、什么地方发生了地震。张衡发明的地动仪在制成后，即安置在洛阳，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。
张衡发明的候风地动仪虽然后来不幸失传了，但是后人仍然不断地加以探讨。尤其近代以来，先后有米仑、吕彦直、李善邦、荻原、今村、王振铎等人，对张衡候风地动仪进行复原工作，但是以王振铎所设计的最为精妙。王振铎系利用惯性原理来设计复原之地震仪，基本上它亦符合物理学原理，能探测地震的首先主冲方向（见图三～图六）。
中国先民在对抗地震灾害中，除了发明候风地动仪来观测地震以外，还通过数千年来的切身体验和观察，记载了大量的地震前兆现象。例如地声、地光、前震、地下水异常、气象异常、动物异常等等，累积了相当丰富的短期及临震预测预报地震知识，兹分别约略引证如下：
一、地声
地声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。例如南北朝宋废帝元徽二年（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」（见魏书灵征志），这是世界有关地声的最早记载。唐代也有「玄宗开元二十二年（公元734年）二月十八日，秦州地震。先是秦州百姓闻州西北地下殷殷有声，俄而地震」（见旧唐书五行志）之记载。
此外，如明宪宗成化四年（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」（见成化实录卷五十五）。清圣祖康熙十八年（公元1679年）九月二日，河北三河「巳时有声自西北起，殷殷如雷，其声渐近，直达窗棂，顷之，屋宇摇动，墙壁欹侧，有倾圯之势，巳时，余公事毕，退而假寐，……，正惝恍间，忽然地底如鸣大炮，继之以千百石炮，……，有声，俨数十万军马飘沓而至，余知为地震，蹶然起」（见乾隆三河县志）。民国二十六年八月一日，山东荷泽地震前数分钟，有久久雷声，直到发震。都是震前先出现地声的例子。
二、地光
有些强烈地震在发生之前，震区上空常出现灼亮闪光，这种发光现象，叫做地光，也是重要的临震前兆。史书中关于这类的记载也不少，例如，普惠帝元康三年（公元293年）二月四日，「成都一夜，有火光，地乃震」（华阳国志卷八）。明武宗正德四年（公元1509年）五月二十六日夜，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」（万历实录，卷五十五）。明武宗正德八年（公元1513年）十二月三十日，四川越隽县「有火轮见空中，声如雷，次日戊戌地震」（见正德实录卷一○七）。这两个是震前先现地光，同时有地声一齐出现的例子。明思宗崇祯十年（公元1637年）四月三日，湖北沅江「子时天响有光，移时地震一刻，屋瓦皆动」（康熙沅江县志）。清世祖顺治九年（公元1652年）三月二十四日，安徽颖上「红光遍邑，人畜皆惊，屋宇摇动，河内船只颠覆无数」（顺治颖上县志）。
三、前震
大震之前，往往有一系列的微震和小震，称为前震，中国历史上有不少震例记载有前震现象。例如，明世宗嘉靖元年（公元1512年）五月，云南地连震十三日，八月云南大震（二申野录）。又如清圣祖康熙七年（公元1668年）七月二十五日，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」（见康熙时代镇江府志及乾隆时代丹阳县志）。
这两例说明大震前数月或数日有前震现象，则可用来预报大震。
清仁宗嘉庆十四年（公元1809年）八月十一日，贵州正安「小溪里，罗干溪忽山动石坠，居民即将器具牛羊移居对山，迁毕，地摇，房屋倒塌，田土尽翻，山泉凝而为潭，深不可测」（道光时遵义府志及光绪时正安州志）。
此说明震前在小溪里、罗干溪存在前震现象，当地百姓观察到以后，即刻采取措施，将人畜财物转移到安全地带，这是利用前震现象预防大地震之良好措施。
四、地下水异常
强烈地震发生之前，地下水往往发生异常变化，例如清圣祖康熙七年（公元1668年），山东郯城发生8.5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?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，是日城南渠一晷一夕间，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、色味之改变还留有记载。例如宋哲宗元符三年（公元1100年）二月，淳熙新安志有之：水变赤如流丹，顷之，地势倾动，波沸涌声如雷，层合皆震。另外还有「井水忽浑浊」、「井水变味，甘咸相反」等之记载。
