汶川8_0级地震HRT波地震短临波动前兆及_省略_预测方法_关于实现强震短临预测
对汶川8.0级地震前四川地区地电地磁观测异常的分析与思考
第2期(总第135期)2010年6月 四 川 地 震EAR THQUAKE R ES E AR C H I N S ICHUAN No 12J une 2010收稿日期作者简介程万正(5),男,研究员,主要从事地震学和地震预报的研究1z z@6311对汶川810级地震前四川地区地电地磁观测异常的分析与思考程万正,任越霞,吴小平(四川省地震局预报研究所,四川 成都 610041)摘要:研究了汶川810级地震前四川地区模拟和数字地电、地磁类观测资料。
四川地区地电6台站的26测项模拟观测,在汶川810级地震前仅出现1项中期异常,异常台站比1/6=0117;异常测项比为1/26=0104。
对“九五”到“十五”期间四川地区数字化改造或数字地电观测资料,没有分析检测出异常项。
四川地区6个台的地磁垂直分量整点值的日变形态在震前2天出现波谷分裂的异常现象,由于平时出现此类异常频繁,若用于预测无统计学的显著意义。
可见汶川810级地震前四川地区地电和地磁类观测资料结果出现的异常现象比例是极低的。
同时对疑似或有争议的异常测项进行分析说明,对汶川810级地震前电磁类异常少的原因进行了讨论。
关键词:地电;地磁;观测异常;疑似异常;汶川地震中图分类号:P315172 文献标识码:A 文章编号:1001-8115(2010)02-0001-09汶川810级地震后,四川地区地电、地磁类固定台站观测资料和前兆异常的分析受到地震前兆观测和分析预测人员的广泛关注。
四川地区地电及大地电场观测项有62项,其中地电观测26项,含视电阻率和自然电位。
另外未纳入四川省地震局前兆数据库的PS100观测18项。
这些地电类观测点分布于鲜水河断裂带、龙门山断裂带和安宁河、则木河断裂带附近的地区。
持续观测时间,地电模拟台已监测约30年,“九五”、“十五”地电台观测时间较短,各台观测时间不等。
本文研究了汶川810级地震前四川地区地电、地磁类观测资料,分析给出了可能观测到的前兆异常项。
汶川８．０级地震宁夏前兆异常回顾与同震响应特征分析
第４４卷㊀第１期２０２２年１月地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报C H I N A E A R T H Q U A K EE N G I N E E R I N GJ O U R N A LV o l ．４４㊀N o ．１J a n u a r y,２０２２㊀㊀收稿日期:２０２０Ｇ０８Ｇ０７㊀㊀基金项目:宁夏回族自治区重点研发计划重大(重点)项目(２０１８B F G ０２０１１);宁夏地震局壳幔结构与孕震环境研究创新团队(C X ２０１９Ｇ３);宁夏地震局地下流体监测与应用研究创新团队(C X ２０１９Ｇ２);宁夏自然科学基金项目(２０２０A A C ０３４４２)㊀㊀第一作者简介:王晓涛(１９９０－),男,宁夏灵武人,硕士,工程师,现主要从事地震地下流体及地震预报等方面的研究.E Ｇm a i l :２３２０８２８２７＠q q．c o m .王晓涛,马禾青,崔瑾,等．汶川８．０级地震宁夏前兆异常回顾与同震响应特征分析[J ]．地震工程学报,２０２２,４４(１):１９２Ｇ２０２．D O I :１０．２００００/j．１０００Ｇ０８４４．２０２００８０７００１WA N G X i a o t a o ,MA H e q i n g ,C U I J i n ,e t a l ．R e v i e wo f p r e c u r s o r a n o m a l i e s a n d c o s e i s m i c r e s p o n s e c h a r a c t e r i s t i c s i nN i n gx i a a r Ｇe ab e f o r eW e n c h u a n M S ８．０e a r t h q u a k e [J ]．C h i n aE a r t h q u a k eE n g i n e e r i n g J o u r n a l ,２０２２,４４(１):１９２Ｇ２０２．D O I :１０．２００００/j．１０００Ｇ０８４４．２０２００８０７００１汶川８．０级地震宁夏前兆异常回顾与同震响应特征分析王晓涛,马禾青,崔㊀瑾,李国斌,丁风和(宁夏回族自治区地震局,宁夏银川７５０００１)摘要:对２００８年５月１２日四川汶川８．０级地震前宁夏地区出现的前兆观测异常进行回溯性分析,从大地震的孕育范围与地震前兆的发展阶段分析认为这些观测异常可能与汶川８．０级地震有关.宁夏地区数字化流体与形变观测资料出现了不同程度的同震响应变化,对比分析其同震响应特征,结果显示宁夏地区前兆观测对汶川８．０级地震表现出南北分区特征.前兆观测异常的出现与同震响应变化的形态特征,反映出了汶川８．０级地震从孕震阶段到发震时刻宁夏地区的应力Ｇ应变状态的变化过程.关键词:汶川８．０级地震;前兆异常;同震响应;宁夏地区中图分类号:P ３１５．７２㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:１０００Ｇ０８４４(２０２２)０１－０１９２－１１D O I :１０．２００００/j．１０００Ｇ０８４４．２０２００８０７００１R e v i e wo f p r e c u r s o r a n o m a l i e s a n d c o s e i s m i c r e s po n s e c h a r a c t e r i s t i c s i nN i n gx i a a r e ab e f o r eW e n c h u a n M S ８．０e a r t h qu a k e WA N G X i a o t a o ,MA H e q i n g ,C U I J i n ,L IG u o b i n ,D I N GF e n gh e (N i n g x i aE a r t h q u a k eA g e n c y ,Y i n c h u a n７５０００１,N i n gx i a ,C h i n a )A b s t r a c t :T h i s p a p e r m a d ear e t r o s p e c t i v ea n a l y s i so nt h e p r e c u r s o r y ob s e r v a t i o na n o m a l i e s i n N i n g x i a a r e ab e f o r et h e W e nc h u a n M S ８．０e a r t h q u a k eo n M a y １２,２００８．F r o mt h es e i s m o ge n i c r a n g e of l a rg e e a r th q u a k e s a n d t h ed e v e l o p m e n t s t a g eo f e a r t h q u a k e p r e c u r s o r y,i t i s c o n s i d e r e d t h a t t h e s e o b s e r v a t i o na n o m a l i e sm a y b e r e l a t e d t o t h eW e n c h u a n M S ８．０e a r t h q u a k e ．