王春玲

(包頭市地震局，內(nèi)蒙古 包頭 014030)

我國地震形變觀測工作經(jīng)過幾十年的實踐，積累出了許多寶貴經(jīng)驗和新的認(rèn)識，但是我們目前還不能對大地形變中的地震前兆異常特征或反映得信息做出肯定判斷，難以從形變觀測結(jié)果中作出對地震預(yù)報的可靠性判斷，只有分析原因找準(zhǔn)問題才能有的放矢。

1 地震形變觀測與預(yù)報需求所表現(xiàn)出的不對應(yīng)性

1.1 觀測思路步入誤區(qū)

運用大地形變觀測技術(shù)進(jìn)行地震探索預(yù)報，是在上世紀(jì)三十年代由大地測量技術(shù)借用過來的，起初科學(xué)家們依據(jù)地震前出現(xiàn)的各種形變現(xiàn)象，根據(jù)形變量的大小變化來捕捉、判斷地震。經(jīng)過幾十年的實踐，發(fā)現(xiàn)事實并非隨人們當(dāng)初預(yù)想的那樣，因為在大地形變中既存在有蘊藏著誘發(fā)地震的可能性，同時也夾雜有各種各樣的大地形變和地表形變，地震活動和其它形變活動都在其中。為了能從形變中找出與地震活動有關(guān)的信息，地震工作者想到通過觀測固體潮的規(guī)律變化來找出誘發(fā)地震成因的一些蛛絲馬跡。因此在過去一段時間內(nèi)一直將潮汐引力認(rèn)為是誘發(fā)地震的外在因素，因此將觀測固體潮的規(guī)律變化作為了地震觀測的主要目標(biāo)，隨著對固體潮觀測資料的積累，特別是經(jīng)過大量的震例分析對比，現(xiàn)今逐漸意識到誘發(fā)地震的因素不僅是來自外部而更主要的是來自地球內(nèi)部的某些變化，我們過去在這方面的一些認(rèn)識是不恰當(dāng)?shù)摹?/p>

正是有了過去那樣的認(rèn)識，導(dǎo)致了現(xiàn)行的形變觀測儀布局方式，該方式在形變觀測中得到的觀測數(shù)據(jù)主要反應(yīng)的是單一分量上的傾斜、應(yīng)力應(yīng)變量以及位移量的變化，用這些單分量的觀測數(shù)據(jù)想要描述大地活動的真實全貌都很困難，而我們又想從中找出可靠的地震信息，可想其難度之大。此外，由于形變儀器均安裝在地表位，使得觀測數(shù)據(jù)往往反應(yīng)的是地表形變的信息量，既使有一些真的地震信息也會被其掩蓋、混雜，而我們目前的技術(shù)手段還難以有效地全面從中識別、提取這些信息。顯然靠現(xiàn)有的這些觀測要素(位移量、傾斜量、應(yīng)力應(yīng)變、重力場)來分析、解釋清這些復(fù)雜現(xiàn)象是不可能的。

大地形變測量要的只是地表變化的各項形變量，地震預(yù)報則需要的是地下活動時產(chǎn)生出的各種形變量，兩者在需求上有著本質(zhì)性的區(qū)別。這就要求地震形變前兆觀測不應(yīng)全面照搬大地形變測量中的原理和方式，應(yīng)有一套自己的觀測思路和方式，有針對性地觀測。可是至今在形變觀測中還是一直沿用著大地形變測量中的技術(shù)思路，沒有明確指出自己的主要觀測目標(biāo)和對象，不加修正地全面照搬，這必然導(dǎo)致了結(jié)果與根本要求相差甚遠(yuǎn)。

