陳琳+訾茹

摘要：天文時(shí)間和緯度觀測(cè)的殘差值在儀器周?chē)貐^(qū)發(fā)生中強(qiáng)地震前夕出現(xiàn)短期異常的現(xiàn)象已被初步證實(shí)。本文進(jìn)一步討論時(shí)緯殘差異常與地震“三要素”的關(guān)系，并認(rèn)為布設(shè)觀測(cè)網(wǎng)點(diǎn)獲得多架儀器的資料，將可為地震“三要素”，尤其對(duì)震中位置的判定提供有意義的信息。多架儀器的資料對(duì)垂線變化和垂線偏差研究也將是有價(jià)值的，建議在地震高發(fā)地區(qū)組建觀測(cè)網(wǎng)，并研制主要用于地學(xué)研究的小型、高精度天文時(shí)緯觀測(cè)儀器。

關(guān)鍵詞：天文時(shí)緯殘差；垂線變化；地震預(yù)測(cè)

1天文測(cè)震方法獲取的前兆信息的地球物理意義

這里所說(shuō)的天文測(cè)震，是指通過(guò)分析天文時(shí)緯殘差發(fā)現(xiàn)、測(cè)定地方鉛垂線變化、提取地震前兆信息。鉛垂線變化即重力加速度方向的變化，重力變化的另一部分是各類重力儀測(cè)得的重力加速度絕對(duì)值的變化。同時(shí)檢測(cè)出這兩部分重力的變化，將有利于全面認(rèn)識(shí)和了解地下質(zhì)量活動(dòng)，進(jìn)而正確認(rèn)識(shí)地下質(zhì)量活動(dòng)與地震發(fā)生的關(guān)系。目前，人們還沒(méi)有把檢測(cè)垂線變化作為地學(xué)研究的一個(gè)課題，究其原因主要是不易得到垂線變化的實(shí)測(cè)資料。在早期，垂線變化資料是天文測(cè)時(shí)測(cè)緯的副產(chǎn)物，即從天文測(cè)時(shí)測(cè)緯的殘差資料中分析得出，而且又只是在天文時(shí)緯臺(tái)站附近發(fā)生強(qiáng)震前才能檢測(cè)出較明顯的垂線變化，這就更顯示出垂線變化資料的珍貴。目前，經(jīng)典天文時(shí)緯觀測(cè)已退出天體測(cè)量研究工作，所以實(shí)測(cè)垂線變化資料已不可能作為天文觀測(cè)的副產(chǎn)物得到。在一般條件下，用常規(guī)地球物理儀器不能測(cè)出垂線變化，這是由于在地球上一切物體都處于地球引力場(chǎng)的控制之下，如果以地球引力場(chǎng)內(nèi)物體作為參照系，則不可能測(cè)出垂線變化。相比之下，天文觀測(cè)是以恒星為參照系，而恒星位置完全不受地球引力場(chǎng)的影響。另一方面，天文時(shí)緯測(cè)量?jī)x器又以地方垂線為其測(cè)量基準(zhǔn)，當(dāng)?shù)胤酱咕€出現(xiàn)異常變化時(shí)，由觀測(cè)恒星視運(yùn)動(dòng)得到的天文經(jīng)緯度值也將出現(xiàn)異常變化。通過(guò)某架儀器的測(cè)值與全球儀器測(cè)得的綜合值的比較，就可得到反映地方垂線異常變化的信息。垂線變化資料在地學(xué)研究，尤其是地震預(yù)測(cè)研究中有其特殊的意義。天文觀測(cè)檢測(cè)出的垂線變化通常以角秒為單位表示。為討論方便，可將角秒換算為重力值；把這部分重力變化稱作重力水平分量變化，而各類重力儀測(cè)得的重力變化稱作重力垂直分量變化。