T h e d a t a o f d i g i t a l f l u i d a n dd e f o r m a t i o no b s e r v a t i o n i nN i n g x i aa r e ao c c u r r e dd i f f e r e n td e gr e e so f c o s e i s m i c r e s p o n s e c h a n g e s ．T h e c h a r a c t e r i s t i c s o f c o s e i s m i c r e s p o n s ew e r e c o m p a r e d a n d a n a l y z e d ,a n d t h e r e s u l t s i n d i c a t e d t h a t t h e p r e c u r s o r y o b s e r v a t i o no f t h e W e n c h u a n M S ８．０e a r t h q u a k e i nN i n gx i a Copyright©博看网 . All Rights Reserved.h a v en o r t hＧs o u t hr e g i o n a lf e a t u r e s．T h e p r e c u r s o r y o b s e r v a t i o n a n o m a l i e sa n d m o r p h o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f c o s e i s m i c r e s p o n s e i n t h i s s t u d y r e f l e c t t h e c h a n g e p r o c e s s o f s t r e s sＧs t r a i n s t a t e i nN i n g x i a a r e a f r o mt h e p r e p a r a t i o n s t a g e t o t h e o c c u r r e n c e o fW e n c h u a n M S８．０e a r t h q u a k e．K e y w o r d s:W e n c h u a n M S８．０e a r t h q u a k e;p r e c u r s o r a n o m a l y;c o s e i s m i c r e s p o n s e;N i n g x i a a r e a０㊀引言２００８年５月１２日１４时２８分４秒发生了汶川８．０级地震,震中位于３１．０１ʎN,１０３．４２ʎE,是新中国成立以来震级最高㊁破坏最重㊁影响最大的地震之一.汶川地震后一些学者针对此次地震开展了大量研究工作,如对汶川地震前测震㊁流体㊁形变㊁电磁４大学科的异常进行了回顾分析[１Ｇ２],对震前可能的短临㊁中期和长期地震活动异常现象进行回溯性研究[３Ｇ５],对地震引起的同震地下水响应与同震形变响应的特征及机理进行了研究[６Ｇ７].汶川地震虽已过去１０余年,前兆异常特征依旧是学者最为关注的问题.基于对中国震例和已有研究成果的总结,前人就汶川地震前的异常空间分布特征㊁时间进程特征以及不同震级对应的异常类型和异常震中距的讨论较多.地下流体方面,晏锐等[８]认为汶川地震前,在南北地震带上有４６项地下流体学科观测测项存在异常变化,而四川省内井水位出现异常的有攀枝花㊁会理和德阳三口井.程万正等[９]较全面地分析了汶川地震前四川地区的前兆异常,认为出现地下水位异常的井有４口,分别为蒲江㊁德阳㊁泸州和小金井.车用太等[１０]的研究表明,汶川地震前四川省境内的地下流体异常有９项,其中水位异常有川１１井㊁川０８井和川１３井３项.张立等[１１]分析了汶川地震前云南地区地下流体典型前兆异常,认为滇东北及邻区水富㊁渔洞两口井的水位异常与汶川地震的孕育及发生有关.张小涛等[１２]对汶川地震前兆异常的时空演化过程进行了力学分析.付虹等[１３]对汶川地震前云南地区显著前兆观测异常进行了分析.范雪芳等[１４]对汶川地震前典型流体中期前兆异常进行了初步研究.王小娟等[１５]对汶川地震地下流体异常进行了系统分析.断层形变方面,周硕愚等[１６]对汶川８．０级地震前断层形变异常与其他大震进行了比较研究.薄万举等[１７]对汶川８．０级地震的断层形变前兆进行了系统分析.朱航等[１８]对耿达短水准在汶川８．０级地震前后的观测资料进行了重新分析并否定了该异常与汶川地震的关系.陈长云等[１９]统计了汶川地震震前跨断层异常的空间分布,结果显示震前数年内出现了一批跨断层形变趋势异常,中短期异常数量偏少,这些异常场地主要分布在鲜水河断裂带㊁龙门山断裂带㊁西秦岭构造区和祁连 海原 六盘山断裂带上,异常场地震中距最远达１１５０k m.宏观现象方面,许敦煌[２０]对汶川地震震区进行了２０余天的现场调查,调查说明汶川地震前确实存在一定数量和领域宽广的宏观异常现象.严武建等[２１]对汶川８．０级地震前后陇南地区地震宏观异常进行了调查及分析.张小涛等[２２]对汶川地震前后出现的宏观异常现象进行了收集整理,对宏观异常的映震机理以及在地震预测可能发挥的作用等问题进行了讨论.«中国震例»对汶川８．０级地震前四川省内及全国其他单位提出的主要前兆异常进行梳理,包括地下流体异常㊁定点形变异常㊁地磁地电异常[１].这些异常主要集中在四川㊁云南㊁甘肃㊁青海㊁陕西等区域.另外汶川８．０级地震的发生不仅导致震中及附近地区井水位发生变化,而且还引起中国大陆大范围的前兆测项的同震响应变化,较为显著的是井水位与形变观测的同震响应.前人对同震响应的研究大多集中在响应的特征及其机理解释等方面,如张昭栋等[２３]应用５口井井水位的震荡曲线计算了含水层的导水系数,并对导水系数和井水位对地震波的响应进行了统计研究,结果表明,水井含水层的导水系数越大井水位对地震波响应的幅度越大,响应的次数越多.刘成龙等[２４]对三峡井网地下水位对汶川地震响应的初步研究表明,灰岩岩溶承压含水层中的井水位同震响应幅度明显大于闪长岩裂隙含水层中的井;同样是闪长岩裂隙含水层,井Ｇ含水层系统导水系数大的井同震响应幅度较大.牛安福等[６]通过研究形变同震响应的分布特征,给出面波响应延迟时间㊁响应幅度等与震中距及震级的关系.张创军等[２５]依据乾陵地震台数字化形变观测资料,系统探讨同震形变响应的物理特征.尹宝军等[２６]分析了汶川地震及其强余震引起的唐山井水位同震响应特征.综上所述,不同研究者针对汶川８．０级地震的前兆异常㊁宏观异常及同震响应开展了多方面的研３９１第４４卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王晓涛,等:汶川８．０级地震宁夏前兆异常回顾与同震响应特征分析㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Copyright©博看网 . All Rights Reserved.究,为提高对汶川８．０级地震前兆的认识水平提供了参考.但迄今为止对于宁夏观测资料在汶川８．０级地震前与震时的变化缺乏系统的分析总结,因此本文拟全面总结汶川地震前宁夏境内出现的显著前兆观测资料变化,震时水位与形变出现的同震响应,并阐述这些变化与现象是否可能与汶川地震的孕育及发生有关.１㊀汶川８．０级地震前宁夏地区显著前兆观测异常本文重新分析处理了汶川地震前宁夏地区的所有前兆观测资料,并对震前提出的异常进行了再研究,并遵循«中国震例»给出的异常判定原则:(１)无人为或环境干扰(如观测仪器更换㊁环境改造㊁外界抽注水等);(２)具有年动态变化特征;(３)测项效能评估为A㊁B类.汶川地震震中距离宁夏最北端约９８０k m,最南端约５４０k m.震前宁夏前兆观测资料出现过一些趋势变化,分别是红果子跨断层短水准㊁苏峪口跨断层短水准和海原甘盐池井水位,这些变化分别出现在宁夏的北㊁南部.