2.地震監(jiān)測的方法和手段
地震前兆是與地震孕育和發(fā)生相關聯(lián)的異常現(xiàn)象。由于地震的孕育和發(fā)生是很復雜的自然現(xiàn)象,因此在這個過程中將出現(xiàn)地球物理學、地質學、大地測量學、地球化學乃至生物學、氣象學等多學科領域中的各種異常現(xiàn)象。
經(jīng)過系統(tǒng)的清理和研究,自1966年邢臺地震以來,我國已在70多次中強以上地震前記錄到1000多條前兆異常。這些異常可歸為十大類,即地震學、地殼形變、重力地磁、地電、水文地球化學、地下流體(水、汽、氣、油)動態(tài)、應力應變、氣象異常以及宏觀前兆現(xiàn)象。每一類前兆又包含多種監(jiān)測手段和異常分析項目。如地殼形變包含有大面積水準測量、斷層位移測量、海平面觀測、湖面觀測、地面傾斜觀測等手段。地震學前兆分析項目是各大類前兆中最豐富的,包括地震活動分布的條帶、空區(qū)集中、地震頻度、能量、應變、b值、震群、前震、地震波速、波形、應力降等三十多種異常分析項目。宏觀異常項目亦是豐富多彩,如地聲、地光、光球、噴水、噴油、噴氣、地氣味、地氣霧,井水翻花、冒泡、突升、突降、變色、變味、井孔變形、各種動物行為的反常現(xiàn)象等等。
總之,由于地震孕育和發(fā)生的復雜性,決定了地震前兆具有豐富,多樣和綜合的特點。歸納起來,前兆現(xiàn)象可分為十大類,其中包含異常分析項目和觀測手段可達近百項。
3電磁波的觀測與研究
國內外多次大震發(fā)生前,均在震中及其鄰區(qū)發(fā)現(xiàn)過大量與電磁波有關的異常現(xiàn)象。1966年邢臺地震后,我國即開始了地震電磁波異常現(xiàn)象的研究;1976年唐山地震后,更是有組織地開展了系統(tǒng)觀測和研究。80年代,我國已有10個省、自治區(qū)、直轄市開展了震前電磁波的觀測與研究。電磁波觀測儀資料分析 在這方面,已經(jīng)或將要進行的研究課題十分廣泛,有的已取得一定成果。例如,對震前電磁波異常進行了分類,指出存在兩種不同起因的電磁波異常。一類是在孕育過程中,由震源體產生的某種電磁輻射,稱之為輻射異常;另一類是由于震源體及其鄰區(qū)介質物理性質的變化,導致該區(qū)電磁波傳播特性的變化引起的電磁波異常,稱之為傳播異常。前者可能發(fā)生在孕育直到發(fā)震的整個過程中,壓電效應、動電效應、熱電效應等均能導致巖石在微破裂時產生電荷的積累與釋放,從而使震源區(qū)輻射出頻譜很寬的電磁波。
4.地震監(jiān)測能力
我國地震監(jiān)測預報工作由建國初期的科學行為,逐步向科學化、規(guī)范化、現(xiàn)代化、數(shù)字化和自動化方向發(fā)展。30年前國家地震局成立初期,我國的地震監(jiān)測能力還很有限,到1966年邢臺地震時,我國僅有24個測震臺組成全國地震基本臺網(wǎng),8個地磁臺組成全國地磁基本臺網(wǎng)。30年后的今天,中國地震局在全國建立了415個專業(yè)地震臺站、20余個包含近300個站(點)的遙測地震臺網(wǎng)、560余個地方、企業(yè)觀測站(點),1200余部短波、超短波電臺組成的地震數(shù)據(jù)信息通信網(wǎng)絡。按觀測類別分,專業(yè)臺站(點)中:測震有近600個站(點)800套儀器,強震觀測臺(點)240個,形變有160個站(點)297套儀器,電磁有近150余個站(點)280余套儀器,地下流體有近110個站(點)200套儀器;地方、企業(yè)臺站(點)中:測震有近220個站(點)250余套儀器,形變有60余個站(點)65套儀器,電磁有120余個站(點)125套儀器,地下流體有300余個站(點)313套儀器。
