地震監(jiān)測和預(yù)報

1、地震監(jiān)測和預(yù)報地震監(jiān)測的主要手段及方法地震的微觀異常觀測人的感官無法覺察，只有用專門的儀器才能測量到的地震異常稱為地震的微觀異常，主要包括以下幾類：測震：記錄一個區(qū)域內(nèi)大小地震的時空分布和特征，從而預(yù)報大地震。人們常說的小震鬧，大震到，就是以震報震的一種特例。當(dāng)然，需要注意的是小震鬧并不一定導(dǎo)致大震到。地殼形變觀測：許多地震在臨震前，震區(qū)的地殼形變增大，可以是平時的幾倍到幾十倍。如測量斷層兩側(cè)的相對垂直升降或水平位移的參數(shù)，是地震預(yù)報重要的依據(jù)。地磁測量：地球基本磁場可以直接反映地球各種深度乃至地核的物理過程,地磁場及其變化是地球深部物理過程信息的重要來源之一。震磁效益的研究有其理論依據(jù)和實驗

2、基礎(chǔ)，更有震例的事實。地電觀測：地震孕育過程中，將伴隨有地下介質(zhì)（主要是巖石）電阻率的變化及大地電流和自然電場的變化，由于這些變化與巖石受力變形及破裂過程有關(guān)，因此提取這一信息可以預(yù)測地震。重力觀測：地球重力場是一種比較穩(wěn)定的地球物理場之一，它與觀測點的位置和地球內(nèi)部介質(zhì)密度有關(guān)。因此，通過重力場變化可以了解到地殼的變形、巖石密度的變化，從而預(yù)測地震。地應(yīng)力觀測：地震孕育不論機(jī)制如何，其實質(zhì)是一個力學(xué)過程，是在一定構(gòu)造背景條件下，地殼體中應(yīng)力作用的結(jié)果。觀測地殼應(yīng)力的變化，可以捕捉地震前兆的信息。地下水物理和化學(xué)的動態(tài)觀測：地下水動態(tài)在震前異?，F(xiàn)象，宏觀現(xiàn)象如水井水位上漲，水中翻花冒泡、井水變

3、色變味等；微觀現(xiàn)象如水化學(xué)成分改變（如水中溶解氡氣量變化等），固體潮（天體引潮力引起的地下水位漲落現(xiàn)象一就象海水潮漲落一樣）的改變等。通過地下水動態(tài)的觀測，可以直接地了解含水層受周圍的影響情況和受力的情況，從而進(jìn)行地震預(yù)報。類似這樣的經(jīng)常性的監(jiān)測手段和預(yù)報方法還有不少。地震學(xué)家們根據(jù)多種手段觀測的結(jié)果，綜合考慮環(huán)境因素、構(gòu)造條件和地球動力因素等，提出慎之又慎的分析預(yù)測意見。地震的宏觀異常觀測人的感官能直接覺察到的地震異?，F(xiàn)象稱為地震的宏觀異常。地震宏觀異常的表現(xiàn)形式多樣且復(fù)雜，異常的種類多達(dá)幾百種，異常的現(xiàn)象多達(dá)幾千種，大體可分為：地下水異常、生物異常、地聲異常、地光異常、電磁異常、氣象異常等

4、。1、地下水異常地下水包括井水、泉水等。主要異常有發(fā)渾、冒泡、翻花、升溫、變色、變味、突升、突降、井孔變形、泉源突然枯竭或涌出等。人們總結(jié)了震前井水變化的諺語：井水是個寶，地震有前兆。無雨泉水渾，天干井水冒。水位升降大，翻花冒氣泡。有的變顏色，有的變味道。2、生物異常許多動物的某些器官感覺特別靈敏，它能比人類提前知道一些災(zāi)害事件的發(fā)生，例如海洋中水母能預(yù)報風(fēng)暴，老鼠能事先躲避礦井崩塌或有害氣體等等。至于在視覺、聽覺、觸覺、振動覺，平衡覺器官中，哪些起了主要作用，哪些又起了輔助判斷作用，對不同的動物可能有所不同。伴隨地震而產(chǎn)生的物理、化學(xué)變化（振動、電、磁、氣象、水氡含量異常等），往往能使一些動

5、物的某種感覺器官受到刺激而發(fā)生異常反應(yīng)。如一個地區(qū)的重力發(fā)生變異，某些動物可能能過它的平衡器官感覺到；一種振動異常，某些動物的聽覺器官也許能夠察覺出來。地震前地下巖層早已在逐日緩慢活動，呈現(xiàn)出蠕動狀態(tài)，而斷層面之間又具有強(qiáng)大的磨擦力，于是有人認(rèn)為在磨擦的斷層面上會產(chǎn)生一種每秒鐘僅幾次至十多次、低于人的聽覺所能感覺到的低頻聲波。人要在每秒20次以上的聲波才能感覺到，而動物則不然。那些感覺十分靈敏的動物，在感觸到這種聲波時，便會驚恐萬狀，以致出現(xiàn)冬蛇出洞，魚躍水面，豬牛跳圈，狗哭狼吼等異常現(xiàn)象。動物異常的種類很多，有大牲畜、家禽、穴居動物、冬眠動物、魚地震前動物反應(yīng)動物異常表現(xiàn)牛、馬、驢、騾驚慌不

6、安、不進(jìn)廄、不進(jìn)食、亂鬧亂叫、打群架、掙斷韁繩逃跑、蹬地、刨地、行走中突然驚跑豬不進(jìn)圈、不吃食、亂叫亂鬧、拱圈、越圈外逃羊不進(jìn)圈、不吃食、亂叫亂鬧、越圈逃跑、鬧圈狗狂吠不休、哭泣、嗅地扒地、咬人、亂跑亂鬧、叼著狗崽搬家、警犬不聽指令貓驚慌不安、叼著貓崽搬家上樹兔不吃草、在窩內(nèi)亂鬧亂叫、驚逃出窩鴨、鵝白天不下水、晚上不進(jìn)架、不吃食、緊跟主人、驚叫、高飛雞不進(jìn)架、撞架、在架內(nèi)鬧、上樹鴿不進(jìn)巢、棲于屋外、突然驚起傾巢而飛鼠白天成群出洞，像醉酒似的發(fā)呆、不怕人、驚恐亂竄、叼著小鼠搬家蛇冬眠蛇出洞在雪地里凍僵、凍死，數(shù)量增加，集聚一團(tuán)魚成群漂浮、狂游、跳出水面、缸養(yǎng)的魚亂跳，頭尾碰出血，跳出缸外，發(fā)出叫

7、聲、呆滯、死亡蟾蜍（癩蛤?。┏扇撼龆?，甚至跑到大街小巷動物反常的情形，人們也有幾句順口溜總結(jié)得好：震前動物有預(yù)兆，群測群防很重要。牛羊騾馬不進(jìn)廄，豬不吃食狗亂咬。鴨不下水岸上鬧，雞飛上樹高聲叫。冰天雪地蛇出洞，大鼠叼著小鼠跑。兔子豎耳蹦又撞，魚躍水面惶惶跳。蜜蜂群遷鬧轟轟，鴿子驚飛不回巢。家家戶戶都觀察，發(fā)現(xiàn)異?？靾蟾?。除此之外，有些植物在震前也有異常反應(yīng)，如不適季節(jié)的發(fā)芽、開花、結(jié)果或大面積枯萎與異常繁茂等。地震諺語20首響聲一報告，地震就來到。大震聲發(fā)沉，小震聲發(fā)尖。響得長，在遠(yuǎn)程；響得短，離不遠(yuǎn)。先聽響，后地動，聽到響聲快行動。上下顛一顛，來回晃半天。離得近，上下蹦；離得遠(yuǎn)，左右擺。上下

8、顛，在眼前；晃來晃去在天邊。房子?xùn)|西擺，地震東西來；要是南北擺，它就南北來。噴沙冒水沿條道，地下正是故河道。冒水噴沙哪最多?澇洼堿地不用說。豆腐一擠，出水出渣；地震一鬧，噴水噴沙。洼地重，平地輕；沙地重，土地輕。磚包土坯墻，抗震最不強(qiáng)。酥在顛勁上，倒在晃勁上。女兒墻，房檐圍，地震一來最倒霉。地基牢一點，離河遠(yuǎn)一點；墻壁好一點，連結(jié)緊一點；房子矮一點，房頂輕一點；布局合理點，樣子簡單點。要想再好點，互相多學(xué)點。地震鬧，雨常到，不是霪來就是暴。陰歷十五搭初一，家里做活多注意。井水是個寶，前兆來得早。地下水，有前兆：不是漲，就是落；甜變苦，苦變甜；又發(fā)渾，又翻沙。見到了，要報告。為什么？鬧預(yù)報。3、