五、气象异常
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、奇异云状等，在史书中都有屡见不鲜的记载，由下面所举的例子中即可见一斑。
清圣祖康熙十八年（公元1679年），三河、平谷八级大地震前，出现了特大炎暑，热伤人畜甚重的热异常。
清高宗乾隆十六年（公元1751年）五月二十五日，云南剑川烦热而气昏惨无风（滇南新语）。
清高宗乾隆三十六年（公元1771年）八月十三日，江苏靖江「大风雨，江潮骤涨，淹没田禾，是夕地震」（咸丰靖江县志）。
明世宗嘉靖三十五年（公元1556年）一月二十三日，陕西华县「天昏惨，及夜半，月色无光」（隆庆华州志）。
清世祖顺治十二年（公元1655年）三月十八日，渭南「夜子丑间，云气弥天，忽大震如雷」（顺治渭南县志）。
清圣祖康熙十九年（公元1680年）九月九日，云南楚雄「自西北起，黑云漫天，声若巨雷，震惊百里」（康熙楚雄府志）。
清高完乾隆二年（公元1737年）八月二日，云南东川「其震前一日，云气山光昏暗如暮，疑其将雨，不知地震也」（雍正东川府志）。
清高宗乾隆五十年（公元1785年）四月十八日，甘肃永昌「初八日（即四月十六日）大风霾拔木，越二日地震」（宣统新通志）。
清仁宗嘉庆二十四年五月十九日（公元1819年七月十日），四川嘉庆「五月霪雨十日，至十九日夜大雨如注，是夜地震，泛水涨数丈」（射洪县志）。
清宣宗道光十年（公元1830年）六月十二日，河北临漳「日方中，色晕热甚」（光绪临漳县志）。
清文宗咸丰六年（公元1856年）六月十日，四川黔江「先数日，日光暗淡，地气蒸郁异常，是日弥甚」（光绪黔江县志）。
其它如「日色昏黄，亭午风霾晦冥，晚不见月」等震例也很多，兹不赘述。至于奇异云状方面，则有民国二十四年，宁夏隆德县志所载：「天晴日暖，碧空晴净，忽见黑云如缕，宛如长蛇，横亘空际，久而不散，势必地震。」没有好久，果然发生地震。今人已证实辐射状云、条带状云、稻草状云、肋骨状云、干涉条纹状云都是地震之前兆，所以叫它们为「地震云」。
六、动物异常
鱼类、鸟类、蛇类、猫、老鼠、狗、牛等对声波和震波之剌激，反应非常灵敏，故地震前，牠们常出现异常反应。对这些动物显现震前异常反应，中国历史上从唐代开始便有记载，例如开元占经地镜篇中有曰：「鼠聚朝廷市衢中而鸣，地方屠裂。」
说明在地震地裂之前，出现了老鼠成群鸣叫的现象。
明世宗嘉靖三十五年（公元1556年）一月二十三日夜，河南郑县内乡「分闻风雨声自西北来，鸟兽皆鸣，已而地震轰如雷」（顺治郑州志）。
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。虞乡县志中曾经明确地指出：「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后，一些震区的中国先民还得到了震前「水陆间生物顿有异象」的认识。例如民国六年三月三十一日，「云南大关地震，震前一个月间，大关鱼类均浮水面，迨地震前数日，河水大涨，河鱼千万自跃上岸」（云南地震从考）。
由以上所述，可见我国历史上关于地震前兆异象的记载，的确非常丰富；而且中国先民还能根据前兆异象，成功地预报、预防了一些地震。例如清文宗成丰五年（公元1855年），辽宁金县地区的中国先民，曾根据地声预报了一次破坏性地震，故宫档案有记载说：
「未震之时，先闻有声如雷，故该处居民早已预防，俱各走避出屋，是以未经压毙多人，只伤男妇子女共七名。」
又前面曾经说过的，清仁宗嘉庆十四年（公元1809年）八月十一日，贵州正安发生强震之前，存在明显的前震活动，在「小溪里、罗干溪忽山动石坠」，当地居民即根据这种前震活动，迅速采取预防措施，把器具牛羊转移到安全地带，「迁毕地摇，房屋倒塌，田土尽翻」（道光遵义府志）。另外，在清仁宗嘉庆二十年（公元1815年），山西平陆发生强烈地震，震前中国先民即曾根据天气异常作了预报。虞乡县志有载：「八月六日阴雨连绵四旬，盆倾檐注，过重阳微晴，十三日大霁，乡老有识者调霪雨后天大热，宜防地震。」
后来，果然「屋舍倾塌」，发生了一次强震。
中国先民预测地震，不仅限于个别的地震前兆；他们还以综合性的观点，对预测地震的所有前兆现象都加以考虑。例如，清高宗乾隆二十年（公元1755年）所写的银川小志，即曾记载清初一位在官府做饭的炊事员，和几位老乡共同综合了预报地震的前兆，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。」