这些异常与汶川地震是否有关是我们分析总结的重点.宁夏地区的甘盐池井水位和跨断层水准资料分别于２００２年１１月与２００３年３月起出现了趋势性转折变化,排除人为干扰㊁环境干扰㊁仪器本身不稳定等因素造成异常变化的可能性外,并对以往强震前这些测项的观测资料变化情况进行了分析,综合认为这些异常变化与汶川８．０级地震有关,具体如下.１．１㊀跨断层短水准异常红果子短水准场地位于石嘴山红果子沟附近,海拔１２２７m左右,场地横跨贺兰山东麓断裂带北段的红果子断层,该断层走向N N E,倾向S E,倾角７０ʎ,为全新世张扭性断层,年均变化速率为０．０８mm/a[２７].场区由８个基本水准点组成,形成１条测线和１个闭合测环,总长度１０４０m,其中测线和测环Ⅱ㊁Ⅴ测段与断层正交.图１(a)㊁(c)是红果子图１㊀宁夏红果子跨断层短水准场地观测曲线F i g．１㊀T h e o b s e r v a t i o n c u r v e s o fH o n g g u o z i a c r o s sＧf a u l t s h o r t l e v e l i n g s i t e i nN i n g x i a４９１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２２年Copyright©博看网 . All Rights Reserved.短水准测线㊁测环第I I段１９８５ ２０１２年的原始观测曲线.红果子短水准场地观测资料具有冬春高㊁夏秋低的年变规律,并存在长趋势变化.自２００３年３月起,红果子测线与第Ⅱ测段观测资料均出现破年变变化,未出现正常的夏低冬高变化特征.原始观测数据年均值去除线性趋势曲线[图１(b)㊁(d)]显示,红果子测线与第Ⅱ测段观测年均值于２００３年加速转折下降且偏离均值线,汶川地震后恢复到正常动态.该现象在１９８７ １９８８年宁夏灵武２次５．５级地震和２０００年甘肃景泰５．９级地震前均出现过,汶川８．０级地震前的低值幅度更为显著且持续时间更长.苏峪口短水准场地横跨贺兰山东麓断裂带中段苏峪口外断层,为全新世张扭性断层,年均变化速率为０．０６mm/a[２７],场地布设一个闭合测环,总长度５４０m,其中测环Ⅱ㊁Ⅴ测段横跨断层,场地跨距较小,变化量级不显著.图２(a)㊁(c)是苏峪口短水准场地第Ⅱ测段与第Ⅴ段１９８５ ２０１３年的原始观测曲线,观测资料具有冬春高㊁夏秋低的年变规律,并存在长趋势变化.同样自２００３年３月起,苏峪口第Ⅱ测段与第Ⅴ测段观测资料出现破年变变化,未出现正常的夏低冬高变化特征.原始观测数据年均值去除线性趋势曲线[图２(b)㊁(d)]显示,苏峪口第Ⅱ测段观测年均值于２００３年加速转折下降,第Ⅴ测段观测年均值加速转折上升,均偏离均值线,汶川地震后恢复到均值线附近.同样,该现象在１９８７ １９８８年宁夏灵武２次５．５级地震和２０００年景泰５．９级地震前出现过,汶川８．０级地震前的低值幅度更为显著且持续时间更长.图２㊀宁夏苏峪口跨断层短水准场地观测曲线F i g．２㊀T h e o b s e r v a t i o n c u r v e s o f S u y u k o ua c r o s sＧf a u l t s h o r t l e v e l i n g s i t e i nN i n g x i a㊀㊀上述两个场地的观测异常在«宁夏回族自治区２００５年度地震趋势研究报告»中提出,异常变化最终于２００９年恢复正常,即汶川地震发生之后.两个测量场地跨越的断层为张扭性断层,因此跨断层测段(线)测量数据的正常变化趋势应当表现为继承性特征.以往的研究表明当数据出现逆继承性变化特征时往往意味着中强以上地震的孕育及发生[２７].汶川８．０级地震前红果子与苏峪口短水准５９１第４４卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王晓涛,等:汶川８．０级地震宁夏前兆异常回顾与同震响应特征分析㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Copyright©博看网 . All Rights Reserved.场地均出现了逆继承性变化现象,分析认为这两个场地的异常作为汶川地震前的长期趋势背景异常较为合理.１．２㊀甘盐池井水位异常海原甘盐池井位于宁夏海原县境内,构造上位于海原左旋走滑断裂内部的拉分盆地中,处在西华山北麓NW向活动性很强的大断裂带上.该井距离汶川地震震中约６６０k m.甘盐池井水位自观测至１９９９年年变动态规律性强,每年３月出现最低值,９月出现最高值,年变幅度１０c m左右,总体表现为趋势下降的年变形态(图３).２００２年１１月起甘盐池井水位出现趋势上升,年变形态完全被打破,直至２００７年５月之后恢复正常年动态变化.汶川地震发生在正常年变形态恢复后.甘盐池井水位２００２年１１月后的趋势性转折变化在«宁夏回族自治区２００４ ２００８年度地震趋势研究报告»中均列为异常.图３㊀海原干盐池井水位日均值曲线F i g．３㊀C u r v e o f d a i l y m e a nv a l u e o fG a n y a n c h iw a t e r l e v e l i nH a i y u a n㊀㊀对海原甘盐池井原始水位观测资料进行梳理分析,结果显示该测项资料破年变持平和上升异常对青藏块体东北缘的６级以上地震有一定的对应关系.海原甘盐池井１９９０年年初水位变化打破年变规律,４月水位没有出现上升变化,当年４月距该井约４８０k m处发生了青海共和７．０级地震,１０月距该井约１６０k m处发生了甘肃景泰６．２级地震,震后恢复年变.１９９９年打破年变规律,２０００年水位有所恢复,在恢复过程中发生了２０００年６月甘肃景泰５．９级地震.该测项资料异常特征主要以破年变为主,异常出现后１年内发震.陆明勇等[２８]的研究表明在地震孕育过程初期,构造应力缓慢增强将使岩体所含裂缝闭合,地壳发生变形,从而改变岩体的空隙率及相应的孔隙压力和渗透率,导致观测井水动力状态或条件的变化,由此引起地下流体长趋势动态异常变化,如地下水位.随着地震孕育的进行,构造应力缓慢增强并向未来震中聚集,从而造成在此过程中地下流体长趋势动态异常变化向震中迁移.按此理论甘盐池井水位自２００２年１１月起出现的趋势性转折变化符合地下水位异常空间分布规律特征,是汶川８．０级地震孕震期外围的长期趋势异常.２㊀汶川８．０级地震宁夏前兆观测资料同震响应汶川地震时,宁夏前兆观测资料的同震响应较为显著,主要表现在流体和形变测项.其中地下水位共１８个测项,１００％出现同震变化;地下水化学共１８个数字化测项,１００％出现同震变化;形变学科共３０个测项,１００％出现同震变化.恢复时间不尽相同,最晚的于２００８年６月１ ２日恢复.本文对宁夏地区的数字化水位㊁形变等观测资料的同震响应特征进行了分析,详尽地描述了震时各测项的震中距㊁初动方向㊁最大响应幅度及响应形态等特征.２．１㊀数字化水位观测资料同震响应分析宁夏地区流体观测资料对汶川８．０级地震较为突出的同震响应表现在井水位测项.地下水同震效应是地震波在传播路途中,沿途井孔含水层发生应变而引起的变化,一般以弹性形变为主.多年观测结果表明,宁夏地区８口井水位年动态背景平稳,地震波到达后,很快出现一个最大振幅的上下脉冲,其后水位持续上下振荡,在振荡过程伴随出现阶变.宁夏地区所有的数字化水位观测仪器均记录到了此次地震,井水位表现出了显著的同震响应及震后恢复特征(图４).其特征如下:(１)从初动方向来看,除了平罗１３６井与灵武大泉井水位初动方向为上外,其余井水位的初动方向为下.(２)各井水位的响应形态主要为上阶跃型㊁下阶跃型及振荡型.与初动方向类似.