9、氣象異常人們常形容地震預(yù)報科技人員是上管天，下管地，中間管空氣，這的確有道理。地震之前，氣象也常常出現(xiàn)反常。主要有震前悶熱，人焦灼煩躁，久旱不雨或霪雨綿綿，黃霧四塞，日光晦暗，怪風(fēng)狂起，六月冰雹等等。如：浮云在天空呈極長的射線狀，射線中心指向的位置就是中心地震的位置，這樣的射線云屆很容易被人們觀察到。4、地聲異常地聲異常是指地震前來自地下的聲音。其聲有如炮響雷鳴，也有如重車行駛、大風(fēng)鼓蕩等多種多樣。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，有縱波從震源輻射，沿地面?zhèn)鞑ィ箍諝庹駝影l(fā)聲，由于縱波速度較大但勢弱，人們只聞其聲，而不覺地動，需橫波到后才有動的感覺。所以，震中區(qū)往往有每震之先，地內(nèi)聲響，似地氣鼓蕩，如鼎內(nèi)沸水膨漲

10、的記載。如果在震中區(qū)，3級地震往往可聽到地聲。地聲是地下巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及其所含的液體、氣體運動變化的結(jié)果，有相當(dāng)大部分地聲是臨震征兆。掌握地聲知識就有可能對地震起到較好的預(yù)報預(yù)防效果。5、地光異常地光異常指地震前來自地下的光亮，其顏色多種多樣，可見到日常生活中罕見的混合色，如銀藍(lán)色、白紫色等，但以紅色與白色為主；其形態(tài)也各異，有帶狀、球狀、柱狀、彌漫狀等。一般地光出現(xiàn)的范圍較大，多在震前幾小時到幾分鐘內(nèi)出現(xiàn)，持續(xù)幾秒鐘。我國海城、龍陵、唐山、松潘等地震時及地震前后都出現(xiàn)了豐富多彩的發(fā)光現(xiàn)象。地光多伴隨地震、山崩、滑坡、塌陷或噴沙冒水、噴氣等自然現(xiàn)象同時出現(xiàn)，常沿斷裂帶或一個區(qū)域作有規(guī)律的遷移

11、，且與其他宏觀微觀異常同步，其成因總是與地殼運動密切相關(guān)。且受地質(zhì)條件及地表和大氣狀態(tài)控制，能對人或動、植物造成不同程度的危害。目前我們所掌握的地光異常報告，都在震前幾秒鐘至1分鐘左右。如海城地震，瀾滄、耿馬地震等都搜集到了類似的報告。6、地氣異常地氣異常指地震前來自地下的霧氣，又稱地氣霧或地霧。這種霧氣，具有白、黑、黃等多種顏色，有時無色，常在震前幾天至幾分鐘內(nèi)出現(xiàn)，常伴隨怪味，有時伴有聲響或帶有高溫。7、地動異常地動異常是指地震前地面出現(xiàn)的晃動。地震時地面劇烈振動，是眾所周知的現(xiàn)象。但地震尚未發(fā)生之前，有時感到地面也晃動，這種晃動與地震時不同，擺動得十分緩慢，地震儀常記錄不到，但很多人可以

12、感覺得到。最為顯著的地動異常出現(xiàn)于1975年2月4日海城7.3級地震之前，從1974年12月下旬到1975年1月末，在丹東、寬甸、鳳城、沈陽、岫巖等地出現(xiàn)過17次地動。8、地鼓異常地鼓異常指地震前地面上出現(xiàn)鼓包。1973年2月6日四川爐霍7.9級地震前約半年，甘孜縣拖壩區(qū)一草坪上出現(xiàn)一地鼓，形狀如倒扣的鐵鍋，高20厘米左右，四周斷續(xù)出現(xiàn)裂縫，鼓起幾天后消失，反復(fù)多次，直到發(fā)生地震。與地鼓類似的異常還有地裂縫、地陷等。9、電磁異常電磁異常指地震前家用電器如收音機(jī)、電視機(jī)、日光燈等出現(xiàn)的異常。最為常見的電磁異常是收音機(jī)失靈，在北方地區(qū)日光燈在震前自明也較為常見。1976年7月28日唐山7.8級地震

13、前幾天，唐山及其鄰區(qū)很多收音機(jī)失靈，聲音忽大忽小，時有時無，調(diào)頻不準(zhǔn)，有時連續(xù)出現(xiàn)噪音。同樣是唐山地震前，市內(nèi)有人見到關(guān)閉的熒光燈夜間先發(fā)紅后亮起來，北京有人睡前關(guān)閉了日光燈，但燈仍亮著不息。電磁異常還包括一些電機(jī)設(shè)備工作不正常，如微波站異常、無線電廠受干擾、電子鬧鐘失靈等。地震宏觀異常在地震預(yù)報尤其是短臨預(yù)報中具有重要的作用，1975年遼寧海城7.3級地震和1976年松潘、平武7.2級地震前，地震工作者和廣大群眾曾觀察到大量的宏觀異?，F(xiàn)象，為這兩次地震的成功預(yù)報提供了重要資料。不過也應(yīng)當(dāng)注意,上面所列舉的多種宏觀現(xiàn)象可能由多種原因造成，不一定都是地震的預(yù)兆。例如：井水和泉水的漲落可能和降雨的

14、多少有關(guān)，也可能受附近抽水、排水和施工的影響，井水的變色變味可能因污染引起，動物的異常表現(xiàn)可能與天氣變化、疾病、發(fā)情、外界刺激等有關(guān)，還要注意不要把電焊弧光、閃電等誤認(rèn)為地光，不要把雷聲誤認(rèn)為地聲，不要把燃放煙花爆竹和信號彈當(dāng)成地下冒火球。一旦發(fā)現(xiàn)異常的自然現(xiàn)象，不要輕易作出馬上要發(fā)生地震的結(jié)論，更不要驚慌失措，而應(yīng)當(dāng)弄清異?，F(xiàn)象出現(xiàn)的時間、地點和有關(guān)情況，保護(hù)好現(xiàn)場，向政府或地震部門報告，讓地震部門的專業(yè)人員調(diào)查核實，弄清事情真相。我國地震預(yù)報的現(xiàn)狀和前景現(xiàn)狀我們對地震孕育發(fā)生的原理、規(guī)律有所認(rèn)識，但還沒有完全認(rèn)識；我們能夠?qū)δ承╊愋偷牡卣鹱龀鲆欢ǔ潭鹊念A(yù)報，但還不能預(yù)報所有的地震，我們作出

15、的較大時間尺度的中長期預(yù)報已有一定的可信度，但短臨預(yù)報的成功率還相對較低。我國的地震預(yù)報由于國家的重視和其明確的任務(wù)性，經(jīng)過一代人的努力，已居于世界先進(jìn)行列。在第四個地震活躍期內(nèi)，曾成功地對海城等幾次大震做過短臨預(yù)報，因此經(jīng)聯(lián)合國科教文組織評審，作為唯一對地震作出過成功短臨預(yù)報的國家，被載入史冊。但是從世界范圍說，地震預(yù)報仍處于探索階段，尚未完全掌握地震孕育發(fā)展的規(guī)律，我們的預(yù)報主要是根據(jù)多年積累的觀測資料和震例，進(jìn)行經(jīng)驗性預(yù)報。因此，不可避免地帶有很大的局限性。為此，中華人民共和國防震減災(zāi)法第十六條規(guī)定：國家對地震預(yù)報實行統(tǒng)一發(fā)布制度。地震短期預(yù)報和臨震預(yù)報，由省、自治區(qū)、直轄市人民政府按照

