我國地球物理研究的地震活動性研究

我國地球物理研究的地震活動性研究

地震預(yù)測首先是一個(gè)科學(xué)問題。地震預(yù)測的實(shí)現(xiàn)基于科學(xué)驗(yàn)證。十五年來,在中國地震局有關(guān)部門和國家自然科學(xué)基金會等機(jī)構(gòu)的支持下,地球物理研究所科研人員圍繞與地震預(yù)測的有關(guān)的科學(xué)問題,開展了多方面的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究。這些研究工作可以概括為3個(gè)方面。1我國地震預(yù)測研究的其它問題我國有著豐富的歷史和現(xiàn)代地震目錄。地震活動性研究是我所地震預(yù)測研究中最重要的工作之一(許紹燮等,1989,1990;許紹燮,1993;Wang等,1996;鄭秀芬等,1998;王林瑛,1999)。地震活動性的經(jīng)驗(yàn)性研究包括強(qiáng)地震活動的大尺度特征距離的研究(杜先富,許紹燮,1997)、地震活動性定量化的嘗試(谷繼成,魏富勝,1987;魏富勝等,1990,1992;魏富勝,1993;宋治平等,1997)、全球地震活動性的研究(吳佳翼,曹學(xué)峰,1987a,b;吳佳翼等,1988;朱傳鎮(zhèn),1991b;何淑韻,吳佳翼,1995)、中國地震活動性的分區(qū)特征的研究(王林瑛,朱傳鎮(zhèn),1988;章淮魯,1989;時(shí)振梁等,1995;林命周等,1996)、地震活動的相關(guān)性(劉玉芬,廖清波,1989)、地震序列的功率譜(黃蓉良,1995)和周期性(章淮魯,何淑韻,1989;王春珍等,1998;吳忠良,1999b)的研究等。地震活動的叢集性及其修正形式(郁曙君,1990;郁曙君,李世愚,1998)、爆發(fā)余震圖象(馬秀芳等,1989;馬秀芳,傅麗萍,1991)等在地震預(yù)測研究中也得到不同程度的應(yīng)用。作為地震活動性研究重要的基礎(chǔ)和補(bǔ)充,通過地震活動性資料對天然或誘發(fā)地震的震源過程的研究,深化了對地震發(fā)生規(guī)律和地震預(yù)測的認(rèn)識(林邦慧等,1986,1989;許紹燮,王林瑛,1990;劉萬琴等,1999)。地震“成核”與前震過程的研究是地震預(yù)測研究的一個(gè)重要方面,這方面的工作包括前震序列分析(朱傳鎮(zhèn),1986;何淑韻,1989;林邦慧,胡小幸,1989;林邦慧等,1990;李興才,1994;李大鵬,林邦慧,1994;林邦慧等,1994,1996;左兆榮等,1995,1996;朱傳鎮(zhèn),王林瑛,1996)以及“地震成核震相”的研究(Wu,1998)等。我所專家在地震預(yù)測研究中,首先提出環(huán)境應(yīng)力值方法(白彤霞,陳培善,1994,1998;陳培善,陳海通,1992;陳培善等,1994,1995,1996,1998;陳培善,白彤霞,1996,1998,1999;成瑾等,1998)和加卸載響應(yīng)比方法(尹祥礎(chǔ),1987;李潔,尹祥礎(chǔ),1993;尹祥礎(chǔ)等,1994;宋治平等,1996;王裕倉等,1998),并將其應(yīng)用于實(shí)際地震預(yù)測。在地震活動性研究中,廣泛地使用了專家系統(tǒng)(王碧泉,馬淑田,1989;王碧泉等,1990,1992,1993;范洪順,王碧泉,1990,1992;陳佩燕,王春珍,1991;Bian等,1997;Bian和Huang,1999)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(韓志強(qiáng),王碧泉,1997)、模式識別方法(王碧泉等,1986b,1989a,1994;何淑韻,金小峰,1988,1993;王碧泉,陳祖蔭,1989;傅麗萍,馬秀芳,1992;黃漢明,王碧泉,1993;王碧泉,1994,1997;馬秀芳等,1986;王碧泉,王春珍,1988)、聚類分析方法(王碧泉等,1986a;馬淑田等,1988;王玉秀等,1988;Ma等,1992)等分析技術(shù)。