2由天文測(cè)震判斷發(fā)震時(shí)間

因?yàn)榈卣鸲喟l(fā)生在時(shí)緯殘差異常波動(dòng)開(kāi)始恢復(fù)的不長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，從異常波動(dòng)峰值到地震發(fā)生一般為幾個(gè)星期到1，2個(gè)月。因此，從天文時(shí)緯殘差異?？梢越o出關(guān)于發(fā)震時(shí)間有意義的預(yù)測(cè)信息，可以說(shuō)這是天文測(cè)震的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。如能與其它臨震手段密切地配合，將對(duì)提高短臨地震預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率具有重要意義。我國(guó)地震界已經(jīng)成功地進(jìn)行過(guò)幾次臨震預(yù)報(bào)，這是很可喜的。如能把臨震預(yù)報(bào)和短期預(yù)報(bào)相配合，則對(duì)于減少地震造成的損失將更具實(shí)際意義。不少測(cè)震手段在短臨階段都出現(xiàn)一定的異常反應(yīng)，如地下水、地磁、地電、地應(yīng)力和水氡等。但由于地震的孕育和發(fā)生過(guò)程極其復(fù)雜，這些觀測(cè)資料的變化也是極其復(fù)雜的，也存在一定的不確定性。由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同，各測(cè)點(diǎn)的前兆反映也不會(huì)完全相同，有的出現(xiàn)異常，有的沒(méi)有異常；有的異常較明顯，有的不明顯。這使得這些手段帶有一定的局限性。天文測(cè)震觀測(cè)到的信息是來(lái)自地下數(shù)萬(wàn)平方公里范圍的質(zhì)量活動(dòng)引發(fā)的引力場(chǎng)變化，這種場(chǎng)效應(yīng)具有整體性和綜合性。當(dāng)然，天文觀測(cè)方法肯定也有它的局限性，如要求有較多的可觀測(cè)晴夜才能獲得有意義的數(shù)據(jù)資料等。引力場(chǎng)還具有不可屏蔽性，其大小僅與質(zhì)量成正比、與距離平方成反比。在地面上了解地下質(zhì)量活動(dòng)最有效的辦法應(yīng)該是探測(cè)引力場(chǎng)變化。而其它多種物理效應(yīng)，大都是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的派生結(jié)果，如地?zé)帷⒌叵滤?、地磁、地電和水氡的變化等，而這些效應(yīng)都有被屏蔽和衰減的可能，不可能在質(zhì)量活動(dòng)區(qū)域內(nèi)各處都有相同的效果。重力測(cè)量雖然也能檢測(cè)出地下質(zhì)量活動(dòng)，但現(xiàn)有的常規(guī)重力測(cè)量多采用定點(diǎn)定時(shí)的重力流動(dòng)測(cè)量，難以得到固定點(diǎn)的連續(xù)重力變化的全過(guò)程，而天文測(cè)震的結(jié)果恰好可在一定程度上彌補(bǔ)這方面的不足。

3由天文測(cè)震確定震中位置

確定震中位置或許是目前地震預(yù)報(bào)工作中最大的難點(diǎn)之一。天文測(cè)震對(duì)震中位置的確定有可能提供有益線索。天文測(cè)震確定震中位置的主要理論依據(jù)是，震中地區(qū)是應(yīng)力的集中區(qū)，也應(yīng)當(dāng)是擾動(dòng)質(zhì)量的集中區(qū)。如果局部區(qū)域質(zhì)量密度在一定時(shí)間內(nèi)增大，這種效應(yīng)可引發(fā)周?chē)貐^(qū)的垂線向震中方向偏轉(zhuǎn)，即向質(zhì)量密度增大的中心方向偏轉(zhuǎn)。如在震中周?chē)ㄓ?個(gè)以上天文測(cè)震站同時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，從檢測(cè)出來(lái)的垂線變化方向進(jìn)而找出它們的交匯點(diǎn)，就很可能是這類擾動(dòng)質(zhì)量的中心，這里也可能就是震中區(qū)。對(duì)以監(jiān)測(cè)6級(jí)以上地震為主要目的的天文測(cè)震站，測(cè)站之間距離不應(yīng)小于200km。但這要求來(lái)自其它手段的長(zhǎng)期預(yù)報(bào)有較高的準(zhǔn)確性，若長(zhǎng)期預(yù)報(bào)誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于200km，那就應(yīng)當(dāng)擴(kuò)大監(jiān)測(cè)區(qū)域，這就要求有一定數(shù)量的天文測(cè)震站，爭(zhēng)取能把震中地區(qū)包圍在幾個(gè)天文測(cè)震站之內(nèi)，而每一測(cè)震站都應(yīng)提供定點(diǎn)的重力測(cè)量值。上述判斷震中位置的方法，先決條件是震源具有一定的確定性，即如果在某地區(qū)地下有應(yīng)力積累，又會(huì)在該地區(qū)釋放出來(lái)。在這一前提下只要把震中范圍事先基本上劃定，由3個(gè)以上天文測(cè)震站包圍震中地區(qū)，則可能為檢測(cè)震中位置提供有意義的信息。如果應(yīng)力在釋放的過(guò)程中不是向某一地區(qū)集中，或受到某些外來(lái)因素的激發(fā)而提前釋放，則震中位置的確定性就較差。這種情況下用天文測(cè)震方法準(zhǔn)確判斷震中位置是困難的。當(dāng)然用其它手段來(lái)確定也相當(dāng)困難。但天文測(cè)震有可能檢測(cè)出應(yīng)力區(qū)內(nèi)應(yīng)力運(yùn)動(dòng)過(guò)程和運(yùn)動(dòng)方向。這可為震中位置的確定提供有意義的線索。

結(jié)束語(yǔ)：天文時(shí)緯觀測(cè)殘差在儀器周?chē)貐^(qū)發(fā)生中強(qiáng)地震前夕出現(xiàn)的短期較大異常波動(dòng)，目前被認(rèn)為是地震前震區(qū)一定范圍內(nèi)地球物理場(chǎng)變化引起的地方鉛垂線異常變化，對(duì)地面光學(xué)天文時(shí)間緯度觀測(cè)影響的結(jié)果，似可認(rèn)為它的物理意義是較明確的。這種影響對(duì)天文時(shí)緯觀測(cè)是不利的，但卻可能為短期地震預(yù)測(cè)提供有價(jià)值的信息。

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