表现为上阶跃动态特征的井分别是平罗１３６井和灵武大泉井;表现为振荡型动态特征的井是中卫倪滩井;宁夏南部地区的４口井(海原甘盐６９１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２２年Copyright©博看网 . All Rights Reserved.池井㊁海原红羊井㊁海原郑旗井与西吉王民井)均为下阶跃型,各井的响应变化形态具有一定的区域性特征.(３)水位的响应幅度与震中距并没有呈现明显的规律性,最大达４０c m,小的不足５c m,相差８倍以上.汶川地震发生后２０分钟,水位变化逐渐趋于平稳.(４)各井的响应后效特征各不相同,主要表现为缓升型㊁缓降型㊁完全恢复型及阶升型.各井水位的同震响应变化特征列于表１.图４㊀宁夏数字化水位同震变化曲线(２００８Ｇ０５Ｇ１２)F i g．４㊀C o s e i s m i c v a r i a t i o n c u r v e s o fN i n g x i ad i g i t a lw a t e r l e v e l(２００８Ｇ０５Ｇ１２)表１㊀宁夏数字化观测井水位同震变化参数T a b l e１㊀C o s e i s m i c v a r i a t i o n p a r a m e t e r s o fN i n g x i ad i g i t a l w a t e r l e v e l测项井含水层岩性震中距/k m初动方向响应形态类型最大响应幅度/c m响应后效特征平罗１３６井水位细砂岩９２０＋上阶跃型１１．０缓降型银川胜利井水位粉细砂８６０－下阶跃型１８．８缓升型灵武大泉井水位泥砂岩８２０＋上阶跃型９．０缓降型中卫倪滩井水位砂砾岩Ｇ泥质砂岩７４０－振荡型１８．０完全恢复型海原甘盐池井水位角砾㊁卵石６６０－下阶跃型５．０缓升型海原郑旗井水位砂岩６５０－下阶跃型８．０缓降型海原红羊井水位砂岩Ｇ砂砾岩６２０－下阶跃型４４．３阶升型西吉王民井水位第三系砂岩５８０－下阶跃型５．７缓升型备注:１㊁ ＋ 表示初动方向向上, － 表示初动方向向下.２．２㊀数字化形变观测资料同震响应分析汶川大地震发生时,宁夏地区各类数字化倾斜仪与应变仪均不同程度地记录到了汶川大地震形变波,观测资料表现出了显著的同震响应及震后恢复特征.２．２．１㊀倾斜仪宁夏地区倾斜类仪器包括石英摆倾斜㊁水管倾斜㊁垂直摆倾斜及钻孔倾斜,分别采用S QＧ７０D型石７９１第４４卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王晓涛,等:汶川８．０级地震宁夏前兆异常回顾与同震响应特征分析㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Copyright©博看网 . All Rights Reserved.英水平摆㊁D S Q水管仪㊁V S垂直摆和C Z BＧ２A型钻孔倾斜仪进行数据记录.观测资料的同震变化(图５,表２)具有以下特征:(１)从同震变化形态上看,可分为４类:上阶跃型㊁下阶跃型㊁振荡型㊁阶跃Ｇ振荡图５㊀宁夏数字化倾斜仪同震变化曲线(２００８Ｇ０５Ｇ１２)F i g．５㊀C o s e i s m i c v a r i a t i o n c u r v e s o fN i n g x i ad i g i t a l t i l t i n s t r u m e n t(２００８Ｇ０５Ｇ１２)表２㊀宁夏数字化倾斜仪同震变化参数T a b l e２㊀C o s e i s m i c v a r i a t i o n p a r a m e t e r s o fN i n g x i ad i g i t a l t i l t i n s t r u m e n t观测类型台站名称观测分量震中距/k m初动方向最大幅度/(１０－３ᵡ)同震响应特征倾斜石嘴山正谊关银川小口子海原小山泾源卧龙山水管倾斜N S向水管倾斜E W向水管倾斜N S向水管倾斜E W向石英摆倾斜N S向石英摆倾斜E W向钻孔倾斜N S向钻孔倾斜E W向水管倾斜N S向水管倾斜E W向垂直摆倾斜N S向垂直摆倾斜E W向９７０８８０６５０５７０＋２６１８振荡型－１７６８振荡型＋４９．４振荡型－１１０振荡型＋∗振荡型－∗振荡型－２１３６振荡Ｇ下阶跃型－１７３６振荡Ｇ上阶跃型－１７２振荡型－１１１２下阶跃型－２４４下阶跃型－２６８下阶跃型备注:１㊁倾斜观测量单位为mm;２㊁ ∗ 表示观测数据超限;３㊁初始方向向上为 ＋ ,向下为 － .８９１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２２年Copyright©博看网 . All Rights Reserved.复合型,其中石嘴山㊁银川水管倾斜仪的N S 向与E W 向同震变化为振荡型;泾源垂直摆倾斜仪的N S 向与E W 向为阶跃型;海原钻孔倾斜N S 向与E W向表现为振荡Ｇ阶跃复合型.(２)各类倾斜观测仪记录曲线上的触发特征显示,各类仪器同一分量震时触发初始方向基本一致,水管倾斜仪与石英摆倾斜仪N S 分量的初始方向为 ＋ ,E W 分量初始方向为 － ;钻孔倾斜仪与垂直摆倾斜仪各分量初始方向为 － ,其中泾源卧龙山水管仪N S 分量的初始方向为 －为一特例,这可能与台站所处的断裂位置性质有关.(３)从各套仪器的最大响应振幅来看,不同台站相同类型仪器的同震响应幅度有所差别,同一台站同一仪器不同方向上记录波形幅度也有所不同.总体来看,水管倾斜仪与钻孔倾斜仪各分量最大振幅高于垂直摆倾斜仪,银川小口子石英水平摆数据超出仪器量程,由此表明宁夏地区水管倾斜仪与钻孔倾斜仪对大震的记录能力更强.２．２．２㊀应变仪宁夏地区应变类测项包括洞体应变㊁钻孔应变及体应变,分别采用S S ＧY 型铟瓦棒伸缩仪㊁Y R Y Ｇ４型分量式钻孔应变仪和T J Ｇ２型体积式钻孔应变仪进行数据记录.观测资料的同震变化(图６,表３)具有以下特征:(１)各应变观测仪器记录曲线上的触发特征显示,同一分量震时触发初始方向基本一致,洞体应变仪N S 分量的初始方向为 － ,E W 分量初始方向为 ＋ ,体应变及钻孔应变仪各分量初始方向为 － ,其中泾源卧龙山洞体应变N S 与E W 分量的初始方向为 ＋ 为特例,这与倾斜仪的响应特征相似.(２)从各套仪器的最大振幅变化来看,钻孔应变仪的同震变化幅度明显大于洞体应变仪与体应图６㊀宁夏数字化应变仪同震变化曲线(２００８Ｇ０５Ｇ１２)F i g ．６㊀C o s e i s m i c v a r i a t i o n c u r v e s o fN i n g x i ad i gi t a l s t r a i n i n s t r u m e n t (２００８Ｇ０５Ｇ１２)９９１第４４卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王晓涛,等:汶川８．０级地震宁夏前兆异常回顾与同震响应特征分析㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Copyright©博看网 . All Rights Reserved.表３㊀宁夏数字化应变仪同震变化参数T a b l e３㊀C o s e i s m i c v a r i a t i o n p a r a m e t e r s o fN i n g x i ad i g i t a l s t r a i n i n s t r u m e n t观测类型台站名称观测分量震中距/k m初动方向最大幅度/(１０－３ᵡ)同震响应特征应变石嘴山正谊关银川小口子海原小山泾源卧龙山固原海子峡洞体应变N S向洞体应变E W向洞体应变N S向洞体应变E W向钻孔应变N S向钻孔应变E W向钻孔应变N S向钻孔应变E W向洞体应变N S向洞体应变E W向体应变９７０８８０６５０５７０６１０－２９６４上阶跃型＋７１８上阶跃型－４２５２振荡Ｇ下阶跃型＋８０１４振荡Ｇ上阶跃型－２９４３４振荡Ｇ下阶跃型－２５１４振荡Ｇ下阶跃型－２０１６４振荡Ｇ上阶跃型－５７０６２振荡Ｇ下阶跃型＋５１４０上阶跃＋８０１４振荡Ｇ上阶跃型－２４１８０上阶跃型备注:１㊁应变观测量为无量纲;２㊁初始方向向上为 ＋ ,向下为 － .