从这一段记载，可以看出中国先民除了认为宁夏地震发生的时间有春冬二季居多的特点外；更重要的是，他们提出了井水变化、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。这种综合性观点是很合乎科学精神的，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，就必须采取各种途径、各种手段，从各个不同角度，将各种观测方法所获得的数据进行综合性分析研究，而不能仅仅根据某种异常现象，就轻易做地震预报。
中国古代的防震和抗震措施
为了减少和避免地震造成的伤亡和破坏，采取防震和抗震措施也是很重要的。中国先民在这一方面也曾经累积了不少的经验，找出一些可行办法和措施。
在房屋抗震方面，中国先民曾经得到很多的切身经验。台湾是中国地震最频繁的一省，古代台湾的中国先民在兴建城市时，即已注意到「台地（指台湾地区）罕有终年不震」这个特点，而采取一定的抗震措施。例如在淡水，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。其它震区的中国先民也有这种经验，例如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。
中国先民在动土兴工，建造房屋、桥梁、高塔、寺庙时，为了要经久耐用和安全可靠，一般很注意地基牢固、建筑物结实，整体性好。特别在多震地区，他们更注意到地震之威胁，慎重考虑这些问题。由中国古代建筑物的考察，我们可以看出中国先民在这一方面的杰出智慧，他们对抗震设计和施工有很丰富的知识。例如，建于宋代的天津蓟县独乐寺观音阁，山西应县高达60多公尺的木塔，和建于隋代的河北赵县，横跨洨水的赵州桥，距今都有一千年左右的历史了。它们都位于地震较多的华北地震区，经过多次不同程度的地震震撼，到现在还巍然屹立，不仅可证明中国先民在建筑技术上的卓越成就，而且也可供作今人研究建筑物抗震性能之用。
大震之后，房屋有的倒塌，有的遭遇到破坏，而且余震不停，生命财产继续受到威胁。在这种情形之下，怎样防震抗震呢？这也是很重要的问题。古书上也记载了不少中国先民的办法，大致是：多以木板、席、茅草等物搭棚造屋或趋避空旷地方，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，例如：「居者惧覆压，编茅为屋」、「于场圃中，戴星架木，铺草为寝所」、「于居旁隙地，架木为棚，结草为芦」等等。这些办法在防震抗灾中，确曾发挥了有效作用。在史书上也有明确的记载，例如清宣宗道光十年（公元1830年）四月二十二日，河北磁县发生7.5级大震，震后余震不止，到五月初七日又发生了一次强余震，「所剩房屋全行倒塌，幸居民先期露处或搭席棚栖（栖）身，是以并未伤毙人口（故宫档案）。由于这些防震抗震的措施，简易安全，行之有效，所以一直沿用至今。
古代中国先民不但有很多震前震后的防震、抗震知识，而且在强震发生来不及跑出屋外的危急时刻，怎样采取应变措施，避免伤亡，也有很宝贵的经验。明世宗嘉靖三十五年（公元1556年）一月二十三日，陕西华县发生8级大震，这一次大震的生还者秦可大，根据他亲身经验和耳闻目睹的事实，写了一本重要的著作──「地震记」，提出了大震应变措施。他说：
「……因计居民之家，当勉置合厢楼板，内竖壮木床榻，萃然闻变，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，当趋避可也。」
在地震预报技术还不理想的今天，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，这在今日防震抗震中，仍然是一件重要的措施。可见四百多年前，秦可大所提出的这个办法很有价值。
结语
综合以上所论，可见古代中国先民在地震测报和防震抗震等方面，都有很卓越的成就。在应付地震这一个严重的自然灾害中，先民做出不少的贡献。古代中国先民的长期奋斗和辉煌成就，告诉吾人，地震不仅可以预测，也可以在震前做好预报和预防工作。
参考文献
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2. 颜沧波 公历1368年～1911年间之中国大地震 中央大学地球物理研究所学刊 第十六号
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4. 徐明同 台湾地区地震活动研究报告 气象学报第十二卷第四期 42～47页 民国五十五年十二月
5. 章鸿钊 地震之研究 地学杂志第四卷第五期、六期、七期 民国十年
6. 笔者数年来所搜集之中国古代之地震纪录
刘昭民现任职于民航局气象中心，为淡江大学、清华大学中国科技史讲座。