在地震預(yù)測中越來越多地使用概率的語言和概率預(yù)測的方法,是90年代國際地震預(yù)測研究的一個(gè)發(fā)展趨勢,這一趨勢在我所的地震預(yù)測研究中也得到了充分的體現(xiàn)(楊錦英,王碧泉,1989,1996;周冉,林邦慧,1992;張?zhí)熘?1993;王健,1994,1995;張?zhí)熘械?1998b,1999)。2地震預(yù)報(bào)與震磁研究我所的地震前兆研究是以全所的地球物理研究為基礎(chǔ)的,主要包括地震學(xué)、地磁和地電學(xué)、重力學(xué)和地?zé)釋W(xué)等領(lǐng)域。研究大震前震源區(qū)介質(zhì)參數(shù)的變化和震源參數(shù)的變化作為可能的前兆也是我所地震預(yù)測研究的特點(diǎn)之一(許紹燮等,1989,1990),這方面的工作包括Q值(傅昌洪,1989;華正興等,1994)、小震震源參數(shù)(肖蔚文,1990;張?zhí)熘械?2000a,b)、尾波振幅比(張?zhí)熘械?1998a)、中小地震應(yīng)力降(韋世忠,李玉萍,1989)、以及各種參數(shù)的組合(韋世忠,李玉萍,1994)等。震磁現(xiàn)象的觀測與研究,是我所地震預(yù)測研究的一個(gè)重要方面。地磁異常和地震活動的關(guān)系特別是和大地震,如唐山、瀾滄、耿馬、黃海、大同、張北等地震的關(guān)系被廣泛地研究(白彤霞等,1987;詹志佳,1987,1989,1990a,1990b;詹志佳等,1987,1990b,1991,2001;林云芳等,1988;范國華等,1990,1992,1993;林云芳,曾小蘋,1990;Zhan,1990a,1990b,1992;高玉芬,1991;蔣伯琴,1992;曾小蘋等,1992;王文,1995,1997,1990a,b;趙明等,1995;周軍成等,1995;魯躍等,1999a)。多種方法,如地磁轉(zhuǎn)換函數(shù)法、空間相關(guān)法、地磁零等變線法等,被應(yīng)用于處理多個(gè)地震前后的地磁資料,結(jié)果表明這些方法有可能在地震預(yù)報(bào)的中、短期等各個(gè)階段,特別是短期預(yù)報(bào)中發(fā)揮作用(林云芳,1987;林云芳,曾小蘋,1988,1992;Lin和Zeng,1990,1992;曾小蘋,林云芳,1990,1995;林云芳等,1991,1996,1997,1999;曾小蘋等,1990a,b,c,1994,1995a,b,1995c,1996;田山等,1997;魯躍等,1999b;Zeng等,1999)。與尋找地震預(yù)測方法的同時(shí),積極了開展震磁效應(yīng)的物理基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)和理論研究,并取得了一些有意義的進(jìn)展(郝錦綺,1986;郝錦綺等,1989,1992,1993;Hao,1992,1994;Hao等,1992;Hao和Zhou,1994;詹志佳,1988;詹志佳等,2000)。為觀測研究震磁前兆,我所于1975年在北京及其附近地區(qū)布設(shè)了地磁加密觀測網(wǎng)。每年進(jìn)行4次觀測,根據(jù)觀測結(jié)果,提供首都圈震情預(yù)測意見。曾對1993年11月18日M4.5寶坻地震、1995年7月20日M4.3懷來地震與1998年7月28日M3.8寶坻地震作出了一定程度的預(yù)報(bào)(詹志佳等,1990a,c,1992,1993,1996,1997,1998a,b,1999a,b;Zhan等,1993,1999;詹志佳,高金田,1994)。我所還開展了地震電磁輻射的觀測與研究(錢書清,1989,1993;錢書清,郝錦綺,1994;Qian等,1994;李興才等,1995,1996;袁家治等,1996;Yuan等,1999),并進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究和分析(錢書清等,1986;曹惠馨等,1989,錢書清,李聚臣,1992;Qian等,1992;曹惠馨等,1994;錢書清等,1996,1998)。我所堅(jiān)持了大氣電場的觀測與研究,取得了較長時(shí)間的完整資料,進(jìn)行了和地震關(guān)系的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)(郝建國,1988,1999;柳松,1990;郝建國等,1993a,b,1995,1998a,b,c,2000;唐天明,1999;趙明等,1999)。