变仪.(３)随着震中距的增大,最大响应幅度相对减小,最大响应幅度与震中距成反比.(４)与倾斜类观测仪器不同,应变类仪器各测项的同震响应特征主要以阶跃型及振荡Ｇ阶跃复合型特征为主,且不同台站不同测项表现的特征各不相同,这可能与各台站所处的地质构造环境不同有关.(５)宁夏地区体应变观测仪项主要是固原海子峡体应变.观测结果表明,体应变有较好的同震响应,汶川地震时,固原海子峡体应变同震响应形态表现为上阶跃型,响应幅度为２４１８ˑ１０－９.３㊀讨论与结论(１)本文对２００８年汶川８．０级地震前宁夏地区的前兆观测资料进行了回顾性分析,其中红果子跨断层短水准㊁苏峪口跨断层短水准于２００３ ２００８年以及海原甘盐池水位于２００２ ２００７年均出现了较为显著的破年变异常.按应力应变影响范围与震级的关系,一次８．０级地震的最大影响范围可以达到２９１０k m[２９].宁夏地区两个跨断层短水准场地与汶川地震初始破裂点的距离最远为９７０k m,甘盐池水位与汶川地震的震中距为５４０k m,均处于汶川地震的孕震影响范围内.另外冯德益等[３０]基于诸多震例资料的分析研究,明确地提出了地震前兆过程的３个发展阶段,即α㊁β和γ阶段.张小涛等[１２]的研究表明汶川地震前兆异常时空演化也存在三个阶段的不同变化过程,第一阶段为α阶段(包括α１和α２),异常主要集中在震前７００~３０００d内且分布在余震区以外的西南地区和西北地区,表现为远源区与近源区的前兆均存在向外扩展的特点;β阶段(震前３００~７００d)的异常分布在余震区西南部和北部地区,表现为大范围出现异常;γ阶段(包括γ１和γ２,震前３００d内)的异常分布范围最大,异常主要分布在余震区的西南部和东北部,表现为远源区的异常向震中收缩的过程(γ１)和近源区的异常向外扩展的过程(γ２).按此理论,本文提到的前兆异常从时空角度分析,处于汶川地震前兆异常的α阶段,与汶川８．０地震是有关联的,是汶川地震前的长期趋势异常.(２)宁夏地区数字化水位仪在汶川８．０级地震震时记录到了显著的同震响应变化,各井水位的响应幅度与形态各不相同,同震响应变化以阶跃型为主,且初始变化方向与变化形态以下降为主,仅中卫倪滩井响应特征表现为振荡型.另外随着观测井距地震震中距离的减小,各井水位响应幅度并没有呈现依次增大的规律性,这表明宁夏各水位观测井的同震响应特征还受其他影响因素制约.地震波引起的同震水位变幅除与地震的震级大小与震中距有关外,还受井Ｇ含水层系统状况㊁含水层参数㊁地震波周期㊁观测井局部的地质构造㊁水文地质条件㊁含水层岩性和观测井周边的环境等因素影响[３１].一般情况下,当含水层埋深大致相同时,水位同震振幅大小和形态取决于含水层岩性,影响程度由大到小依次为灰岩㊁变质岩㊁砂岩㊁第四系砂砾石层[２４].中卫倪滩井的含水层主要为砾卵石层,其同震响应变化形态特征与其他井差异较大的原因可能与该井的岩性及含水层参数有关.宁夏南部地区的４口水位观测井同震变化均为下阶跃型,与宁夏中北部地区具有不同的变化特征.有研究表明,当一个构造带区域上井水位普遍上升,代表构造应力场压性增强张性减弱;水位下降代表构造应力场压性减弱张性增强[３２].因此具有水位同震阶变的观测井的空间分布与构造区域的相互关系对判断构造应力场的变化具有积极的意义.从观测资料来看,汶川８．０级地震发生时宁夏井水位同００２㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２２年Copyright©博看网 . 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地震基础知识及防震避震PPT课件讲义
民谚：
群迁等。
• 震前动物有前兆，发现异常要报告。
– 抑制型异常：如行动变得迟缓，或发
鸭不下水岸上闹，鸡飞上树高声叫。
呆发痴，不知所措，或不肯进食等。
冰天雪地蛇出动，老鼠痴呆搬家逃。
– 生活习性变化：如冬眠的蛇出洞，老
兔子竖耳蹦又撞，鱼儿惊慌水面跳。
鼠白天活动不怕人，大批青蛙上岸活 动等。
蜜蜂群迁闹轰轰，鸽子惊飞不回巢。
▪ 震群型或多发型地震：在一个地震序列中，主震震级不突出， 主要地震能量是由多个震级相近地震释放出来的。
▪ 孤立型或单发型地震：在一个地震序列中，前震和余震都很 少，甚至没有，绝大部分地震能量都是通过主震一次释放出 来的。
震源与震中
震源
地球内部断层形成的地方，即大量释放能量的地方。震源不是 一个点，而有一定的范围和深度。
• 沉痛悼念在汶川大地震中遇难的 同胞！！！
目录
• 地震基础知识 • 地震的危害 • 地震前兆及监测预报 • 防震、避震与救灾
地球的内部构造
• 地壳
• 地核
– 地球最表面的一层，很薄，一般 厚度为5-40 km，平均厚度约为 30km。
– 主要由各种不均匀的岩石组成： 沉积岩、花岗岩、玄武岩等。
• 民谚：
• 井水是个宝，前兆来得早； 无雨泉水浑，天干井水冒； 水位升降大，翻花冒气泡； 有的变颜色，有的变味道； 天变雨要到，水变地要闹。
前地下水的变化，也会引起
河水流量的变化。
• 震前地下水发生的异常变化， 是一种很重要的地震前兆现
象，是目前预测预报地震的 重要手段之一。
地下水异常案例
• 河北邢台区隆尧县马兰大队有三口水井。1966年3月村南那口井突然 向外喷砂，村东那口井井水突然冒气泡、翻油花，而村东北那口井井 水突然变苦，这三口井这么闹腾一阵之后，邢台发生了大地震。
卫星热红外异常——四川汶川Ms8.0级大地震的短临震兆
震之前 ， 出现了明显 、 就 孤立的卫 星热红外异常现象。其 异常现象 的特 征具体表现为 ： 震兆出现早 ： ① 即在 ２０ ０ ８年 ３月 １ ８日（ 震前 ５ ） 就开始出现了热红外异 常； ５ｄ ， ②异常阶段多且复杂 ： Ｉ 汶Ｊ 地震 前的卫 星热红外异常 ， Ｉ 可分 ５个 阶段 ， 而且热红外异常的展演各有不问 。这在众 多的卫星热红外地 震研究案 例中 ， 可能是迄今 为止异常 阶段 最多
５ 中国地质科 学 院地 质研 究所 ， 京 １０ ３ ６ 中国地震 局地质研 究所 ， ） 北 ００７； ） 北京 １０ ２ ００ ９
摘 要 利 用我 国 Ｆ 一ｃ红 外 一 波 段 （ ０３～１ ． ｍ） 卫 星 遥感 图 像 ， 过 解 译 和 研 究 ， 现 在 ５ １ Ｙ２ １． １３ 的 通 发 ．２汶川 大 地
本项研 究的结果再一次证明 ： 作为地震短临震兆 ， 在地震 （ 特别 是 ≥Ｍｓ ． ） 必然 出现热红 外异常现象 的实 ０前 ５
践 性 和 规 律性 。利 用 卫 星 热 红 外 异 常现 象 进 行 地 震 短 临 预 测 研 究 是 最 有 效 和 最 有 可 能 突 破 地 震 预 测 科 学 问 题 的
Ｓ ｔ ｌ ｔ ｅ ｍ ａ ｎ ｒ ｒ ｄ Ａｎｏ ａ ｙ： ｈｏ ｔｔｒ ｎｄ Ｉ ｐｅ ｄ ｎｇ ａ ｅｌ ｅ Ｔｈ ｒ ｌＩ ｆ ａ ｅ ｉ ｍ ｌ ａ Ｓ ｒ －ｅ ｍ ａ ｍ ｎ ｉ
Ｅａ ｔ ｕａ ｅ Ｐｒ ｃ ｒ ｏ ｆ ｒ ｈｅ Ｗ ｅ ｃ ｕａ ｓ ． ｒ ｈｑ ｋ ｅ ｕ ｓ ｒ ｂｅ ｏ ｅ ｔ ｎ ｈ ｎＭ ８ ０ Ｅａ ｔ ｑｕ ｋ ｎ Ｓｉ ｈ ａ ｒ ｈ ａ ｅ ｉ ｃ ｕ ｎ， Ｃｈ ｎａ ｉ
途 径 和 方法 之一 。
汶川Ms8_0地震前电离层TEC异常分析_祝芙英
