地下水位动态的地震中短期预报新途径研究

千扣1 锰 可I粒产生的影响及这种影响下可能形成的前兆 场特征。其次，把实际观测到的前兆场与理论 得到的前兆场进行比较。最后，初步建立 有一定物理基础的新的地震璜报。 2．在重点监测区内选择一个地区，开展 有一定理论指导下的曩化观测，检验与完善斯 的预报方法 本着实践，认识，再实践，再认识的科学 认识论 ，必须对初步建立的第三代璜报方法进 行实践检验，针对出现的问再进行补充、修 正与完善，达到可推广的水平。实践检验的最 好方法是在近期地震危险区内选择若干个小 区，开展强化观测与物理璜报实验。．这样的小 区，可以在华北、西北与西南地区分别针对发 震断裂的拉张、挤压与走滑等三种不同的失稳 产生的地震类型各选一个。一个区的规模不宜 很大，大体上 100×100 km。。在这样的小区内， 根据预测中的地震类型与震级大小．对未来前 兆场进行理论分析，然后进行强化观测。 强化观测以现有的观测井(泉)为基础 ，适 当增加观测井．合理配套观测项目，加强综合 观测，力争开展立体化观测(如深层气与浅层 气对比观测，溶解气、逸出气、土壤气与近地面 大气的垂向对比观测等)，最大限度地提高地 震前兆的捕捉能力。一旦发生地震，我们就可 以再次进行理论前兆场与实际前兆场的对比研 究，从中达到检验与完善第三代璜报方法的目 的。 s．开展工程尺度的诱发地震前兆观测研 究，弥补强化观测可能产生的失误，确保新的 预报方法得到检验与完善 如前所述，地震璜报的低成功率不仅表现 在短临璜报方面，在中期璜报方面也是一样。 国内外几个地震预报实验场的困惑乃至失败就 J 一，干 f{f 是佐证。因此，作为强化观测检验区的地震危 睑区，不I粒保证在研究期内一定发生有一定规 模的地震 。为此，有必要对人类活动 i起的诱 发地震进行工程尺度的前兆场观测。 在我国可作为这种观测研究的诱发地震有 水库蓄水 i发的地震、油田注水 i发的地震与 地下采煤引发的地震等多种。这类地震的发震 部位、震源活动形式等都可做出较好的两测而 且工程区的规模有限，地质一水文地质条件十 分清楚，非常有利于开展这类研究。 我们以矿震为饲略加论述。我国某煤矿自 1977年以来已发生矿震 1万多次，其中皿 > 2．0级地震7次，最大震级为ML3．2。现有的资 料表明，较大的矿震有明显的前兆，如煤层与 围岩中应力集中、巷道顶板变形下沉、地声与徽 震援次加剧等。特别有幸的是，该矿区边缘上 有一口地震地下水位动态观测井，不仅到 100多次的同震效应 ，而且 1985年以来还记录 到近 20次震前异常。因此，对该矿区的矿震开 展前兆场观测研究，有可能取得其它任何途径 目前无法取得的震源的实际观测，包括震 源的位置、规模、破裂形式及源体外围的前兆及 地表与近地表的前兆对比观测资料。此外，矿 区的地质一水文地质条件极为清晰。因此．选 择这样的矿区，开展矿震前兆场的立体化观 测，探索有物理基础的新一代地震预报方法， 将会取得重要进展。 把上述已有震例的深入研究、地震危险区 中的强化观测研究与矿震前兆的立体化观测研 究的结果综合起来，有可能建立具有一定物理 基础的第三代地震璜报方法，明显提高地下流 体预报地震的效能，为地震综合减灾作出积极 的贡献 。 (国家地震局地质研究所 车用太、鱼金子) 下水位动态的地震中短期预报新途径研究 尸多 7 1．“中短期 的概念 地震预报分为长、中、短、临阶段渐进式实 施的思想．已为国内外地震界接受．但各阶段 划分的时闻尺度与物理本质却理解不尽相同。 Me~hirikov，J．A．(1968)最早根 据地 震取 得地壳运动分为 。、B、 三个阶段，日阶段为晨 一 l3 一 维普资讯 http://www.cqvip.com 前地壳加速形变阶段，其时间尺度为 4—5年， 甚至 20—25年。