16、國務(wù)院規(guī)定的程序發(fā)布。任何單位或者從事地震工作的專業(yè)人員關(guān)于短期地震預(yù)測或者臨震預(yù)測的意見，應(yīng)當(dāng)報國務(wù)院地震行政主管部門或者縣級以上地方人民政府負(fù)責(zé)管理地震工作的部門或者機(jī)構(gòu)按照前款規(guī)定處理，不得擅自向社會擴(kuò)散。在我國，地震預(yù)報的發(fā)布權(quán)在政府。屬于地震系統(tǒng)的任何一級行政單位、研究單位、觀測臺站、科學(xué)家和任何個人，都無權(quán)發(fā)布有關(guān)地震預(yù)報的消息。前景九五期間，中國建立了國家數(shù)字地震臺網(wǎng)，含有50個數(shù)字地震臺站，同時建立了一批區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)。進(jìn)入九五以來，又實施了中國地殼運動觀測網(wǎng)絡(luò)的大型科學(xué)工程，建立了GPS觀測網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)包括25個連續(xù)觀測的基準(zhǔn)站、56個定期復(fù)測的基本站和1000多個不定期復(fù)

17、測的區(qū)域站。國家數(shù)字地震臺網(wǎng)和中國地殼運動觀測網(wǎng)絡(luò)均于2000年正式建成并通過了國家驗收，2001年已投入正式運行。目前已在地震科學(xué)和地震監(jiān)測預(yù)報研究中展示了廣闊前景。此外，通過九五大力加強(qiáng)衛(wèi)星遙感技術(shù)在地震監(jiān)測中的應(yīng)用研究，在華北、西北、西南等地建立了衛(wèi)星遙感觀測站，接收衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)，開展相應(yīng)區(qū)域的熱異常監(jiān)視。此外，數(shù)字地震前兆臺網(wǎng)的建設(shè)也有了新的進(jìn)展，建立了山東實驗數(shù)字地震前兆臺網(wǎng)并進(jìn)一步向全國各地推廣。與國際同步進(jìn)行的中國地震預(yù)報研究也取得了重要進(jìn)展。如1999年啟動、目前正在實施中的國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項目（973項目）大陸強(qiáng)震機(jī)理與預(yù)測從中國大陸強(qiáng)震的特殊背景出發(fā)，以活動地塊動力

18、學(xué)為主線，以新一代觀測技術(shù)為依托，通過對最新構(gòu)造變動和應(yīng)變場演化的研究，劃分出控制中國大陸強(qiáng)震的不同級別的活動地塊；通過對深部構(gòu)造環(huán)境的研究，查明不同層次活動地塊的深淺耦合關(guān)系；通過對現(xiàn)代地殼運動和變形的研究，確定活動地塊的運動方式和速度；通過對活動地塊運動變形的數(shù)學(xué)物理模擬，認(rèn)識地塊活動與強(qiáng)震孕育的關(guān)系；通過流動地震試驗場的檢驗，探尋大陸強(qiáng)震預(yù)測理論，發(fā)展預(yù)測方法并應(yīng)用于重要經(jīng)濟(jì)區(qū)的強(qiáng)震災(zāi)害評價?？梢韵嘈?，全球一系列重大科學(xué)計劃和我國一系列重要研究項目的實施將為地震預(yù)報研究的深入發(fā)展提供新的重要基礎(chǔ)。中國過去幾十年來的研究與實踐也是地震預(yù)報未來新發(fā)展的寶貴財富。如在地震及其前兆觀測和震例資料

19、積累方面，中國由于采用廣泛監(jiān)測、廣泛建網(wǎng)的方針，自1966年以來，在臺網(wǎng)監(jiān)視地區(qū)，已積累了近200個5級以上地震震例和大量前兆觀測資料，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)了一些經(jīng)驗性預(yù)報方法。盡管直到目前為止，科學(xué)家們對地震前兆的科學(xué)內(nèi)涵、前兆與地震之間的關(guān)系、前兆的成因等都有著不同看法，因而對前兆判別也有不同的標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)識。但無論如何,大量的觀測資料和地震震例的積累是認(rèn)識地震過程和探索地震預(yù)報的最基礎(chǔ)性的科學(xué)積累。我國地震科學(xué)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與前景、引言邢臺地震30多年了，經(jīng)過中國地震科技工作者不懈的努力，我國的地震預(yù)測研究在觀測、實驗、理論等方面開展了大量的工作，通過對大地震震例研究,提出了以前兆分析為基礎(chǔ)的預(yù)報

20、新思路，并對一些特定類型的地震，做出了若干成功的預(yù)測預(yù)報，在地震預(yù)測預(yù)報方面居國際領(lǐng)先地位。但是，近40年的實踐無情地證明，科學(xué)進(jìn)展與地震實現(xiàn)預(yù)報的科學(xué)目標(biāo)之間還存在著巨大的差距。最嚴(yán)峻的現(xiàn)實是：80年代末以來的最近10多年中世界各地發(fā)生的一系列災(zāi)難性地震，幾乎都是在毫無預(yù)報的情況下發(fā)生的。如1988年12月7日前蘇聯(lián)亞美尼亞7.1級地震，其死亡人數(shù)達(dá)2.5萬人，1990年6月21日伊朗魯?shù)掳蜖?.6級大震死亡人數(shù)高達(dá)4萬人，1993年9月30日印度德干高原的拉土耳6.5級地震也造成上萬人死亡。尤其是1994年1月17日美國洛杉磯的北嶺6.6級和1995年1月17日日本阪神7.1級地震，發(fā)生在

21、科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平都是一流的兩個地震預(yù)報研究大國，不但震前未有預(yù)報，而且造成人員傷亡（其中阪神地震的死亡人數(shù)超過6000人）和巨額經(jīng)濟(jì)損失（分別達(dá)200億美元和1000億美元）令國際社會震驚。另外，在一些預(yù)測要有強(qiáng)震發(fā)生而進(jìn)行強(qiáng)化乃至應(yīng)急的監(jiān)測預(yù)報研究的地區(qū)，如預(yù)計20世紀(jì)70年代末就有可能發(fā)震的日本東海8級大震危險區(qū)，以及認(rèn)為在1988年前后（正負(fù)3年）具有百分之九十五發(fā)震概率的美國帕克菲爾德6級地震危險區(qū)等，科學(xué)家所預(yù)測的地震都遲遲沒有發(fā)生。在德國和土耳其20世紀(jì)80年代聯(lián)合舉辦的北安納托利亞地震預(yù)報實驗場，1999年8月17日也在震前沒有預(yù)報的情況下，發(fā)生土耳其伊茲米特7.8級大地震，造

22、成1萬7千多人死亡和120億美元的經(jīng)濟(jì)損失。我國的情況與此類似，在早期，曾對1975年遼寧海城7.3級地震做出成功預(yù)報，并因此而取得了減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失的重大社會效益，但僅僅一年之后，在對20世紀(jì)全球災(zāi)情最重的1976年唐山7.8級大震災(zāi)的預(yù)報中遭受嚴(yán)重的挫折。這些嚴(yán)峻的現(xiàn)實表明，大地震的預(yù)測預(yù)報是一個人類尚未解決的全球性科學(xué)難題，其主要原因是：地球是一個復(fù)雜的巨系統(tǒng)，人類對地球的了解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，目前對大陸地震孕育的構(gòu)造背景、深部構(gòu)造、震源區(qū)介質(zhì)變形及震源物理化學(xué)過程、強(qiáng)震觸發(fā)機(jī)理等因素，以及對地震發(fā)生前可以觀測到的各種異?，F(xiàn)象的內(nèi)在機(jī)理還知之甚少或理解淺薄。經(jīng)過幾十年的探索和實踐，國內(nèi)外

23、地震學(xué)家逐步認(rèn)識到，應(yīng)該提高對地觀測能力，運用高技術(shù)觀測手段，獲得更多的有效時空信息加深對地球全貌的認(rèn)識；加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，深化對強(qiáng)震機(jī)理的研究，探索地震前兆機(jī)理和前兆觀測中的基礎(chǔ)性問題的研究。各國紛紛推出以觀測為基礎(chǔ)的科學(xué)計劃，如日本建設(shè)全國地震、GPS、強(qiáng)震動、地電、地下流體觀測網(wǎng)，并積極推進(jìn)多個地震預(yù)報計劃；美國科學(xué)家提出了地球透鏡計劃，最近美國NASA提出題為生活在不安寧行星的工作報告和對未來25年地球科學(xué)的展望并推薦發(fā)展戰(zhàn)略。我國在九五期間建設(shè)全國數(shù)字化地震臺網(wǎng)和地殼運動觀測網(wǎng)絡(luò)，實施國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項目大陸強(qiáng)震機(jī)理與預(yù)測項目；十五期間將實施耗資20多億的科學(xué)工程一中國地震數(shù)字化