1.2 觀測要素不足

地震活動是板塊間力的相互作用結(jié)果，板塊間的作用必然會體現(xiàn)到一種力的變化，而力的作用方向和作用點是描述一個力在作用過程中的基本要素。地震預(yù)報需要得到的是一個空間概念上的參數(shù)(地震三要素)，要想確定出發(fā)震點必須要以力的作用方向和作用點為依據(jù)，這是必不可少的要素。目前我們還沒有一種專用儀器設(shè)備可以直接獲得地下作用力的方向和作用點，只能以應(yīng)力應(yīng)變量的變化來推斷出地下作用力的變化。這種方法可靠性不強，因為在很多情況下應(yīng)力應(yīng)變量的變化并不與作用力的方向呈一致性，特別是在有地表形變干擾的情況下。因此掌握到地下作用力和作用點對形變觀測非常重要，現(xiàn)行的形變觀測中恰恰缺少這兩項關(guān)鍵要素。如能利用現(xiàn)有的技術(shù)手段掌握到地下應(yīng)力的作用點和方向?qū)μ嵘巫冇^測的意義會起到至關(guān)重要的作用。

1.3 觀測數(shù)據(jù)間缺少整體性的協(xié)調(diào)對應(yīng)關(guān)系

在觀測實踐中常常會遇到這兩種情況，同一套儀器的不同分量會出現(xiàn)兩種不同的變化狀況，當(dāng)某一分量上出現(xiàn)了特殊變化情況后，而另一分量上卻不明顯或根本沒有變化。另一種現(xiàn)象是不同儀器間的觀測物理量間沒有配合對應(yīng)關(guān)系。以水管儀和伸縮儀為例，現(xiàn)行的臺站都是將水管儀和伸縮儀合并安裝，希望測得的是當(dāng)?shù)孛媸艿焦腆w潮影響時，水管儀出現(xiàn)一個傾斜變化量β，相應(yīng)的伸縮儀會出現(xiàn)對應(yīng)的應(yīng)變量Δδ(圖1)。而實際中，在許多情況下應(yīng)變量不與傾斜成對變化，兩物理量之間對應(yīng)關(guān)系無法成立。造成上述現(xiàn)象的原因是當(dāng)初對形變儀器的作用效果認(rèn)識不足，沒能有效恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用好儀器的工作原理，這一錯誤也導(dǎo)致了各觀測手段的觀測分量間構(gòu)不成一個整體關(guān)系，不存在有物理學(xué)中矢量三角關(guān)系(已知兩個量可確定出第三個量)，形成了不同儀器和同一儀器的不同分量間的觀測物理量無法進(jìn)行相互驗證計算。這樣對數(shù)據(jù)分析造成很大難度，當(dāng)某一曲線出現(xiàn)的不同異常特征時，觀測人員很難對其做出合理正確的解釋。

圖1:傾斜、應(yīng)變對應(yīng)關(guān)系圖

1.4 臺站的職能作用沒能充分發(fā)揮出來

形變臺站在地震預(yù)報中沒能發(fā)揮出理想的作用效果，除了有儀器本身的原因以外，還與臺站的布局有關(guān)。過去由于我們對儀器的功能作用認(rèn)識不足，在臺站的建設(shè)中只考慮到臺網(wǎng)密度要求，沒有考慮到怎樣才能有效的發(fā)揮出臺站的職能作用，這一至關(guān)重要的問題。經(jīng)過這幾十年的運行，現(xiàn)行的布局方式上的一些弊端也顯露出來。一是有限的資源沒能充分利用好，臺站的孤立性、隨意性強。因為臺站的數(shù)目有限，而要用這些有限的臺站進(jìn)行大面積廣泛布局，必然顯得臺網(wǎng)密度稀疏，盲目隨意布點使得臺站處在“孤立”的獨軍奮戰(zhàn)位置。這就要求在臺站布局上要“精打細(xì)算”，才能發(fā)揮出其應(yīng)有的作用。二是缺少整體性作用效果的考慮，目前的臺站在位置關(guān)系、距離關(guān)系間都構(gòu)不成聯(lián)系。使的各臺站成為“各自為戰(zhàn)”的局面，觀測資料不能相互配合驗證，缺少整體功能作用，這些因素的存在都嚴(yán)重影響到了臺站的職能作用的發(fā)揮。

