给地下结构做CT——地震科技为山西古建筑排除“脚下”险情

【文化中国行 科技赋能典型案例】

◎本报记者 张盖伦

就在此时此刻，云冈石窟所在山体的顶部，一套短周期地震计，正在和石窟周围其他4套地震计一起，聆听着石窟周边的地脉动。

近日，记者随中国地震局“防震减灾高质量发展进行时”主题采访活动探访山西大同。晨露微凉，历经千年风霜的石窟在脚下静默无声，但人类感觉不到的地脉动背景噪声则一直存在。

“这些地震计做的工作，相当于给地下做CT（计算机断层扫描）。” 山西矿山地震监测研究中心高级工程师殷伟伟介绍，结合山西数字测震台网，它们可实时记录石窟周边振动情况。

云冈石窟保护安全线外仍有少部分煤矿开采区。2024年5月，山西省地震局组织开展云冈石窟地下安全线附近振动实时监测，防范越界开采问题。

殷伟伟打开电脑，展示实时地震记录波形图。运行半年来，这套监测网络记录到了840多个振动事件，振动幅度均未超过文物保护规定阈值。

殷伟伟介绍，通过分析地震波形可以掌握振动的来源和强度，了解施工、爆破和超标振动等的时空分布特征，提升文物保护区及周边环境振动监测预警能力。如果提高台站布设密度，还可对云冈石窟地下三维速度结构进行无损探测，获取文物保护区场地效应和沉积层厚度等数据，为文物地震安全保护工作的科学化、规范化提供新思路。

在山西，地震部门和文物部门这样的合作，正变得越来越多。

截至2023年初，山西现有全国重点文物保护单位531处，总数排名全国第一，其中古建筑420处，占比79%，排名全国第一。

山西是文物大省，历史上也是地震多发地区。著名的曲沃感应寺塔、广胜寺飞虹塔、永济普救寺塔、安邑兴国寺塔都因地震损坏或损毁。“保证地震来临时文物的安全是山西文物保护不可回避的课题。”山西省地震局党组副书记、副局长（主持工作）欧阳承新说。

在山西这片古老土地上，一系列举措推动“地震人”和“文物人”“双向奔赴”：2023年7月，山西省地震局与山西省文物局签署战略合作协议，加强双方在文物抗震保护领域的合作；2023年11月，山西省地震局依托山西省震灾风险防治中心成立文物保护科技创新团队，山西省古建筑与彩塑壁画保护研究院3名专业人员加入；2024年5月，山西省地震局与山西省文物局研究制定文物抗震保护三年行动方案，为构建文物抗震保护运行机制奠定基础……

地震科技借山西诸多古建筑“一双慧眼”，把地下情况看得更为清楚真切。

位于太原的崇善寺建于明朝初期，寺内大悲殿是我国现存最完整的明代早期建筑之一。

52个节点地震仪组成的短周期密集台阵，正在大悲殿及周边开展地下浅部的精细化三维结构探测；5条地质雷达测线、2条多功能电法测线，也帮助描绘出崇善寺地下30米内的地层结构特征。

地震科技正帮助解答文物部门的一个问题——崇善寺脚下有什么？

山西省古建筑与彩塑壁画保护研究院副院长王小龙告诉记者，在2012年的勘察测绘中，文物部门发现崇善寺大悲殿地基存在不均匀沉降。这成为文物人心头的隐忧：什么引起了沉降，还有没有继续沉降的风险？

山西省震灾风险防治中心高级工程师曾金艳介绍，经初步探测，他们已发现崇善寺地下存在不均匀地质体，但它究竟是什么，还需进一步研究。此外，团队还将进一步探究大悲殿在地震作用下的结构响应和损伤机制。太原地铁1号线运行后，他们还会在崇善寺增设环境振动监测设施，监测分析地铁运行的振动对大悲殿结构可能产生的影响，为文物部门开展预防性保护提供依据。

11月24日，欧阳承新向记者透露，他们还将展开更多合作。山西省地震局将在不可移动文物与古建筑结构振动监测、陈列与馆藏文物地震安全、地震预警信息服务等方面发力，提升地震科技对文物保护的支撑与服务能力。文物部门负责人则表示，如果有了更多监测数据，还可以进行古建筑、彩塑、壁画的“地震脆弱性”研究，及时进行精准加固，把文化遗产完整地交给下一代。