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流体学科地震预报方法和技术
作者(摘自): 点击数: 更新时间:2017-09-28

从1969年开始,在分析水氡、水位等地震前兆特征过程中,分析预报人员希望能够建立一套相对一致性的资料处理和分析预报方法。1974年,一些研究者提出相对地震异常而言的“正常动态”概念,并应用数据处理方法排除干扰,提取异常信息。如利用数字滤波方法处理地下水资料,研究唐山地震前兆特征。1978年王长岭提出了水氡年变的概念,蔡作馨等利用谐波分析、频谱分析方法研究水氡正常动态,并提取地震异常信息。1984 年王长岭等利用逐步回归分析方法进行水氡影响因素的排除和异常识别方法研究。“七五”地震预报实用化攻关期间,完成了地震预报方法指南的编制,开展了地下流体干扰因素定量排除方法的研究,在地震预测新方法上加强对断层气观测和理论探索。“八五”期间,建立了地下水位短临预报指标体系,开展了前兆场动态图像演化特征研究,进行了地热前兆用于地震短临预报实用性研究探索,对断层气(土壤气)地震预报方法及其机理解释进行了研究。“九五”期间,对“七五”以来的地下流体前兆识别方法进行清理和评价,进行地下水化学和地下水物理中短期前兆指标体系及其预报效能评价研究,总结了前兆群体异常的阶段性、配套性和协调性问题。“十五”期间,朱自强等研究了地震短期异常信息特征,注意到群体异常与单体异常的不同识别方法和信度的研究,建立了强地震流体异常短期预报思路与方法。与此同时,系统总结了中国大陆地下流体典型异常的调查与研究实例,为科学认识地下流体异常提供了丰富的资料(车用太等,2004)。1980 年开始,研究人员采用计算机技术进行资料分析,并发展了多种排除干扰和提取异常的方法,希望将分析预报人员的经验和方法形成一套实用性强、易于操作的方法指南和计算机软件。“七五”期间,完成了水文地球化学和地下水动态分析预报软件系统(李宜瑞等,1992)。“八五”期间完了水位水化短临预报综合判定方法软件(刘耀炜,1997)和地热(水温) 前兆数据处理软件系统(国家地震局科技监测司,1997),这些软件在全国得到了广泛应用。“九五”、“十五”数字化观测技术的应用,推进了数据传输效率和资料共享工作,但探索基于数字化资料的分析预报方法和技术,仍需要较长的实践过程。

  关于地下流体的理论模型讨论,比较早的是用地震组合模式,讨论了地下水位上升下降的机理,并考虑到震源破裂模式及其应力分布与水氡异常的关系,认为地下水异常的上升或下降可能与孕震区构造特征有关。根据异常点的分布,认为大震前氡异常的同步性及其平面分布与震源机制解有一定的相关性。根据氡异常的突跳现象,提出了氡团混入的水动力模型(王吉易,1979)。早期国内外关于地下流体前兆和后效机理的动力作用可以概括为应力脉冲状的加强、破裂混合作用、振动作用、流变作用、热力作用和电磁作用等。20世纪70年代初,人们对地下流体前兆异常的解释仅限于与震源联系起来,即根据震源机制解得到的P 波初动方向的四象限分布,认为地震发生之前应力作用方位及异常正负也都是成四象限分布。但这种“震源”前兆模式却不能解释“远场”区的地下流体异常特征。贾化周等(1996)研究了大量的震例表明,地下流体异常空间上具有广泛性、不均匀性,时间演化上具有阶段性、同步性。而到20 世纪80 年,前兆机理研究从传统的“震源效应”转向“场、源”效应,从单一井(点)研究转向空间(多点)的综合解释。如:根据1976 年唐山7.8 级地震的前兆演化特征,提出了地下水氡浓度前兆异常的“扩散- 收缩模式”。应用应力- 含水层变形- 水动力条件改变等作用过程,解释了地下水位上升、下降的机理。根据构造网络观点,张炜等提出了“水化前兆网络图象”假说。结合构造活动特征,提出强震前流体异常的展布呈条带状与块体边界断裂活动有关,及在一些特殊构造部位存在前兆“敏感点”的思想。基于前兆的空间分布特点和在地震预测中的作用,提出了“源兆、场兆与远兆”的观点等。基于地下流体对地壳应力应变响应的机理,研究地下流体同震响应的现象发现,井孔记震能力的变化与与地震活动有一定关系,同震响应和震后效应现象是目前国内外学者研究的热点之一。2004年苏门达腊8.7 级地震的同震观测点最远达5400km ,我国大陆共获得了78个水位及59个水温同震变化和52个水位震后效应的数字化资料。井水位前驱波现象可能与大地震断层大破裂之前的慢破裂产生有关(汪成民等,1988;车用太等,1995、2002),目前也引起许多学者的关注。经过“九五”、“十五”攻关研究,提高了地下流体活动对地震孕育和发生的动力作用认识。提出地下流体储量变化是地震和多种前兆发生的附加力源的观点,提出了深部流体对孕震过程有控制作用的论点和地壳硬夹层与流体促震假说(车用太等,2000),对前兆异常产生的机理提出了破裂力学成因、介质状态变化成因和物质运移成因等3 种成因类型,研究了流体短期前兆的典型特征及其机理,提出了前兆的深浅部流体耦合作用伴生模式(刘耀炜等,2004) 等。