正是由于以上幾方面的原因，使的現(xiàn)行的形變觀測結(jié)果與地震預(yù)報的基本要求不能適應(yīng)，導(dǎo)致我們面對各種形變現(xiàn)象時無法甄別出是正常的大地形變變化還是地震前兆異常，造成地形變觀測工作處于一種停滯不前狀態(tài)。

2 形變觀測應(yīng)明確的思路和目標(biāo)

形變觀測的目地是要為地震預(yù)報服務(wù)，它是想通過測量大地形變的各種觀測要素的變化(如水平、垂直位移及重力場的變化)，獲取信息并以此為依據(jù)做出地震預(yù)報。在將理論設(shè)想轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的操作中，我們遇到了兩個難題，一是要判定出觀測到的形變量是來至地下還是局部干擾形變;其次要確定出怎樣才能判斷出大地形變中是否存在有地震的可能性。

如何判定地表形變和大地形變問題:隨著人們對地震活動的認(rèn)識不斷提高，特別是GPS技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)地震前形變活動是在一個大的區(qū)域場內(nèi)進(jìn)行的，其與板塊間的相互持續(xù)、緩慢作用過程相一致。因此應(yīng)依據(jù)這一特性來作為判別地表形變和大地形變的標(biāo)準(zhǔn)，如果觀測到的形變現(xiàn)象能符合上述特征，就可以斷定這屬于前兆異常。要找到這一異常特征就應(yīng)該要求形變觀測要在一個較大的局域內(nèi)構(gòu)成一個統(tǒng)一體系(不能搞單一作戰(zhàn)，要形成整體)，具體到操作中就是要設(shè)法讓觀測臺站間構(gòu)建出一個參照體，這樣才能對各臺站的運動變化做出準(zhǔn)確判斷。因為單一臺站如果是處在形變運動體中，它是無法測定出其中變化的情況，就像漂浮移動的物體只有兩個或兩個以上的物體形成相互參照才能判定出其變化情況。

大地形變中是否含有地震信息:如果非要從形變現(xiàn)象中，判定出正常形變與孕震形變兩者的差別，這是一件非常困難事情。因為在孕震過程必伴有形變，這以被大量實際觀測和實驗所證實，而形變過程未必就有震，這又是一個普遍現(xiàn)象。在孕震過程與正常形變中有一道讓我們難以分辯的“分水嶺”界限，很難確定出在什么情況下會有震，什么情況下沒震。正是這條界線使得我們感到迷茫、困惑，無所適從，有一種找不到思路無從下手的感覺。其實仔細(xì)分析，既然形變過程是由力的作用產(chǎn)生，而我們又無法從地形變現(xiàn)象中判定出前兆異常，為何不將思路的重心焦點轉(zhuǎn)移一下，繞開復(fù)雜的形變現(xiàn)象從力的角度去思考、探尋呢?地震活動反映的是板塊間作用力關(guān)系的變化，通過地下應(yīng)力的變化去捕捉那些能夠體現(xiàn)孕震時特有規(guī)律和表現(xiàn)，也許會有大的突破。如果我們能有辦法獲取到地下作用力的方向和作用點，將其作為形變觀測主要觀測目標(biāo)，并以此來作為地震前兆異常地震預(yù)報的判斷依據(jù)，也許會有另一番前景。

3 結(jié)束語

利用形變技術(shù)進(jìn)行地震預(yù)報，本身就是一個摸索總結(jié)的過程，雖然近幾年我們由模擬到數(shù)字在儀器設(shè)備方面有了質(zhì)的跨越，但是在地震預(yù)報方面仍沒有大的進(jìn)展。其原因與我們的思路受約束，探索實踐停留在原有的認(rèn)知水平內(nèi)，有著很大關(guān)系。要想突破現(xiàn)狀只有集思廣意，勇于實踐創(chuàng)新，才會找到解決問題的出路。

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［3］馮銳.地傾斜與地震［M］.北京:地震出版社，1978.

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