24、網(wǎng)絡(luò)工程項目。一個引人注目的情況是，1994年美國加州北嶺地震和1995年日本阪神地震，雖然地震發(fā)生在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口稠密地區(qū)，造成的經(jīng)濟(jì)損失極大，但傷亡人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于1999年土耳其伊茲米特地震、2001年印度古拉特邦地震；2003年阿爾及利亞地震，震級并不高卻造成了比較大的人員傷亡和建筑物倒塌。這與發(fā)達(dá)國家高度重視結(jié)構(gòu)抗震，采取措施設(shè)防有關(guān)，反映出，提高工程抗震能力，震后及時、有效的救助是減輕地震災(zāi)害的重要途徑。隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，地震災(zāi)害造成的損失也越來越大。我國是一個地震災(zāi)害頻繁發(fā)生的國家，如何有效地防御地震災(zāi)害，創(chuàng)造一個良好的生存和生活環(huán)境的問題，越來越受到黨和國家的重視，社會各階層

25、的關(guān)注，從科學(xué)的角度有效防御地震災(zāi)害可能造成的影響和在地震來臨時快速反應(yīng)以及及時有效的救助也成為地震部門的重要職責(zé)，列入工作體系。解決其中的科學(xué)技術(shù)問題和社會科學(xué)問題也是整個防震減災(zāi)科技發(fā)展中的一個重要方面。為了更好地依靠科技進(jìn)步，推進(jìn)防震減災(zāi)事業(yè)，促進(jìn)地震科學(xué)的發(fā)展，從20世紀(jì)末開始。中國地震局科技委廣泛聽取專家意見，組織專家撰寫當(dāng)前地震科技以及相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)，并于2002年專門召開中國地震局科技委全體會議，研討21世紀(jì)地震科技發(fā)展戰(zhàn)略，與會專家提出許多報告和建議。在這一基礎(chǔ)上科技委辦公室對專家們的意見進(jìn)行了梳理并約請部分單位和專家，分地震預(yù)報、地震學(xué)和地球內(nèi)部物理學(xué)、地震地質(zhì)與活動構(gòu)造

26、、地殼形變與現(xiàn)代大地測量、抗震結(jié)構(gòu)與地震工程、觀測技術(shù)、地震前兆觀測技術(shù)、地震實驗研究等9個方面撰寫了反映這些領(lǐng)域前沿的最新動態(tài)和發(fā)展戰(zhàn)略建議的書面材料，在一些主要方面反映了防震減災(zāi)科技發(fā)展的現(xiàn)狀、社會需求和發(fā)展趨勢。以此為基礎(chǔ)整理形成了我國地震科學(xué)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與前景，為領(lǐng)導(dǎo)和各部門當(dāng)前正在制定我國地震科技工作發(fā)展規(guī)劃和建設(shè)防震減災(zāi)三大體系的各項工作中提供參考。二、地震預(yù)測預(yù)報1地震預(yù)報：科學(xué)的挑戰(zhàn)世界上多震國前蘇聯(lián)、美國、日本和我國都于20世紀(jì)60年代開始地震預(yù)報探索。從總體上看，40年來的科學(xué)進(jìn)展與實現(xiàn)地震預(yù)報的目標(biāo)之間還存在很大的距離。一個最嚴(yán)峻的現(xiàn)實是，20世紀(jì)80年代末以來的最近10

27、多年中世界各地發(fā)生的一系列災(zāi)難性地震，幾乎都是在毫無預(yù)報的情況下發(fā)生的。反之，在一些預(yù)測要有強(qiáng)震發(fā)生而進(jìn)行強(qiáng)化乃至應(yīng)急的監(jiān)測預(yù)報研究的地區(qū)，如預(yù)計20世紀(jì)70年代末就有可能發(fā)震的日本東海8級大震危險區(qū)，以及在1988年前后具有百分之九十五發(fā)震概率的美國帕克菲爾德6級地震危險區(qū)等，科學(xué)家所預(yù)測的地震都遲遲沒有發(fā)生。我國曾對1975年海城7.3級地震做出成功預(yù)報，但在1976年唐山7.8級大震災(zāi)的預(yù)報中卻遭到嚴(yán)重的挫折。嚴(yán)峻的現(xiàn)實使人們認(rèn)識到：地震預(yù)報是一個全球性科學(xué)難題。地震預(yù)報的進(jìn)展比初期預(yù)料的緩慢得多，地震預(yù)報的科學(xué)難度要比原先預(yù)料的困難得多。首先，地球是一個復(fù)雜的巨系統(tǒng)，其內(nèi)的一切過程是非

28、線性的。面對復(fù)雜的地震物理過程，人們還知之甚少。目前所提出的一些地震成因理論和地震孕育模式，都還只是在最簡化條件下的物理抽象，盡管在不同程度上勾畫了地震成因的圖像，但離科學(xué)揭示地震孕育、發(fā)生規(guī)律還有很大的距離。因此，目前的地震預(yù)報是在對地震孕育、發(fā)展、發(fā)生規(guī)律尚不清楚的情況下進(jìn)行的。這就從根本上制約了地震預(yù)報水平的提高。其次，地震發(fā)生在地殼內(nèi)部一、二十公里之下。地震科學(xué)家只能在地球表面及其地表淺層利用數(shù)量有限、分布相當(dāng)稀疏的臺網(wǎng)開展地震活動和前兆觀測。利用這些在地表獲取的很不完善、很不充足、有時還是很不精確的資料去探測和反演地殼深部的震源過程顯然困難重重。在目前情況下，無論是資料、方法、技術(shù)還

29、是理論都還極不成熟。地震預(yù)報的第三大困難是地震發(fā)生的小概率性。要獲取足夠多的大震震例資料十分困難。因此，要在短期內(nèi)積累足夠多的震例資料并揭示其地震孕育發(fā)生的規(guī)律也是不現(xiàn)實的。2地震預(yù)報：面臨新的機(jī)遇2.1強(qiáng)烈的社會需求是地震預(yù)報研究的巨大推動力根據(jù)20世紀(jì)資料統(tǒng)計，我國的大陸強(qiáng)震約占全球大陸地震三分之一，地震死亡人數(shù)約占全球的一半。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步，地震對人類造成的災(zāi)害愈來愈嚴(yán)重，當(dāng)前我國正處于一個經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展時期。我們將面臨更加嚴(yán)峻的地震災(zāi)害和十分緊迫而艱巨的防震減災(zāi)形勢。地震預(yù)報正面臨著日益強(qiáng)烈的社會需求和進(jìn)一步發(fā)展的寶貴機(jī)遇。2.2高新技術(shù)運用為地震預(yù)報研究開拓新的領(lǐng)域20世紀(jì)

30、90年代以來，隨著高新技術(shù)在地球科學(xué)中的應(yīng)用，特別是空間對地觀測技術(shù)和數(shù)字地震觀測技術(shù)的發(fā)展，給地震預(yù)測研究帶來了歷史性的機(jī)遇。近年來，一些國家已開展地震一衛(wèi)星技術(shù)的研究，應(yīng)用現(xiàn)有的衛(wèi)星信息開展了包括GPS、熱紅外、電離層、InSAR、重力、電磁波等方面的研究并初步顯示了其與地震活動有區(qū)域性和局域性的異常相關(guān)聯(lián)的關(guān)系。從而也初步顯示了新技術(shù)在地震預(yù)報研究中可能的前景。九五期間建立的國家數(shù)字地震臺網(wǎng)和中國地殼運動觀測網(wǎng)絡(luò)均于2001年投入正式運行。此外，九五期間建立了GPS觀測網(wǎng)絡(luò)、區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)、數(shù)字地震前兆臺網(wǎng)，并大力加強(qiáng)衛(wèi)星遙感技術(shù)在地震監(jiān)測中的應(yīng)用研究。2.3一系列全球性重大地球科學(xué)計