第28卷第6期2008年12月大地测量与地球动力学JOURNAL OF GEODESY AND GEODY NAM I CSVol.28No.6 Dec.,2008 文章编号:167125942(2008)0620016206汶川M s8.0地震前电离层TEC异常分析3祝芙英1,2) 吴 云1,2) 林 剑1,2,3) 周义炎1,2) 熊 晶1,2) 杨 剑1,2)1)中国地震局地震研究所,武汉 4300712)地壳运动与地球观测实验室,武汉 4300713)武汉大学卫星导航定位技术研究中心,武汉 430079摘 要 基于中国地壳运动观测网络的GPS观测数据,解算得到了汶川M s8.0地震前中国区域上空电离层TEC 分布图。
用两种方法的研究显示,在相同时间和空间电离层TEC存在显著的异常扰动,即震前1～6天(除5月9日电离层TEC出现异常增加外)时间内多次出现显著的TEC异常减少,而且电离层TEC的异常驼峰有向磁赤道漂移的趋势,由于距离发震时刻较近,排除其他因素后认为该异常可能源于汶川M s8.0地震引起的电离层效应。
关键词 GPS;总电子含量(TEC);电离层异常;汶川地震;前兆中图分类号:P228.4 文献标识码:ASTU DY O N I O NO SPHER I C TEC ANOM ALY PR I O R TOW ENCHUAN M s8.0EARTHQUAKEZhu Fuying1,2),W u Yun1,2),L in J ian1,2,3),Zhou Yiyan1,2),Xi ong J ing1,2)and Yang J ian1,2)1)Institute of S eis m ology,CEA,W uhan 4300712)C rustal M ove m ent L abora tory,W uhan 4300713)R ea rch Center of W uhan U niversity,W uhan 430079Abstract An M s8.0earthquake struck W enchuan in Sichuan p r ovince on May12th2008and had resulted in severe da mage.On the basis of the GPS observati on data fr om the reference stati ons of CrustalMove ment Observa2 ti onal Net w ork of China,the continuous31day TEC values over whole China were computed,exa m ined and com2 pared with t w o statistical analysis method,both the results sho wed that the i onos pheric TEC anomaly did exist1-6 days p ri or t o the earthquake in the regi on,the apparent anomal ous reducti on of TEC occurred on most of these days excep t the May9th on which the TEC value anomal ously increase evidently,and it was als o shown that the anoma2 l ous crest of the TEC moved t oward equat or.Seeing the ti m e was cl ose t o the moment when the earthquake oc2 curred,it can be concluded that the existent i onos pheric anomaly is possibly related t o the earthquake after exclu2 ding all the other possible fact ors.Key words:Gl obal Positi oning Syste m(GPS);Total Electr on Content(TEC);i onos pheric anomaly;W enchuan M s8.0earthquake;p recurs or3收稿日期:2008210217基金项目:“863”课题(2007AA12Z169);国家自然科学基金(40774014);地震科学联合基金(106006)作者简介:祝芙英,男,1980年生,硕士,主要从事飞行器精密定轨及应用方面的研究.E-mail:zhufy00@ 第6期祝芙英等:汶川M s 8.0地震前电离层TEC 异常分析1 引言地震预报特别是短临预报仍然处于探索阶段,为了推进地震预报研究,许多科学家不断地探索地震监测预报的新方法,其中地震孕育期电离层扰动以及地震电离层耦合关系的研究成为热点之一[1-9]。
有效识别地震前兆异常，提高地震短临预报水平
有效识别地震前兆异常，提高地震短临预报水平摘要：大量地震震例及观测实践表明，破坏性地震发生之前多有前兆异常出现，流体异常在短临预报中作用效果更显著。
地震前兆异常分为宏观前兆异常和微观前兆异常，但出现的异常也不全是地震前兆异常，更多的是干扰，有效识别地震宏微观异常，至关重要。
本文主要针对笔者在日常工作中接触最多的流体异常进行阐述。
关键词：识别；地震前兆；地震短临预报0 引言地震前兆是地震孕育与发生过程直接引发的地球物理化学异常的变化，可信度高的前兆异常对后续预测地震三要素能起到积极的促进作用。
德宏州辖区地球物理观测以流体为主，经过多年的监测预报工作实践，积累了大量震例，并建立了地震预报的震例基础，在德宏及邻区多次5级地震前，州内流体测项出现了异常，并为几次盈江地震前做出短临预报提供了可靠依据，同时，在异常识别过程中也走过很多弯路。
在日常震情跟踪工作中，根据发现的宏观现象及产出的观测数据异常形态，必须有效识别是否为地震前兆异常，出现的异常未经调查与核实用于地震分析预报是不科学的，甚至是荒唐的。
1 地震宏微观异常的表现形式、产生原因、反应特点地震异常是岩体在地应力作用下，在应力应变逐渐积累、加强的过程中，会引起震源及附近物质发生物理、化学、生物、和气象等一系列异常变化，将这些与地震孕育、发生有关联的异常变化现象称为地震前兆(也称地震异常)，它包括地震宏观异常和地震微观异常两大类。
地震宏观异常，是指地震前后发生的，与地震的孕育、发生和发展有密切关系的，靠人的感官就能观察或感觉到的与正常现象不同的自然现象。
地震宏观异常的表现形式多样且复杂，大体可分为:地下水异常、生物异常、地声异常、地光异常、电磁异常、气象异常等。
德宏辖区地震宏观骨干观测点以温泉为主，主要异常形态有发浑、冒泡、翻花、升温、变色、变味、突升、突降、井孔变形、泉源突然枯竭或涌出等。
2014年5月30日盈江6.1级地震前，德宏法帕芒蚌温泉出水口冒浑水，很稠的米汤色，经实地查看落实异常点，认真听取温泉附近村民对情况进行介绍，该温泉出水口平时水质比较清澈，以前从未发生过冒浑水的现象，并且冒浑水时出水量明显增大，水质比平时滑腻，冒浑水现象大约持续一小时；梁河热水塘(荷花温泉)宏观观测点出现水热爆现象，喷出物主要是泥浆和砂石，颜色为红褐色，砂石最大直径约为5cm，水爆后形成新泉眼。
利用地震复发周期考察汶川8.0级地震前兆异常