马宗晋等(1972)根据震倒资料 的对比明确提出长期 (几年以上)、中期 (几个月 一 几年)、短期(几天一几个月)与临震(<几天) 四分思想。Schot',，C．H．(1973)根据 DD模式 提 出长期相当于岩石扩容阶段 (I：几年以 上)、中短期相当于渗流阶段(Ⅲ：几年一几个 月)、短临期相当于岩石破裂阶段(Ⅳ：几天一 几小时)。M~,-Bau，＆IL(1975)根据 ]PE模式 提出长期阶段相当于裂骧增长阶段 (I；几个 月一几年 以上)，中短期相当于裂碍c沿带集中 阶段 (I：几 个 月 一 几 年 以下 )。力 武 常 欢 (1976)根据震倒总结认为中短期相当于岩石膨 胀阶段 ，时间为六七年一一两年 。由此可见 ， 中短期的时间尺度多数为几个月一几年，其物 理实质是震源体岩体开始进入非线性阶段。 根据我国地震预报工作程序的实际情况， 中短期地震预报的时间尺度大体上定为一年左 右或 0．5--1．5年为比较合适，与年度会商会 要解决的震情判断时间段相吻合。然而，其物 理实质的理解应分为源区与场区两个空间来考 虑。在震源体 内中短期内岩石的力学状态可能 已进入由线性}扒 非线性阶段，但震源体外围 的场区多数测点上的岩石力学状态可能仍处线 性阶段 。 2．中短期预报的科学思路 由于发生地震之前，目前的各种观测手 段．还很难判定出未来地震孕育着的震源的空 间位置，而且现有的各类前兆台站的布设是固 定不变的，其间距不可能很密，不足以保证在 有限尺度的震源区内有一定数量的台站布局， 因此把中短期预报的科学思路建立在捕捉源兆 及其发展过程是不现实的，尽管我们希望是这 样，但实际上是做不到的。 鉴于上述考虑，笔者主张目前应把中短期 预报的科学思路建立在捕捉场兆及其发展过程 上。在此基础上，再努力去捕捉该 区范围内可 能隐蔽着的源兆及其发展过程。因此 ，前兆观 测捕捉的目标不是局限在一个点(源)的由线性 转入非线性的标志上 ，而是要捕捉一个 区(场) 一 14 一 内岩石线性变形发展的动态标志。 按照这样的思路，我们的监测工作的重点 首先应放在探究一个区域范围内各类前兆对岩 石(岩体)弹性变形响应特性的变化方面和区域 应力场作用下场区断裂位移的变化特征方面， 判定的主要目标也是一个区域范围内是否孕育 着中强以上的地震。 这样的思路，似乎把中短期预报的目标降 低了．但利用 目前的前兆台网是有可能实现 的，而且这种低标准的实现，仍然有重要的减 灾意义． 0．地下水位动态实现中短期预报的逾径 地下水动态授认为是重要的短临预报手 段，一般在短临阶段的异常特别显著，这点是 勿容置疑的。因此，有必要深入挖掘地下水动 态的中短期预报潜力，使其在中短期监测预报 中发挥积极的作用。 根据上述中短期预报的思路，要判定一个 区域地壳弹性变形发展过程所处的状态，可以 把研究区作为一个系统，输入一种已知信号， 通过前兆观测捕捉这个系统对输入信号的响应 特征来实现。无论是理论分析还是实验结果都 表明，井孔水位对地壳应力应变的响应是与含 水层应力状态密切相关的 。 按现有条件可能同时输入到一个区域系统 中的已知信号有两种，一种是地球固体潮潮汐 力，另一种是远大地震的振动力。前者是作用 颇率较低的力，后者是振动颓率较高的力。把 两种不同颓率的信号同时输入到研究区的地壳 中，考虑区内各井孔水位对这两种信号的响应 特征。 在区域内，地壳受挤压作用或压应力升高 的部位，由于含水层裂骧率变小，相应地渗透 性能变弱，从而对输入的两种信号的响应也变 弱。反过来，受张拉或压应力减小的部位，对 信号的响应变强。响应变弱时，水位固体潮的 潮汐因子变小，相位滞后变大，水震波的振幅 变小，水位振荡持续时间变短。响应变强时， 则相反。根据这样的原理，有可能在区域范围 内勾绘 出地壳应力状态变化的图像。 维普资讯 http://www.cqvip.com