31、劃的實施為地震預(yù)報研究提供新的基礎(chǔ)20世紀(jì)后期以來，國際上一些以地球科學(xué)為主的大型研究計劃逐步實施，這些重大地球科學(xué)計劃的實施，為人類探索地球、了解地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供了大量科學(xué)資料并取得了許多重要進(jìn)展。在地震學(xué)研究方面，繼法國的GEOSCOPE計劃和日本的海神計劃之后，美國最近開展了直接圍繞著與地震孕育發(fā)生相關(guān)聯(lián)的一系列重要的科學(xué)問題的研究。勿庸置疑，這些基礎(chǔ)性很強(qiáng)的研究計劃，都將逐步為地震預(yù)報奠定重要的基礎(chǔ)。在最近十幾年中，我國也開展一系列重要的研究工作。這些研究為探索我國大陸地震成因，如地震孕育的構(gòu)造環(huán)境、構(gòu)造變形、動力學(xué)條件、震源細(xì)結(jié)構(gòu)和物性條件提供了許多重要科學(xué)資料，為進(jìn)一步探索震源孕育

32、過程提供了重要條件。正在實施中的國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項目（973項目）大陸強(qiáng)震機(jī)理與預(yù)測則進(jìn)一步從中國大陸強(qiáng)震的特殊背景出發(fā)，探尋大陸強(qiáng)震預(yù)測理論，發(fā)展預(yù)測方法并應(yīng)用于重要經(jīng)濟(jì)區(qū)的強(qiáng)震災(zāi)害評價。2.4幾十年來的研究與實踐是地震預(yù)報未來新發(fā)展的寶貴財富40年來全球開展有計劃的地震預(yù)報的實踐與科學(xué)積累包括：地震觀測系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展，震例資料的積累和典型前兆的遴選，孕震模式和預(yù)報理論的探索等。在地震觀測基礎(chǔ)方面，建設(shè)了多學(xué)科的數(shù)字地震觀測系統(tǒng)。在傳統(tǒng)大地測量和地殼形變觀測的基礎(chǔ)上，GPS觀測網(wǎng)在世界各地建成，鉆孔應(yīng)變的觀測已在世界上十多個國家開展。世界各國的地震預(yù)報試驗場，還建立了多學(xué)科的地震前

33、兆觀測臺網(wǎng)，開展地震前兆的綜合觀測。這些多學(xué)科地震觀測系統(tǒng)的建立和運行，對于檢測地震物理過程、發(fā)展地震觀測技術(shù)和推動地震預(yù)報研究均起到重要作用。在地震及其前兆觀測和震例資料積累方面，我國在1966年以來已積累了近200個5級以上地震震例和大量前兆觀測資料，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)了一些經(jīng)驗性預(yù)報方法。盡管直到目前為止，科學(xué)家們對地震前兆的科學(xué)內(nèi)涵，前兆與地震之間的關(guān)系、前兆的成因等都有著不同看法，因而對前兆判別也有不同的標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)識。但無論如何，大量的觀測資料和地震震例的積累是認(rèn)識地震過程和探索地震預(yù)報的最基礎(chǔ)性的科學(xué)積累。在地震觀測和探索的過程中，70年代以來，各國科學(xué)家圍繞探索地震過程及其物理機(jī)制，

34、給出了一些地震孕育模式，試圖為地震預(yù)報尋找其物理途徑。盡管這些理論研究尚未取得實質(zhì)性進(jìn)展，但其對地震物理預(yù)報探索是一種有力的沖擊和極有意義的嘗試。目前，地震預(yù)報正醞釀著新的探索方向，并在以下問題上逐步達(dá)成共識：地震預(yù)報探索的重點一對地震過程的觀測與模擬；大陸強(qiáng)震成因的動力學(xué)研究一由板塊邊界向大陸內(nèi)部延伸；震源區(qū)的研究一由地球物理方法反演向震源實體勘測發(fā)展；經(jīng)驗性預(yù)報一向強(qiáng)化物理基礎(chǔ)發(fā)展；地震觀測一強(qiáng)化科學(xué)基礎(chǔ)，注重科學(xué)質(zhì)量。3地震預(yù)報：持久探索，基礎(chǔ)研究與預(yù)報實踐相結(jié)合40年來，我國地震工作者在地震預(yù)報方面取得過較為成功預(yù)報的喜悅，但更多的是虛報、錯報、漏報的挫折與痛苦。目前的預(yù)報水平還很低，

35、而且當(dāng)前短臨預(yù)報水平還要低于年度預(yù)報水平。圍繞地震預(yù)報持久科學(xué)探索的長遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略，歸納為如下幾點：加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究與地震預(yù)報實踐的結(jié)合。地震預(yù)報的突破有賴于對地震規(guī)律的科學(xué)揭示。加強(qiáng)基礎(chǔ)研究則是揭示地震規(guī)律的基本途徑。而基礎(chǔ)研究又必須抓住地震預(yù)報實踐中提出的基礎(chǔ)性的、原始的科學(xué)問題，下列問題是其中的一部分。大陸地震的成因問題。包括大陸強(qiáng)震與大陸構(gòu)造格架、大陸構(gòu)造活動和構(gòu)造變形的關(guān)系；大陸地震孕育的深部構(gòu)造環(huán)境；大陸構(gòu)造活動和構(gòu)造變形的動力機(jī)制以及地震發(fā)生與活動斷層關(guān)系等。大陸地震的機(jī)理問題。包括強(qiáng)震震源孕育發(fā)生的物理過程；成組強(qiáng)震孕育的構(gòu)造物理基礎(chǔ)；地震臨界破裂失穩(wěn)的非線性理論問題；地震破裂失

36、穩(wěn)的物理力學(xué)成因與空隙流體的作用；地震破裂規(guī)模的決定因素等。地震前兆機(jī)理、包括地震前兆的科學(xué)內(nèi)觀地震與前兆的關(guān)系(因果關(guān)系還是伴生關(guān)系)，地震前兆成因的微觀物理力學(xué)機(jī)制，地震前兆復(fù)雜性的物理成因等。地震前兆觀測中的基礎(chǔ)性問題。包括地震前兆觀測資料與地殼深部震源過程及其地震信息的內(nèi)在聯(lián)系；前兆觀測點位的最佳構(gòu)造條件與環(huán)境；前兆觀測的條件、技術(shù)、方法及分辨率等。其它有關(guān)問題。確定地震觀測在地震預(yù)報研究中的基礎(chǔ)地位。作為地震科學(xué)分支的地震預(yù)報研究，與整個地震科學(xué)一樣，地震觀測是其整體性的科學(xué)基礎(chǔ)。因此，為真正確立地震觀測在地震預(yù)報研究中的基礎(chǔ)地位，需要進(jìn)一步發(fā)展和改善現(xiàn)有以地表和地表淺層觀測為主的多

37、學(xué)科的地震觀測臺網(wǎng)，同時要大力發(fā)展地震觀測的新技術(shù)和新方法。與其同樣重要的是從臺站儀器檢測、標(biāo)定、維護(hù)、操作規(guī)范、觀測條件和人員培訓(xùn)等方面采取有力措施，以保證觀測質(zhì)量的科學(xué)性、可靠性。在新觀測技術(shù)方面，需要進(jìn)一步發(fā)展空間對地觀測技術(shù)。包括GPS,VLBI,InSAR等技術(shù)，以大動態(tài)性、廣覆蓋區(qū)和高分辨率地開展地殼形變的動態(tài)監(jiān)測。發(fā)展RS技術(shù)以開展地球磁場、重力場、地殼熱狀態(tài)(溫度場)等的監(jiān)測，從而進(jìn)一步拓展地震觀測的新領(lǐng)域、新方法和新技術(shù)。在向地殼深部發(fā)展的深井鉆孔觀測技術(shù)方面，進(jìn)一步發(fā)展鉆孔相對應(yīng)力、應(yīng)變和絕對應(yīng)力測量、鉆孔聲波探測和深部流體、地?zé)岬扔^測，以檢測避開地表干擾的精度更高的深部地