直到70年代末,我國的地震監(jiān)測能力在部分重點危險區(qū)基本達到監(jiān)測6級以上地震的能力。目前我國地震監(jiān)測臺網(wǎng)具有監(jiān)測ML≥2.5級地震能力的面積占國土面積的1/2略強,1/4左右的面積具有監(jiān)測ML≥3.0級地震的能力,另有近1/4的面積(青藏高原大部分地區(qū))具有監(jiān)測ML≥4.0-5.0級以上震級地震的能力。全國的監(jiān)控能力可達ML≥4.0級地震,東部重要省會城市及其附近具有監(jiān)測ML≥1.5-2.0級地震的能力,首都圈地區(qū)具有監(jiān)測ML≥1.0-1.5級地震的能力。
5.地震監(jiān)測體系
我國地震監(jiān)測預報、震災防治和緊急救援三大工作體系已經(jīng)建立,并實現(xiàn)了地震觀測技術由模擬向數(shù)字化的換代,使地震檢測預報能力和水平躍上新臺階。如今,全國采用數(shù)字化儀器觀測到的數(shù)據(jù),實時或準實時傳到北京,有效地監(jiān)視著地下構造活動。這對處于兩大板塊運動交界處、多地震的我國,社會經(jīng)濟意義尤為重大。
我國的地震監(jiān)測技術系統(tǒng)始建于20世紀60至70年代,經(jīng)過多年的連續(xù)運轉,觀測技術系統(tǒng)老化、落后現(xiàn)象嚴重。“九五”期間,地震監(jiān)測技術系統(tǒng)改造完成、數(shù)字化地震臺網(wǎng)和大震預報系統(tǒng)建成。地震觀測技術系統(tǒng)實現(xiàn)了由模擬向數(shù)字化的根本轉變。中國數(shù)字地震觀測技術系統(tǒng)建成后,國家地震臺網(wǎng)和省級地震臺網(wǎng)中近一半的臺戰(zhàn)、地震前兆臺網(wǎng)中近三分之一的測項實現(xiàn)了數(shù)字化改造。目前,我國大陸已有由49個數(shù)字化地震臺組成的國家地震臺網(wǎng)和26個區(qū)域數(shù)字臺網(wǎng)在運行。改變了過去觀測資料精度低、信息不豐富、傳遞速度慢、時效性差的狀況。
首都圈地震頻繁,歷史上地震災害嚴重,因此,首都圈被列為地震監(jiān)測預報重點加強地區(qū),設立了首都圈地震應急專項和“首都圈防震減災示范區(qū)系統(tǒng)工程建設”項目,在北京、天津、河北北部的15萬平方公里內,新建改造了107個寬頻帶、大動態(tài)數(shù)字地震觀測臺,布設了120個強震觀測臺,改造了數(shù)字前兆臺,建設了數(shù)據(jù)中心和臺網(wǎng)中心,有效地增強了首都圈地區(qū)的地震監(jiān)測預報能力、應急指揮能力和地震科普宣傳教育能力。
中國地殼運動觀測網(wǎng)絡(GPS)作為第一批國家立項的“九五”國家大型科學工程,是跨行業(yè)、多部門聯(lián)合執(zhí)行項目。由中國地震局、國家測繪局和中國科學院三方共同承擔。該網(wǎng)絡是一個綜合性、多用途、開放型、數(shù)據(jù)資源共享、全國統(tǒng)一的觀測網(wǎng)絡。具有連續(xù)動態(tài)監(jiān)測功能。25個基準站(24小時觀測和傳輸數(shù)據(jù))、數(shù)百個基本站(定期觀測和傳輸數(shù)據(jù))和上千個流動站(需要時觀測和傳輸數(shù)據(jù))重點分布在我國大陸重要活動帶上,構成網(wǎng)絡的基本框架,以高精度和高穩(wěn)定性的觀測技術獲取中國大陸大范圍和時空密集的地殼運動觀測數(shù)據(jù),為大地震的預報提供關鍵性依據(jù),并將成為地球動力學研究的實驗基地,尤其對青藏高原的隆起成因研究起到?jīng)Q定性作用。同時網(wǎng)絡所取得的各種基本信息及附帶產品將為我國交通、公安、保險等部門提供服務。該工程的建立,使我國在衛(wèi)星定位技術應用學科領域、網(wǎng)絡觀測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)達到了國際先進水平。為了使我國的地震預報探索具有更堅實的科學基礎,《大陸強震機理及預測》被列入國家重點基礎研究規(guī)劃項目(“937”),目前正在順利進展中。該項目以活動塊體動力學為主要科學思想深入研究,探討我國大陸地震孕育規(guī)律的認識,特別是對強震地點的預測具有重要的科學意義。