在中強(qiáng)地震前,特別是我國的一系列7級以上強(qiáng)震前,觀測到了地電阻率較為明顯的異常變化。其中1976年唐山7.8地震前有一組多臺組成區(qū)域臺網(wǎng)觀測到了一致的地電阻率趨勢性前兆變化(錢復(fù)業(yè)等,1990a;Qian等,1990b,1997;秦馨菱等,1991;毛桐恩等,1995;錢復(fù)業(yè),趙玉林,1996;趙玉林等,1998a;LuJun等,1999),松潘地震前也觀測到了與唐山地震前相當(dāng)一致的短臨前兆異常。依據(jù)這一重要的觀測事實(shí),發(fā)展了主要用于中期地震預(yù)測的前兆峰方法(Zhao等,1994;毛桐恩等,1998)和四象限分布法(趙玉林等,1996),以及主要用于短臨地震預(yù)報(bào)的地電潮汐力觸發(fā)模式(Qian等,1990a;錢復(fù)業(yè)等,1996b),探討了地電阻率和應(yīng)變的關(guān)系(趙玉林等,1990a,b,1998b;Zhao等,1990a;錢復(fù)業(yè)等,1996a,1998b),提出了以地電阻率各向異性度等預(yù)測地震的方法(毛桐恩等,1999a,b,c),對于地電學(xué)和震電關(guān)系進(jìn)行了廣泛和深入的研究(錢復(fù)業(yè)等,1990b,1991a,b,c,1995,1998a;趙玉林等,1990c,1991,1992,1995,2001;Qian等,1990c,1992;Zhao和Qian,1990;Zhao等,1990b,1991,1996,1997;趙玉林,錢復(fù)業(yè),1991;張洪魁,趙玉林,1997;錢復(fù)業(yè)等,1998)。在顧功敘先生的親自倡導(dǎo)和直接推動下,從1980年開始,我所和美國哥倫比亞大學(xué)進(jìn)行了在京津唐張地區(qū)的“局部重力場變化與地震發(fā)生關(guān)系”的合作研究。1991年以來,每年進(jìn)行2次測量。觀測表明,發(fā)生在首都圈的中強(qiáng)地震,震中附近的重力場或多或少地存在變化,且有若干一定程度的成功的預(yù)測。研究表明,與地震發(fā)生有關(guān)的重力場變化是分布在地殼所有深度上的地下流體變化的響應(yīng)(華昌才等,1987,1992,1995b;劉克人等,1997;宋勝合等,1998;Zheng等,1999)。此外,在重力和地形變測量方面,對利用大地慢傾斜異常群進(jìn)行強(qiáng)震中期預(yù)報(bào)問題也進(jìn)行了探索(馬桂芳,1986)。地溫和地下流體前兆的研究并不是我所地震預(yù)測研究的重點(diǎn),但在這方面,也開展了有特色的探索(胡敦寬,1987;胡敦寬等,1993;1995;1996;1997;胡敦寬,李淑芳,1993,1995;田華等,1994;華昌才等,1995a)。3地震學(xué)及動力學(xué)研究關(guān)于地震預(yù)測的基礎(chǔ)科學(xué)問題的研究,主要涉及強(qiáng)地震與大尺度構(gòu)造關(guān)系的探討(Xu和Liu,1986;毛桐恩,姚家榴,1994;許紹燮,1994)、物理預(yù)測與統(tǒng)計(jì)預(yù)測(許紹燮,1989a)、地震預(yù)測的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)(許紹燮,1989b;吳忠良等,1998;吳忠良,1998a,1999a),地震預(yù)測研究的國際動態(tài)和發(fā)展戰(zhàn)略研究(朱傳鎮(zhèn),1991a;吳忠良,1998b)等。近年來,分形幾何、非線性動力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)在地震學(xué)中的應(yīng)用引起地震學(xué)家和物理學(xué)家的普遍關(guān)注(吳忠良,1994;Chen和Wu,1999;Zhu和Wu,1999)。這方面的研究包括地震活動的分形特征和渾沌特征的描述(王碧泉等,1988;安鎮(zhèn)文等,1989,1992,1993,2000;肖蔚文等,1992;陳等,1992)、熵在地震活動性描述中的應(yīng)用(朱