38、震信息。此外，也需注重包括海底地震觀測、海底傾斜觀測、海洋潮位觀測等內(nèi)容的海洋觀測技術(shù)，以進(jìn)一步拓展地震觀測的各領(lǐng)域。堅持地震預(yù)報試驗場建設(shè)，發(fā)揮其地震預(yù)報研究的帶動作用?？偨Y(jié)國內(nèi)外地震預(yù)報試驗場的經(jīng)驗教訓(xùn)，建議在有關(guān)試驗場的建設(shè)方面關(guān)注以下一些問題：地震預(yù)報試驗場的建設(shè)，要有一定的空間尺度，因為地震從孕育到發(fā)生，就其力學(xué)過程來講涉及的范圍十分巨大，而與其相關(guān)的各種前兆的物理信息覆蓋的區(qū)域可能更大。因此，在基本定點臺網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)上，試驗場需要配備一支充分靈活機(jī)動的野外觀測隊，以便有效地擴(kuò)大試驗場的觀測范圍。同時，應(yīng)該充分發(fā)揮空間觀測技術(shù)優(yōu)勢，在實驗區(qū)內(nèi)形成一個覆蓋面積較大的包括空間觀測、地表及

39、淺層觀測和深鉆觀測等新技術(shù)的立體觀測網(wǎng)，從而獲得豐富的前兆時空信息。地震預(yù)報試驗場的前兆臺網(wǎng)建設(shè)應(yīng)達(dá)到一定的密度，同類測項統(tǒng)一儀器型號，這樣使得觀測到的數(shù)據(jù)更具有可比性、可檢驗性和代表性。此外，試驗場的科學(xué)思路、組織和管理也有待改進(jìn)。在長、中、短、臨階段性地震預(yù)報中，充分注重中長期預(yù)報的先導(dǎo)作用。多數(shù)專家認(rèn)為在數(shù)年至一、二十年的中長期預(yù)報探索方面，是將基礎(chǔ)研究理論研究成果，如板塊構(gòu)造學(xué)說、彈性回跳理論、斷層和地震活動相互作用的應(yīng)力隱區(qū)理論等應(yīng)用于預(yù)報實踐最富成果的范例。在這些理論研究成果基礎(chǔ)上發(fā)展起來的特征地震、地震復(fù)發(fā)模型、影響概率、地震空區(qū)、應(yīng)力觸發(fā)、區(qū)域地震活動增強(qiáng)等中長期預(yù)測方法在地震

40、危險性分析等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。因此，充分重視和進(jìn)一步加強(qiáng)地震中長期預(yù)報的探索、研究，可以在一定程度上確立中長期預(yù)報在整個地震預(yù)報工作程序中的先導(dǎo)作用和基礎(chǔ)地位。地震預(yù)報科研群體的培養(yǎng)和建設(shè)。鑒于地震預(yù)報科學(xué)研究的長期性和艱巨性，需要持續(xù)不斷地培養(yǎng)和建設(shè)一支優(yōu)秀的地震預(yù)報科研隊伍。并給予一定的特殊政策，鼓勵他們長期堅持不懈地進(jìn)行科學(xué)探索，不斷地為揭示地震孕育發(fā)生的科學(xué)規(guī)律，突破地震預(yù)報的科學(xué)目標(biāo)進(jìn)行科學(xué)積累。三、地震學(xué)和地球內(nèi)部物理學(xué)1地震觀測1.1地震觀測技術(shù)的提高國際上，現(xiàn)代數(shù)字地震儀誕生于70年代中期。數(shù)字地震儀的誕生大大提高了地震記錄的質(zhì)量與可用性。大動態(tài)范圍減少了記錄限幅的可能性，寬頻

41、帶范圍盡可能確保地震信號頻率的完整性，高靈敏度大大減低了對地震的監(jiān)測閾值。更重要的是，它允許科學(xué)家便捷地輸入計算機(jī)進(jìn)行科學(xué)運算。然而，我國的數(shù)2.6典型地震帶物理特征研究2.2深源地震震源物理字地震儀起步于90年代后期，雖然實現(xiàn)了從模擬記錄到數(shù)字記錄的跨越，但與國際上現(xiàn)有的數(shù)字地震儀相比還有許多不足，記錄的數(shù)據(jù)還不能象國際標(biāo)準(zhǔn)地震數(shù)據(jù)那樣被應(yīng)用于地震學(xué)研究的各領(lǐng)域。所以，在今后的若干年里，應(yīng)當(dāng)致力于技術(shù)改進(jìn)，提高數(shù)字地震儀的質(zhì)量，盡快實現(xiàn)地震資料的國際標(biāo)準(zhǔn)化。1.2地震觀測的合理實施為了推動地球動力學(xué)和地球內(nèi)部物理學(xué)研究的發(fā)展，法國在全球范圍內(nèi)建立了GeoScope臺網(wǎng)，美國在全球范圍內(nèi)建立了

42、IRIS臺網(wǎng)等。每個國家都在根據(jù)自己的目的與需要，已經(jīng)建立或正在建立不同規(guī)模的地震臺網(wǎng)或臺陣。九五期間，我國建立了全國數(shù)字地震臺網(wǎng)和省區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)，大大改善了對地震的監(jiān)測能力和監(jiān)測水平。然而，我國無論在數(shù)量或質(zhì)量上與發(fā)達(dá)國家相比都存在很大差距。在今后的若干年里，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)投資臺網(wǎng)建設(shè)，加大地震觀測密度，為地震學(xué)研究積累豐富資料。此外，啟動一項象PASSCAL那樣的計劃用于特殊目的的觀測研究是非常必要的。1.3地震觀測資料的管理隨著大量地震資料的產(chǎn)出，資料的管理工作顯得越來越重要。研制地震儀的目的是為了得到可靠的數(shù)據(jù)，實施觀測的目的是為了收集資料，收集資料的目的是為了用于科學(xué)研究。因此，地震觀

43、測資料的管理也是未來工作的重點。2地震的地震學(xué)研究2.1淺源地震震源物理地球上絕大部分地震的震源位于地殼內(nèi)部，屬于淺源地震。地震學(xué)家對地震震源的認(rèn)識也是從研究淺源地震開始。地震的三要素是傳統(tǒng)地震學(xué)中描述地震震源不可或缺的參數(shù)。隨著地震學(xué)的發(fā)展和對地震震源研究的不斷深入，地震學(xué)家發(fā)現(xiàn)地震三要素遠(yuǎn)不足以描述地震震源?，F(xiàn)代地震學(xué)賦予震源參數(shù)更豐富的內(nèi)涵，如震源時間函數(shù)、地震矩張量、震源的時空破裂過程、破裂速度等等。對地震震源的描述是多元的，對地震震源的研究尚無止境。對深源地震震源的研究是地震震源研究的重要組成部分，曾經(jīng)有淺源地震和深源地震的產(chǎn)生機(jī)制不同之說，但是越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，深源地震和淺源地震

44、的震源機(jī)制并無不同。至少，很有一部分深源地震和淺源地震具有類似的產(chǎn)生機(jī)制。我國吉林有深源地震多發(fā)區(qū)，是天然的深源地震試驗場。對深源地震震源物理的研究將大大推動對地震產(chǎn)生機(jī)制的理解與認(rèn)識。2.3人為地震震源物理跟天然地震相比，人為地震主要指核爆、化爆等人工地震。多年來，世界上沒有停止過對核爆炸的研究。核爆炸的地震學(xué)研究一直是核爆炸研究的重要分支，為和平利用核能、維護(hù)世界和平發(fā)揮著重要作用。我國地震學(xué)家從事核爆炸地震學(xué)研究已有多年的歷史，為我國的國防建設(shè)做出了積極的貢獻(xiàn)。今后,對核爆炸的地震學(xué)研究依然是十分必要的?；瘜W(xué)爆炸的地震學(xué)研究將會對國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮積極作用。2.4地震事件的精確定位地震事

45、件的定位問題是地震學(xué)的傳統(tǒng)問題。理論上講，地震事件的定位問題似乎很簡單。但由于地震事件的復(fù)雜性影響以及對地震波傳播介質(zhì)的認(rèn)識水平，地震事件的定位，尤其是地震震源的深度，一直是困擾地震學(xué)家的問題。近年來，盡管地震學(xué)家做出了不懈的努力，提出了許多定位方法，定位結(jié)果也有很大改進(jìn)，但是，地震事件的定位問題仍是需要地震學(xué)家付出努力的問題。2.5地震的起始與成核地震的起始與成核是地震學(xué)問題，也是一個物理學(xué)問題。但因為它與地震預(yù)報休戚相關(guān)，所以變得尤其重要。已經(jīng)有研究發(fā)現(xiàn)，地震發(fā)生時，地震斷層要經(jīng)歷從閉鎖狀態(tài)到以幾千米/秒的破裂速度破裂的過渡階段。這個破裂速度比較小（幾米/秒）的過渡階段稱為地震的起始階段，

