建成中国大陆第一个地震观测台
1872年8月(清同治十一年七月),天主教江南代牧区主教郎怀仁(Languillat,法国人,1808—1878)与耶稣会会长谷振声(A.Della Corte,法国人)在上海徐家汇召开会议,决定成立“江南科学委员会”,组织传教士开展科学研究,下设四个分支机构,其一就是建立徐家汇天文台(以下简称天文台)。
1873年7月天文台建成,随即开始天文与气象观测,并直接向海关提供气象服务。1874年4月,天文台又增加一项地磁观测。1904年1月22日,又增置一台日本大森式地震仪,开始进行地震观测,天文台因此成为中国大陆地区的第一个地震观测台。在此之前,大陆的地震都是用文字记录的;在这之后,上海地区的微小地震以及数千里外的强烈地震,地震仪都能记录下来。
图1 徐家汇天文台记录的1913年12月21日云南嶍峨7级地震图
最初从事测震工作的,是法籍耶稣会士田国柱(H.Gauthier)。从1908年开始,华人吴奎宝和周桂平也先后干起了测震。
图2 《中国早期地震台历史地震图鉴(第一卷)》中记载的测震工作人员,经查证,法国人H.Gauthier是田国柱,意大利人E.Gnerzi是龙相齐
天文台从民国十年(1921)开始出版《徐家汇天文台地震记录》,至民国二十一年(1932),共出12册。
从光绪三十年(1904)开始,天文台编辑出版地磁、气象与地震的观测年报(Bulletin Annuel de L'ober Vatlere de Zi-ka-wei),一年一卷,至光绪三十三年,共出四卷。从光绪三十四年改出气象与地震的观测年报,一年一卷,至宣统三年(1911),共出四卷。
黄伯禄编成第一部中文地震地理专著《地震稿》
1906年中,地震台主管田国柱要研究中国地震,但外国学者编辑的几种中国地震目录(实为年表),相互矛盾,不堪采信。田主管便向住在附近的黄伯禄神父(1830—1909)求助,请他新编一部中国地震目录(年表)。
黄神父时任主教神学顾问兼秘书,此前已出版十多种中文著作与五种法文著作,曾获1899年“儒莲奖”,是驰名中外的汉学家。当时他虽已年满76周岁,依然身体康健,头脑清楚。他毫不推辞,慨然应允。
图3 1905年的黄佰禄
大约到1907年底前后,黄神父已查阅中国通史类古籍46种,省、府、州、厅、县等地方志344种,摘录其中的地震史料,汇编成《地震稿》八册:第一册为周至明代的地震、山崩、建都年表;第二册为陕西、甘肃地震年表;第三册为山东、山西、河南地震年表;第四册为江苏、安徽地震年表;第五册为江西、浙江地震年表;第六册为直隶、盛京地震年表;第七册为湖北、湖南、广东、广西地震年表;第八册为云南、贵州、福建、四川地震年表。
各省地震年表均由所辖府、直隶州、州、厅、县的地震年表组成,19省共收录地震(含山崩)史料5809条次。其中,时间最早的是夏桀五十二年(公元前1767),最晚的是清光绪二十二年(1896),时间跨度长达3663年。
这是中国学者编辑的第一部地震地理专著,为研究中国地震的地理分布提供了比较完整的基础资料,黄伯禄因此成为中国近代地震科学研究的开山祖师。
出版第一部法文中国地震地理专著
黄神父编成《地震稿》后,又花了将近两年的时间,把所有地震的农历日期全部换算为公历日期(1582年10月前的同时算出儒略历日与格列历日),将历史地名统统归化为清代地名,把千余个省、府、州、厅、县的中文名译为法文名,还一一查出了各府城、州城、厅城、县城的经纬度数,然后将19省地震年表一律改编为表格形式,一地一震编一号,19省连续编号,共编5793号(其中有3个重号,实为5796号)。1909年10月7日,黄神父把法文稿本《中国重大地震目录》(Catalogue des tremblements de terre signales en Chine)第一卷的校对稿,交给了田主管,竟于次日悄然去世了。
当年12月《圣心报》刊发的《黄斐默司铎传》里说明了其死因:“今年正月,因事赴沪,急步而踬,自是卧床不复起,延至八月二十五日酉刻,寿终于徐汇院中,享年八十有一。”
由此可知,法文稿本《中国重大地震目录》第一卷是黄神父卧床期间完成的,此书成为他最后一部著作,他也成了为地震科学研究献出生命的第一位中国学者!