利用地震复发周期考察汶川8.0级地震前兆异常李卫平;冯蔚;管见;王科英;明跃红【期刊名称】《地震地磁观测与研究》【年(卷),期】2012(33)5【摘要】通过对汶川Ms 8.0地震复发周期的时间和空间进行扫描,发现地震发生前,在时间上和空间上,地震复发周期均出现低值异常.因此,对地震发生的时间和地区进行异常判断,地震复发周期是一个可以参考利用的指标.%Through the scanning of time and space of earthquake recurrence period of Wenchuan M 8. 0 earthquake, we recognized that the earthquake recurrence periods are low values before earthquakes occurrence. Therefore, earthquake recurrence period can be used for judging the earthquake abnormal values of the time and the space.【总页数】4页(P75-78)【作者】李卫平;冯蔚;管见;王科英;明跃红【作者单位】中国北京100045,中国地震台网中心;中国北京100045,中国地震台网中心;中国北京100081,中国地震局地球物理研究所;中国北京100045,中国地震台网中心;中国北京100045,中国地震台网中心【正文语种】中文【相关文献】1.汶川Ms8.0地震的前兆异常时空演化过程及其力学分析 [J], 张小涛;刘杰;宋治平;薛艳;张永仙;晏锐;苑争一2.地震前兆还是其他因素?——与"汶川大地震宽带地震仪短临异常及成因初探"作者商榷 [J], 傅容珊;万柯松;崇加军;薛霆虓3.汶川地震前前兆观测显著异常及其物理基础 [J], 付虹;刘杰4.利用地震前兆综合异常识别方法跟踪分析张家口—渤海构造带地震活动 [J], 李红;朱红彬5.汶川8.0级地震宁夏前兆异常回顾与同震响应特征分析 [J], 王晓涛;马禾青;崔瑾;李国斌;丁风和因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一代科学家的故事—她曾经预测了汶川地震,却被埋没
她曾经预测了汶川地震，却被埋没他们预测了08年512大地震“国内要是不要,我们就给国外。
”两位爱国者长长的叹息我相信,我的民族能接受一切真相。
——笔者翟明磊中国地震局发言人称: 地震不可预测,这次汶川地震情况尤为特殊,震前没有发现任何前兆信息,没有前震,没有收到任何预测意见。
我历时四个月的调查证明这是彻头彻尾的谎言。
但本文并不满足于证伪，我想带给读者的不是一次寻找小丑与英雄的旅行，而是面对科学与我们人性的惨痛见证，汶川地震预报失败在我们民族性格与体制中的腐败点：不合作，不独立，不负责，胆怯。
我对自己的要求是不哗众取宠，不偏不倚，恰如其分,我对读者唯一的要求：对科学问题更多耐心与理解。
让我们开始寻找汶川预测真相的旅行。
——笔者翟明磊半个台测出汶川地震2008年5月11晚上，北京民族学院南路一间屋子的灯通宵未熄，一对白发苍苍的老夫妻紧紧盯着计算机屏幕。
老先生的老花镜只有一条腿，歪歪地架在鼻梁上有点滑稽。
——他们是全世界唯一知道地震马上就要发生的人。
凌晨两点时，他们知道的是：距四川红格550公里到800公里的环带中,12日至13日将发生七级到八级的大地震。
他们不知道的是：震中的方位与具体地址。
因为他们已经弹尽粮绝，他们只剩下半个台站。
钱复业不为公众所知，这位七十四岁的老人在地震界却是一位实力人物。
人称中国洋地电的“祖师奶奶”。
当年她还是一位俊俏姑娘时就奉周总理之命，将苏联的地电方法引入中国，这位当年的风火的巾帼标兵在邢台试验场一干就八年。
提起当年，最难忘的是邢台百姓拔了他们架下的电线,三十岁钱复业说“我们是为人民服务的。
”邢台人对没报出地震的钱说：“你们为人民屁服务。
”八年没有休息日，没有回家，孩子管父亲叫“叔叔。
”活得象野人一样，常年住帐篷吃干粮，15分钟观测一次仪器.在特大洪水中是老百姓救了她们。
地电的方法是将一公里长的电线埋入地下，当地层受压时，地下三百立方米的体积电阻变大，电阻率变小，从而测出地震前兆。
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钱复业等: 汶川 8.0 级地震 HRT 波地震短临波动前兆及 HRT 波地震短临预测方法
赵璧如等[23]研制出抗干扰的 PS-100 高精度大地电测 仪器系统. 该系统将通讯中的码分多址(Code Division Multiple Access, 简写为 CDMA)技术首次应用到 地电测量仪器中, 借助“黑箱”概念, 对(伪随机)编码 输入的时间序列及所测的输出时间序列进行卷积与 反卷积运算, 实现了在高电磁干扰噪声中辨识出不 含电(磁)干扰的地电阻率值及其微小变化[23]. 中国计 量科学研究院 1)对 PS-100 系统的抗干扰能力进行了 标定测试, 在 0.01%级标准电阻上加有从信号发生器 (充当干扰源)获得的干扰电压的情况下, PS-100 系统 对 0.01%级的标准电阻的测定结果 2)表明: 当信噪比 在 20~0 dB 时, 测值与真值之差及多次测量的均方偏 差均优于 0.1%, 在 0.01%(20 dB)到 0.1%(0 dB)之间.
2 PS-100HRT 波接收网站及资料
(1) 抗干扰高精度“PS-100”IP到端远程监控可控 源大地电测仪器系统—HRT 波接收网站. 探索地 电前兆, 在技术上遇到的主要困难是如何从强噪声 中提取(地震)弱信号, 对地电阻率测量, 首先就是要 在有各种电(磁)干扰的环境中准确地测定不含干扰的 地电阻率(真)值, 然后才能探索地震前兆. 为克服电 极极化不稳定、天然电磁场噪声的干扰, 特别是为克 服随着社会的发展而日益严重的杂散电流的干扰,
从放大的λ≈0 附近的本构关系图1(c)可见, 在孕 震早期, 介质处于弹性阶段, 震源区介质的λ为很大 的、正的、不变化的常数, 所以电响应的振幅很小, 基 本不变化(在 0.05%~0.1%之间变化, 其正弦波动几乎 看不出来), 如图曲线 E-t 所示; 当λ → 0 时, 源区介质 的位移的变化规律和周期与潮汐输入信号的相同, 其振幅却与 λ 成反比而异常增大(尽管∆u 还与 A 成正 比, 但通常 A 的变化很小, 所以响应的振幅主要与λ 成反比而变化), 震前数月到数天出现幅度异常增大,
1 潮汐力谐振、共振(HRT 波)短临地震预 测模型
为探索前兆预测地震, 建立贴切的地震预测或 地震前兆的数学模型是首要的. 地震预报之所以成 为当今世界一大科技难题, 主要原因是由于地震的 孕震过程、产生前兆的机理等, 至今尚不为人们所了 解. 更由于在地震的孕育过程中, 各种“参量”必然是 随时间而变化的, 需要随时了解其动态特性. 从现代 控制论的观点出发, 在探索解决地震预测这一实际 问题时, 赵璧如根据过程辨识[16]原理提议把孕震过 程, 产生前兆的机理视为“黑箱”. 仿照工业生产中通 常使用的“探伤”方法, 通过随时实地测取震源介质在 某种扰动输入作用下的输出响应, 从实测资料建立 与“黑箱”特性等价的(定量的)数学模型, 以便更好地 分析孕震过程的机理、预报、理解过程的性能.
⑧ 中国地震局预测研究所, 北京 100036; ⑨ 中国地震台网中心, 北京 100036; ⑩ 云南省地震局, 昆明 650041;
天津市地震局, 天津 300201; 内蒙古自治区地震局, 呼和浩特 010010; 丽江市古城区地震局, 丽江 674100 * E-mail: zhaoyl522@
在解决地震预测这一实际问题时, 正确地选取
输入信号及测量输出响应的方法, 就成了控制论能 否成功地应用于地震预测这一实际问题的关键. 根 据 1976 年唐山地震实际记录的启示, 考虑到潮汐力 具有运动规律已为人们所掌握, 其周期可远大于强 震断层的固有周期 T0 数小时, 可随时对地球各处的 震源加载输入信号等特点, 我们选潮汐力作输入信 号; 选主要受孔裂隙流体控制与孔裂隙流体(溶液)关 系最密切的地电参量(地电阻率和地电流场)的测量方 法, 作为实地测量“黑箱”输出响应的方法, 以随时定 量地估计出对象的数学模型及其参量的动态变化.