46、也稱為地震的成核階段。似乎發(fā)現(xiàn)，地震愈大，起始時間越長。但是，地震的成核是否普遍存在?地震的起始時間與地震的大小究竟是什么關(guān)系?如何監(jiān)測地震的成核過程?正是國際地震學(xué)界討論的熱點問題。3.1多種手段的綜合觀測根據(jù)斷層的分布特征和地震活動性圖像，我國已劃分出多個地震帶。然而,由于受地震學(xué)發(fā)展水平的限制，對這些地震帶的研究仍是很粗淺的，對它們的物理特征的認(rèn)識也非常片面。如今，數(shù)字地震學(xué)的發(fā)展使地震學(xué)家能夠?qū)μ厥獾貛У牡卣疬M(jìn)行特殊監(jiān)測，通過地震記錄的分析認(rèn)識這些地震帶的物理特征，進(jìn)而推動地震預(yù)測工作。2.7區(qū)域地震震源研究全球數(shù)字地震臺網(wǎng)的建設(shè)使地震學(xué)家利用地震波形資料研究全球范圍內(nèi)的大地震的震源成

47、為可能。如：確定中強(qiáng)地震的地震矩張量或震源機(jī)制、提取大地震的震源時間函數(shù)、反演大地震的震源破裂過程等。小范圍的臺網(wǎng)使得用波形資料研究中小地震的震源成為可能。九五期間，我國建立了全國數(shù)字地震臺網(wǎng)和省區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)，我們應(yīng)當(dāng)充分利用這些臺網(wǎng)的資料開展區(qū)域地震震源的研究，為地震預(yù)測提供科學(xué)依據(jù)。2.8序列地震震源的三維成像地震的發(fā)生，在時間上一般呈一個序列，如：前震-主震-余震，在空間上往往成一個簇或一個帶。這樣一個地震序列或地震簇中的地震事件之間必然存在著某種關(guān)系。這種關(guān)系可能是復(fù)雜的，對這種關(guān)系的認(rèn)識也許是多方法、多途徑的。但是至少有一種方法或途徑是最直接的，即地震序列或地震簇的三維成像。成像

48、的結(jié)果至少能夠揭示地震序列或地震簇中地震事件在時間和空間上的相互關(guān)系。這種成像研究將無疑對認(rèn)識地震的孕育與發(fā)生具有非常重要的意義。2.9實時地震學(xué)研究實時地震學(xué)要解決的問題即如何實時地從地震記錄中提取盡可能多的地震參數(shù)，為地震應(yīng)急決策提供科學(xué)依據(jù)。實時地震學(xué)研究是目前國際上地震學(xué)發(fā)展的一個重要方向。3地球內(nèi)部物理的地震學(xué)研究對地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細(xì)認(rèn)識，必須建立在多種手段的綜合觀測基礎(chǔ)之上。地殼和上地幔結(jié)構(gòu)是地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究的主要方面，根據(jù)研究對象和分辨尺度,派生出地殼和上地幔結(jié)構(gòu)探測的兩種重要手段：人工地震探測和天然地震觀測。人工地震探測可分為深地震折射/寬角反射和深地震反射（近垂直反射），主要

49、用于探測地殼結(jié)構(gòu)，前者主要用于獲取地殼內(nèi)部的速度分布、結(jié)晶基底和Moho等主要速度界面的構(gòu)造形態(tài)，后者主要用于地殼內(nèi)部介質(zhì)結(jié)構(gòu)的高分辨率的構(gòu)造成像。地殼結(jié)構(gòu)探測以深地震折射/寬角反射為主，深地震反射為輔，在深地震折射/寬角反射研究的基礎(chǔ)上，就某些殼內(nèi)異常的重點地區(qū)，開展一定的高分辨率的深地震反射探測，實現(xiàn)具有理論價值的重大突破。天然地震觀測可分為區(qū)域固定臺網(wǎng)觀測和局部流動地震密集臺陣觀測，主要用于殼幔過渡帶特別是上地幔的結(jié)構(gòu)研究，前者主要用于揭示臺網(wǎng)覆蓋區(qū)域的上地幔速度結(jié)構(gòu)的橫向變化，后者主要用于局部地區(qū)的上地幔細(xì)結(jié)構(gòu)研究。上地幔結(jié)構(gòu)探測以區(qū)域地震臺網(wǎng)觀測為主，輔之以地震密集合陣觀測，在區(qū)域地

50、震臺網(wǎng)觀測研究的基礎(chǔ)上，就某些上地幔異常顯著的重點地區(qū)，開展高分辨率的地震臺陣觀測，實現(xiàn)具有創(chuàng)新意義的重大突破。3.2多種分辨尺度的綜合研究地球是一系列不同尺度的地學(xué)單元的拼合體，地震層析成像、地震波走時反演、地震波波形模擬、S波分裂、地震反射偏移疊加成像、天然地震的擬地震反射成像是地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究的主要方法，分別從地震波速度的三維展布、地震波速度不連續(xù)面的起伏形態(tài)、地震波速度的各向異性等層面揭示了地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)與變形。對地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的深入了解，必須建立在不同尺度的研究對象的綜合研究基礎(chǔ)之上。全球尺度低分辨率的面波和體波層析成像能夠分辨板塊的立體輪廓和所謂全球性的巨型構(gòu)造，區(qū)域尺度中分辨率的面

51、波和體波層析成像能夠分辨塊體結(jié)構(gòu)的三維展布和區(qū)域性的大型構(gòu)造，而局部尺度高分辨率的深地震折射/反射和地震密集臺陣成像則能夠分辨地球動力學(xué)研究意義上的、最小地學(xué)單元的精細(xì)結(jié)構(gòu)和局部性的小型構(gòu)造。地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基本原則是：全球性、區(qū)域性、局部性的地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地球動力學(xué)研究構(gòu)成一個互動的反饋系統(tǒng)，在全球性巨型構(gòu)造的框架下，以區(qū)域性大型構(gòu)造背景為支撐，剖析局部性小型構(gòu)造的細(xì)結(jié)構(gòu)，用大尺度的研究思想和理論引導(dǎo)小尺度的研究方向，并根據(jù)小尺度的研究成果對大尺度的研究理論加以進(jìn)一步的修正。因此，必須綜合利用深地震折射/反射探測、區(qū)域性永久地震觀測臺網(wǎng)和局部性臨時地震密集臺陣觀測等多種觀測手段，采用不同的研究

52、方法，開展不同分辨尺度和不同深度層次的地殼和上地幔結(jié)構(gòu)研究。3.3復(fù)雜介質(zhì)的正問題研究根據(jù)已知的地球內(nèi)部介質(zhì)的物理參數(shù)（速度和密度等），建立彈性、粘彈性、各向異性的動力學(xué)方程，模擬地震波在地球內(nèi)部介質(zhì)中的傳播過程，是地球物理學(xué)基礎(chǔ)的正問題。正問題的模擬結(jié)果和地表實際觀測數(shù)據(jù)的對比，一方面可以促進(jìn)地球內(nèi)部介質(zhì)物理性質(zhì)的深入認(rèn)識，另一方面又可以推動正問題向真實的地球內(nèi)部介質(zhì)描述逐步逼近。當(dāng)代的地震學(xué)觀測研究已經(jīng)表明，地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有明顯的三維非均一性和顯著的各向異性。在地震觀測技術(shù)顯著提高和改善的條件下以及地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)的水平分層介質(zhì)的彈性波傳播理論已很難適應(yīng)和滿足現(xiàn)有的觀測和研究

53、要求，甚至將制約地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的深入研究。因此，發(fā)展三維非均一性的彈性、粘彈性、和各向異性介質(zhì)的地震波傳播的數(shù)值模擬研究是地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究的必由之路。3.4復(fù)雜介質(zhì)的反問題研究地球內(nèi)部介質(zhì)的物性參數(shù)和幾何構(gòu)造是揭示地球動力學(xué)演化過程的基本信息。依據(jù)正問題的理論公式，由地表觀測數(shù)據(jù)推演地球內(nèi)部的物質(zhì)性質(zhì)構(gòu)成地球物理學(xué)的反問題。以地震層析成像和地震反射偏移疊加成像為代表的地球物理反問題有力地推動了地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究。與地球物理正問題的發(fā)展相似，地球內(nèi)部介質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性的認(rèn)識正促進(jìn)地球物理反問題向復(fù)雜介質(zhì)結(jié)構(gòu)方向發(fā)展，需要綜合利用多種觀測信息。目前，巖性與構(gòu)造的聯(lián)合反演、走時和振幅的聯(lián)合反演、多震相的聯(lián)