黄神父去世还不到一个月,法文稿本《中国重大地震目录》第一卷,便以《汉学丛书》第28号,由土山湾印书馆出版了(图4),黄神父若在天堂有知,一定会喜笑颜开!
图4 《汉学丛书》28号《中国重大地震目录》第一卷封面
出版第一幅中国地震城市分布图
法文版《中国重大地震目录》第一卷出版后,田国柱神父花了将近四年的时间,对黄神父的第二卷遗稿做了许多增补与修订,于1913年10月,以《汉学丛书》第28-2号,也由土山湾印书馆出版。
第二卷的内容包括一幅《中国地震城市分布图》、前言(田国柱作)、引用书提要(管宜穆神父编辑)、地震说明、附件1(增补的参考书目和增补的地震)、附件2(12次地震的中文记载及其法文译文)。
《中国地震城市分布图》的比例尺约为1:670万,图中用不同的图形符号标出了各省的省城(为回字形)、府城(为正方形)、直隶州城(为菱形)、州城(为长方形)、县城(为圆中一点),每城在第一卷中的序号及地震次数也标在该城旁边(图5)。此图未说明绘制者,估计为田国柱神父,绘制时间应在1913年10月第二卷出版之前。
图5 《中国地震城市分布图》及局部(图中虚线为省界,实线为府界)
《地震说明》是第二卷的主体,是按公历年、月、日顺序排列的中国地震年表;每条地震说明均包含五项:编号、日期(公历日期和农历日期)、地点、震情与灾情、引用书代号。
《地震说明》中共附插图139幅:1幅1668年7月25日山东沂州府大地震的等震线图、112幅受震地点分布图、13幅中国与日本地震活动图、13幅意大利破坏性地震图。被说明的地震增至近3700次,但最后编号却仅为3322(号少震多的原因,是一号两震、三震、四震者很多)。
1668年7月25日(康熙七年六月十七日)山东沂州府大地震(现称郯城大地震、现定震级8.5)等震线图(图6),是中国最早的一幅等震线图,较1917年1月24日安徽霍山地震等震线图(中华民国农商部地质调查所绘制)至少早了4年;较国家地震局地球物理研究所、复旦大学中国历史地理研究所主编《清时期中国历史地震图集》(中国地图出版社,1990年)中的1668年7月25日山东莒县-郯城地震等震线图,早了77年。
图6 1668年7月25日山东沂州府大地震等震线图(图中虚线注记等震线,无注记者为省界;实线为海、湖岸线与河流,自上而下为海河、大运河、黄河、长江;带箭头的十字为比例尺;不同方向的箭头或是地声的传播方向;双线似为构造线;法文注记为省名,自上而下为直隶、山西、山东、江苏、河南、安徽、湖北、浙江、江西;图边数字上下为经度数,左右为纬度数)
此图中用虚线画出Ⅵ-Ⅹ度5条等震线,有两个单独闭合的Ⅹ度区(据罗西-弗瑞尔烈度表)。绘制者也未署名,估计也是田国柱神父。
出版第一篇中国地震的研究成果
第二卷的《前言》长约一万余字,署名作者为田国柱神父。它实为田神父的研究成果,其中把中国地震活动分为三大期:公元1—633年为第一期,有地震413次;634—1266年为第二期,有地震375次;1267—1899年为第三期,有地震2935次。田神父还进一步把三大期细分为54个小期,每小期35年,并分别统计了每小期的地震次数,还绘制了一幅曲线图。
田神父还分别统计出19省和全国的地震月频次,并绘制了曲线图,想从中找出中国地震活动的月规律(图7)。
图7 田国柱绘制的各省地震月频次曲线(I—XX分别代表陕西、甘肃、山东、山西、河南、江苏、安徽、江西、浙江、直隶、盛京、湖北、湖南、广东、广西、云南、贵州、福建、四川、全国)
田神父还分别研究了上海、北京、福州、昆明等地每月地震次数与当地月降雨量的相关性,并绘制了曲线图(图8)。
图8 田国柱绘制的月降雨量与月地震次数的对比曲线图(Ⅰ-昆明,Ⅱ-Hong-kong?,Ⅲ-福州,Ⅳ-上海,Ⅴ-北京;A-8月,D-12月,J-6或7月,S-9月,O-10月)
田神父除了提出中国地震活动有盛(多)、衰(少)变化的大周期(633年)与小周期(35年)之外,再没有发现其它有价值的规律。