收稿日期: 2008-08-14; 接受日期: 2008-10-23
摘要 2004 年初开始在川滇地区布设的 4 个地电台, 使用所研制的抗干扰性能极强的 PS-100 地电测量系统和技术, 捕捉地震短临前兆. 至 2008 汶川 8.0 级地震前, 唯一仍在 工作的红格台记录到了汶川地震的 HRT 波短临前兆. 根据潮汐力谐振共振波(简称为 HRT 波)短临地震预测模型, 在汶川 8.0 级地震前 5 月 11 日夜至 12 日凌晨 5 时分析得到 了大震即将来临的结果. 所记前兆同以前各台对其他强震所记的 HRT 波震例的规律有很 强的一致性. 所测物理量(地电阻率与地电流)仅在强震前才出现潮汐力的周期, 而其振 幅在震前数月至几天明显增大. 通过研究所记的实例表明, 它们通常与几天后所发生的 地震有因果关系, 这种波的到时与台站的震中距成正比; 由这种波动所测的断层固有周 期 T0 与断层长度(震级)有关, 对 6~9 级地震, T0 的范围为 1~6 h. 有证据表明, 它们是来自 即将发生地震的震源区. 这种波动周期较长, 在地壳中, 可传播数百乃至数千公里. 对发 生在地壳中的浅源大震, 地壳固体在其孔、裂隙中通常含有易于流动的(导电的)流体(溶 液), 这种流体在地震孕育过程中因受力(孔隙压力)先于断层位移(地震)产生的(微小)扰动 (波动), 对所观测的 HRT 波提供了一种可能的解释. 从 2004 年在川滇地区增设 4 个 PS-100HRT 波台站, 试图捕捉强震短临前兆, 到 2008 年发生汶川 8.0 级地震(距离新增的 MN 台∆=288 km; 距离记录到 HRT 波短临异常的 HG 台∆=465 km；距离青川 640 km)前, HG 台捕捉到汶川 8.0 级地震的 HRT 短临前兆的全过程, 表明地震是有前兆的, 地震是可 以预测、预报的, 在可预见的将来实现地震的短临预报是可行的.
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中国科学 D 辑: 地球科学 2009 年 第 39 卷 第 1 期
图 1 潮汐力谐振共振短临前兆模式示意图
其周期与潮汐力一致的谐和振动波(HT 波), 多呈振 幅逐日增大的单向波[17], 如曲线 D′-t1 所示; 当λ进一 步减小(本构关系曲线进入λ<0 的阶段), 输入信号周 期 T≈T0, 并从大于 T0 开始减少向 T0 趋近, 响应突然 增大. 源区介质的速度与阻抗成反比, 在 T=T0(断层 系统的固有周期)时, 阻抗的无功分量等于零, 此时 源区介质的运动主要受力阻(阻抗的有功分量)控制, 孔隙流体的力阻通常甚小, 响应突然变化达到的极 值[18,22], 通常在临震前几天到几小时, 源区同时产生 一对共振(RT)波：通常为一升、一降(或相反); 一快、 一慢的 2 个 RT 波, 其到时差(∆t)与震中距成正比; 极 值阻尼振荡对数衰减到原幅度(1/e)所花的时间, 为断 层系统的固有周期 T0, 与断层长度(震级)有关. 如以 D′′′-t3 为时间轴的红色曲线所示.
① 中国地震局地球物理研究所, 北京 100081; ② 天津海泰光电科技有限公司, 天津 300201; ③ Department of Physics, University of Toronto, L6C, 1V9, Canada; ④ 防灾科学技术学院, 三河 065201; ⑤ 北京市地震局, 北京 100080; ⑥ 四川省地震局, 成都 610041; ⑦ 国家发展和改革委员会, 北京 100824;
关键词
汶川 8.0 级地震 HRT 波短临预测模型 PS-100 远程监控大地
电测仪 HRT 波波动前兆 强震震例的重现性与
规律的一致性
地震短临预测的可行 性
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钱复业等: 汶川 8.0 级地震 HRT 波地震短临波动前兆及 HRT 波地震短临预测方法
由于观测机会有限, 其影响因素又无法控制等 原因, 一个地震的地电前兆是很难证实的. 孕震区的 地球介质(特别是浅源地震的介质)是多孔固体, 而其 孔、裂隙间常含有流体, 地震的孕育不仅与岩石基质 固体骨架的变化有关, 而且也与其间的孔隙流体的 运动(扰动)有关, 孔隙流体的易流动性显著地影响着 地球材料的力学性质. 叠加在孔隙压力平衡值之上 的微小扰动(声)压力, 对地震的孕育及前兆的形成有 着重要的意义[1~4]. 另一方面岩石的电性主要受孔裂 隙流体控制, 在岩石的诸物理性质中, 电性与其孔裂 隙流体(溶液)的关系最为密切, 所以地震电学前兆的 探索研究一直为各国科学家所重视, 日本、俄罗斯、 美国、希腊等国科学家, 对地电阻率曾进行了许多研 究; 近年他们主要集中探索研究地电流前兆[5~14]. 日 本新岛地电台, 在 2000 年夏季一次最大震级为 6.3 级 的震群前, 靠近震中的966 年在邢台地震实验场开始探 索地电前兆以来, 中国在其主要地震带上建立了地 电阻率观测台网, 在连续定时采集地电阻率观测数 据的同时, 也采集地电流的资料. 这种台站在中国曾 达到 120 余个, 由于投入巨大, 在检测仪器设计、观 测方法技术、台址选择、强震地电前兆现象、规律和 机理等诸方面, 都发展积累了许多经验和资料.
1976 年 7 月 28 日唐山 7.8 级地震前半月, 震中 区的昌黎台(∆=70 km)人工操作仪器记录到地电阻率 对 M2 波的异常响应, 其他时段则无异常出现. 据此 于 1990 年提出潮汐力谐振模型[17]. 结合 2004 年 12 月 26 日苏门答腊 Mw9.0 级地震的地电记录, 进一步 总结出“潮汐力谐振共振波(我们简称为 HRT 波)短临 预测地震方法”[17,18](参见图 1). 据岩石力学实验[19]推 论指出, 发震断层失稳(即地震)时, 其震源区介质的 本构关系曲线将处于极大值或过极值段, 即地震将 在源区介质刚度λ=dF/du= dσ /dε ≤0 的阶段发生 (式中 F, σ为力或应力, u, ε为位移或应变). 目前人们 无法实地测量地球介质本构关系全过程曲线, 我们 可以利用过程辨识原理, 辨识源区介质λ≤0 的阶段. 在分析λ=0 时输出信号对潮汐力的响应特性时, 得 到潮汐力输入地质系统时, 其位移增量的表达式为 ∆u=(A/λ)sin(2π/Τ )t, 即源区介质(对潮汐力)响应为一 应力-应变波, 其振幅与输入信号振幅 A 成正比, 与 源区介质刚度λ成反比[17]. 源区产生的应力-应变波 传到台站, 实测地电阻率ρx 随孔隙应力-应变ε 灵敏 变化[20,21], 按扩展的 Archie 经验定律ρx=ρ0 Φ , −(E+Fε0.4) 反映源区传来的应力应变波.