54、合反演，非線性反演代表著地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究方法的發(fā)展趨勢，并將從根本上推動地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究。3.5天然地震的擬地震反射成像研究固定地震觀測臺網(wǎng)的不斷發(fā)展和完善，特別是地震流動臺陣密集觀測技術(shù)的發(fā)展和三維巨型地震流動觀測網(wǎng)絡(luò)的行將問世，有力地將地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究推向擬地震反射成像研究，將近垂直反射的研究方法延拓到地殼和上地幔的精細(xì)結(jié)構(gòu)研究，其前所未有的空間高分辨率，將從根本上改變?nèi)藗儗Φ厍騼?nèi)部結(jié)構(gòu)及地球動力學(xué)的認(rèn)識。SS反射波、核幔邊界的多次反射波、P-S轉(zhuǎn)換波的擬地震反射成像已在上地幔間斷面和核幔邊界的地形起伏研究中得到了非常成功的應(yīng)用。天然地震的擬地震反射成像研究使地震學(xué)研究擁有了原來石油地震

55、反射獨家擁有的高分辨率成像的利器，使地震學(xué)能夠直觀地透視地殼上地幔的精細(xì)結(jié)構(gòu)。可見，天然地震的擬地震反射成像研究將是天然地震研究一個潛在的發(fā)展方向。3.6地球動力學(xué)研究地球動力學(xué)研究是地震學(xué)的主攻方向之一。20世紀(jì)60年代，在海洋地區(qū)大量地球物理觀測研究基礎(chǔ)上發(fā)展起來的板塊構(gòu)造理論，揭示了巖石圈板塊全球性的水平運動主宰著地球表層的運動和變形，圓滿地解釋了洋底擴(kuò)張、板塊俯沖、島弧火山活動，板間地震機(jī)制，地幔柱等地質(zhì)現(xiàn)象，被視為20世紀(jì)地球科學(xué)最偉大的革命。當(dāng)人們試圖將板塊構(gòu)造理論運用于大陸地區(qū)時，遇到了許多問題。從20世紀(jì)90年代，大陸巖石圈及大陸動力學(xué)的研究成為地球科學(xué)的主攻方向。大陸根、大陸

56、變形和增生、大陸伸展和裂谷作用、板內(nèi)地震等課題成為地球物理學(xué)最為活躍的研究領(lǐng)域。大陸動力學(xué)被認(rèn)為是繼板塊構(gòu)造理論之后地球科學(xué)最有希望的新的突破點。在深入開展大陸動力學(xué)研究的同時，還應(yīng)繼續(xù)關(guān)注海洋動力學(xué)的研究。四、地震觀測技術(shù)1地震學(xué)、地球物理學(xué)都是建立在觀測技術(shù)基礎(chǔ)上的科學(xué)地震學(xué)、地球物理學(xué)是建立在觀測技術(shù)基礎(chǔ)上的科學(xué)。應(yīng)該說，先有地震觀測技術(shù)的發(fā)展，才有地震學(xué)理論的發(fā)展。觀測技術(shù)的前沿，最敏感的問題是地震傳感器，按照通常的分類包含測震傳感器和地震前兆傳感器，從事這些傳感器的研發(fā)是地震系統(tǒng)內(nèi)部義不容辭的工作，其它行業(yè)無法取代，因為傳感器發(fā)展的每一個環(huán)節(jié)都和地震學(xué)的需求密切相關(guān)，兩者長期互相滲透

57、，互相促進(jìn)。觀測技術(shù)建立在傳感器技術(shù)基礎(chǔ)上，傳感器的發(fā)展過程是從簡單到復(fù)雜，從檢測單一頻率信息向?qū)掝l帶方向發(fā)展。我們許許多多的傳感器（物理的、化學(xué)的等等）僅僅檢測到地球這個龐大體系中發(fā)生的事件的一個單一側(cè)面，因而往往是管中窺豹，失之偏頗。這就是為什么一種傳感器獲得的資料不能完全解釋、預(yù)報地震的發(fā)生。好在我們的認(rèn)識在深化，對許多現(xiàn)象的認(rèn)識也從個別到一般,例如傳統(tǒng)地震計檢測到高頻地震波，重力儀檢測到地球在月亮等天體影響下加速度場的變化，好象相互是獨立的，但是用寬頻帶觀測的眼光看，它們均是檢測同一地點的加速度變化，如果有全頻帶覆蓋的儀器，就將這兩個觀測頻帶聯(lián)系起來，這種想法就促進(jìn)了新型傳感器的誕生。

58、2測震觀測技術(shù)回顧，現(xiàn)狀與思考在上個世紀(jì)，測震傳感器獲得了很大的發(fā)展。上世紀(jì)初，電磁感應(yīng)定律在測震儀器上成功運用，誕生了電磁式地震儀，從而人們可以進(jìn)行具有實際價值的地震觀測?；谶@一基本原理的地震計后來花樣翻新，但從根本上來說是開環(huán)的（不含反饋技術(shù)）模擬記錄，我們稱之為模擬地震儀。在測震傳感器的發(fā)展過程中，始終必須面對兩個問題：一個是觀測頻帶，一個是觀測動態(tài)范圍。地震激發(fā)的地震波本身是寬頻譜的，從高頻地震波（高于1Hz）直至上百秒、上千秒甚至數(shù)小時的地震波，低頻端幾乎延伸到固體潮汐，并不存在某個頻段上的空白，但是傳統(tǒng)地震計無法實現(xiàn)寬頻帶觀測，因為它的觀測頻帶取決于它的機(jī)械周期。大地震激發(fā)的地表

59、運動具有大的動態(tài)范圍，從地脈動到大地震動態(tài)范圍可能達(dá)到200dB以上，而傳統(tǒng)地震計動態(tài)范圍只可能達(dá)到40dB，造成大量的地震信息遺漏了。上世紀(jì)70年代誕生了STS-1地震計（我們常稱為瑞士擺）。它首先成功地在德國格拉芬堡臺陣運行，它采用了力平衡負(fù)反饋技術(shù)，頻帶為5Hz-20Sec，動態(tài)范圍120dB，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，采用模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)，計算機(jī)處理存儲、顯示。從而誕生了最具代表性的數(shù)字地震儀，當(dāng)然同時代的還有SRO井下觀測系統(tǒng)。1987年中國地震局開始規(guī)劃數(shù)字地震觀測技術(shù)的發(fā)展，戰(zhàn)略性地提出要在90年代建設(shè)我國自己的數(shù)字地震臺網(wǎng)，而地震傳感器應(yīng)在世界現(xiàn)有地震計水平的基礎(chǔ)上做到頻帶更寬，并下達(dá)了研制計

60、劃。在八五中國數(shù)字地震試驗臺網(wǎng)和中國數(shù)字地震前兆試驗臺網(wǎng)成功技術(shù)的支撐下，九五期間建設(shè)了國家數(shù)字地震臺網(wǎng)和區(qū)域、流動數(shù)字地震臺網(wǎng)、強(qiáng)震儀臺網(wǎng)、數(shù)字地震前兆臺網(wǎng)。國家數(shù)字地震臺網(wǎng)采用了自行研制的JCZ-l超寬頻帶地震計和CTS-l甚寬頻帶地震計。JCZ-l超寬頻帶地震計頻帶為50Hz-360Sec,360Sec-DC，實現(xiàn)了全頻帶觀測，解決了地震超寬頻帶觀測難題。CTS-1互甚寬頻帶地震計價格便宜，使用方便，它的頻帶也非常寬，50Hz-120sec,因此目前中國數(shù)字地震臺網(wǎng)是世界上頻帶最寬的臺網(wǎng)，利用記錄資料已經(jīng)畫出了我國第一張地噪聲圖。由于超寬頻帶觀測的實現(xiàn)，使傳統(tǒng)固體潮觀測與傳統(tǒng)地震儀觀測頻