10年后,中国第一位地质学博士翁文灏(1889—1971)指出了田神父研究方法的缺陷:“不问烈度如何,而一惟震动次数之是凭,所得结果,终恐难得真像。”
翁博士一箭中的:地震发生次数最多之地和最多之时,并不一定是地震最烈之地及最烈之时。
1906年,翁文灏自徐汇公学毕业后,考入震旦学院。1908年秋通过考试,获得官费留学比利时。1913年获鲁汶大学地质学博士学位后回国,到北京工商部地质研究所任教。
1920年12月16日,甘肃海原(今属宁夏)发生8.5级巨震,死亡23万余人。翌年4月中,以翁博士为首的6人(农商、内政、教育三部各2人)小组奉命前往震区考察。考察前后,两卷法文版《中国重大地震目录》,成为翁博士最主要的专业参考书。《科学》1922年第6卷第12期发表的翁编《甘肃地震表》,其中有83条都特别注明是“法文表未载”。
“法文表”是翁博士对法文版《中国重大地震目录》第一卷中“甘肃地震年表”的简称。由此可见,翁编《甘肃地震表》时,不仅参考过“甘肃地震年表”,而且还与之做过逐条比对,并且发现了其中的一些错误。翁博士明确指出公元128年“汉阳地震”地点不对:“按此汉阳,法文表误为湖北之汉阳,实在陇西,今伏羌、西和等县属之。张衡《四愁诗》曰‘吾所思兮在汉阳,欲往从之陇坂长’,即是明证。”
翁博士受到法文版《中国重大地震目录》的启发,将中国地震活动地区归纳为一些“地震带”:中国地震在“三千数百次中,仅有250余次可以约知其震中;凡此震中,其位置皆不期而集中于一定地带,在此带中震中密集,除此带外,则震中殆绝无,若是者名之地震带。地震带之地质构造皆有其共同之点,此共同之地质构造,实为发生地震之原因。共同点为何?一曰:地震带皆有重大断裂;二曰:发生大地震之断裂,皆时代较新者,即在第三纪或第四纪之初;三曰:水平动断层与上下动断层皆能发生地震,惟地震分布似与摺曲山脉无关。此数律是否能适用于全球?吾不敢知,在吾中国,则似历历可徵焉。”
翁博士进一步划分出16处地震带,并绘制了《中国地震区分布图》,此图显然与《中国地震城市分布图》有着渊源关系。
为鹫峰地震台培训测震技术员
1929年中,我国自建的北平西山鹫峰地震台还在施工中,地质调查所所长翁文灏就通过著名物理学家叶企孙(1898—1977)和吴有训(1897—1977),招聘李善邦(1902—1980)为该台的主管。李善邦,1925年毕业于国立东南大学(今南京大学)物理系,但并无测震专业技术,翁所长便派他到徐家汇地震台学习测震技术。半年后,鹫峰地震台竣工。1930年春,从德国进口的测震仪器运到。李善邦遂结束在徐家汇地震台的学习,回到鹫峰地震台,在吴有训先生的指导下,开始安装、调试测震仪器,后于当年9月开始记录地震。
鹫峰地震台在李善邦的主持下,成绩卓著,闻名遐迩,很快就与世界许多著名的地震台建立了业务联系,李善邦也逐渐成长为驰名中外的地震学家。
综上所述,称上海徐家汇为中国近代地震科学的发源地,名正言顺,名副其实。
参考文献
1.黄伯禄:《中国重大地震目录第一卷》,上海土山湾印书馆,1909年。
2.黄伯禄等:《中国重大地震目录第二卷》,上海土山湾印书馆,1913年。
3.翁文灏:《地震》,商务印书馆,1934年。
4.谢毓寿、蔡美彪主编:《中国地震历史资料汇编第三卷(下)》,科学出版社,1987年。
5.李学通:《书生从政——翁文灏》,兰州大学出版社,1996年。
6.高继宗:《地学大师翁文灏(上、下)——纪念翁先生诞辰120周年》,城市与减灾,2010年第1、2期。
7.张伟、张晓依:《遥望土山湾——追寻消逝的文脉》,同济大学出版社,2012年。
8.高继宗等:《详解法文版〈中国地震年表〉》,城市与减灾,2015年第4期。
9.高继宗等:《中国近代地震科学研究始于光绪末年》,国际地震动态,2018年第1期。
(作者系原中国地震应急搜救中心高级工程师)
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