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1、第三讲 地震监测预报,3.1 地震监测与预报 减轻地震灾害的途径一种是地震监测与预报，它是通过监测地震发生前的现象（应变能积累过程中地球物理场的变化而出现的前兆和历史地震活动规律），短期内准确预报出地震发生的时间、地点、强度，以便人员及时撤离或采取其他防范措施。 优点是可以避免重大人员伤亡 缺点为即使预报准确，如果建筑物没有进行防震设计或采取抗震措施，仍然会造成局部或全部毁坏。,3.1.1 地震监测 地震监测是地震预报的基础。通过布设前兆观测网络、测震站点及信息传输系统提供基本的地震信息，从而进行地震预报甚至直接传入应急的防灾减灾的指挥决策系统。目前，全球许多活动断层都处于严密的监测控制之下。
2、监测方法包括动物群异常反应的观察、人工定期水准测量、水井水位变化记录、使用各种精密仪器 ，更为先进的地震监测系统是在活断层区设置，自动监测断层的活动性，并通过通讯卫星把数据传递到地震监测中心。 前兆观测分成两大类：宏观前兆和微观前兆。 宏观前兆是指人的感官能觉察到的地震前兆。它们大多在临近地震发生时出现。微观前兆指人的感官不易觉察，须用仪器才能测量到的震前变化。例如，地面的变形，地球的磁场、重力场的变化，地下水化学成分的变化，小地震的活动等。 观测微观前兆是科学家的工作，而发现临近地震前的宏观前兆，既要靠科学家，也要靠广大民众。,震前井水变化的谚语: 井水是个宝，地震有前兆； 无雨水变浑，天旱
3、井水冒； 水位升降大，翻花冒气泡； 有的变颜色，有的变味道。,地下水包括井水、泉水等。主要异常有发浑、冒泡、翻花、升温、变色、变味、突升、突降、井孔变形、泉源突然枯竭或涌出等。,地下水异常,3.1.1.1 宏观前兆,生物异常,许多动物的某些器官感觉特别灵敏，它能比人类提前知道一些灾害事件的发生，例如海洋中水母能预报风暴，老鼠能事先躲避矿井崩塌或有害气体等等。至于在视觉、听觉、触觉、振动觉，平衡觉器官中，哪些起了主要作用，哪些又起了辅助判断作用，对不同的动物可能有所不同。,伴随地震而产生的物理、化学变化（振动、电、磁、气象、水氡含量异常等），往往能使一些动物的某种感觉器官受到刺激而发生异常反应。
4、,宏观前兆,如一个地区的重力发生变异，某些动物可能通过它的平衡器官感觉到；一种振动异常，某些动物的听觉器官也许能够察觉出来。 地震前地下岩层早已在逐日缓慢活动，呈现出蠕动状态，而断层面之间又具有强大的摩擦力，于是有人认为在摩擦的断层面上会产生一种每秒钟仅几次至十多次、低于人的听觉所能感觉到的低频声波。人要在每秒20次以上的声波才能感觉到，那些感觉十分灵敏的动物，在感触到这种声波时，便会惊恐万状，以致出现冬蛇出洞，鱼跃水面，猪牛跳圈，狗吠狼吼等异常现象。,宏观前兆,气象异常 人们常形容地震预报科技人员是“上管天，下管地，中间管空气”，这的确有道理。地震之前，气象也常常出现反常。主要有震前闷热，人
5、焦灼烦躁，久旱不雨或阴雨绵绵，黄雾四塞，日光晦暗，怪风狂起，浮云在天空呈极长的射线状等等。,地声异常 地震前来自地下的声音。其声有如炮响雷鸣，也有如重车行驶、大风鼓荡等多种多样。当地震发生时，有纵波从震源辐射，沿地面传播，使空气振动发声，由于纵波速度较大但势弱，人们只闻其声，而不觉得地动，横波到后才有动的感觉。所以，震中区往往有“每震之先，地内声响，似地气鼓荡，如鼎内沸水膨涨”的记载。 如果在震中区，3级地震往往可听到地声。地声是地下岩石的结构、构造及其所含的液体、气体运动变化的结果，有相当大部分地声是临震征兆。掌握地声知识就有可能对地震起到较好的预报预防效果。,宏观前兆,地光异常 地光异常指
6、地震前来自地下的光亮，其颜色多种多样，可见到日常生活中罕见的混合色，如银蓝色、白紫色等，但以红色与白色为主；其形态也各异，有带状、球状、柱状、弥漫状等。右图片为19651967年，日本松代地震群期间，留下难得的地光照片。一般地光出现的范围较大，多在震前几小时到几分钟内出现，持续几秒钟。 我国海城、龙陵、唐山、松潘等地震时及地震前后都出现了丰富多彩的发光现象。地光多伴随地震、山崩、滑坡、塌陷或喷沙冒水、喷气等自然现象同时出现，常沿断裂带或一个区域作有规律的迁移，且与其他宏观微观异常同步，其成因总是与地壳运动密切相关。且受地质条件及地表和大气状态控制，能对人或动、植物造成不同程度的危害。 目前我们
7、所掌握的地光异常报告，都在震前几秒钟至1分钟左右。如海城地震，澜沧、耿马地震等都搜集到了类似的报告。,宏观前兆,地气异常 地气异常指地震前来自地下的雾气，又称地气雾或地雾。这种雾气，具有白、黑、黄等多种颜色，有时无色，常在震前几天至几分钟内出现，常伴随怪味，有时伴有声响或带有高温。汶川大地震造成青川县红光乡东河口崩塌、地裂、隆起、断层、褶皱。当地村民一周前发现一些地方出现地热和可燃气体。实地考察过的中国地质大学王成善教授初步认定为地热和天然气。,宏观前兆,地鼓异常 指地震前地面上出现鼓包。1973年2月6日四川炉霍7.9级地震前约半年，甘孜县拖坝区一草坪上出现一地鼓，形状如倒扣的铁锅，高20厘
8、米左右，四周断续出现裂缝，鼓起几天后消失，反复多次，直到发生地震。 电磁异常 电磁异常指地震前家用电器如收音机、电视机、日光灯等出现的异常。最为常见的电磁异常是收音机失灵，在北方地区日光灯在震前自明也较为常见。1976年7月28日唐山7.8级地震前几天，唐山及其邻区很多收音机失灵，声音忽大忽小，时有时无，调频不准，有时连续出现噪音。同样是唐山地震前，市内有人见到关闭的荧光灯夜间先发红后亮起来，北京有人睡前关闭了日光灯，但灯仍亮着不息。 电磁异常还包括一些电机设备工作不正常，如微波站异常、无线电厂受干扰、电子闹钟失灵等。,宏观前兆,地震云现象 “地震云”是指地震即将发生时，震区上空出现的不同颜色
9、 (白色、灰色、橙色、橘红色等)带状云。,地震云出现的时间以早上和傍晚居多，地震云持续的时间越长，则对应的震中就越近，地震云的长度越长，则距离发生地震的时间就越近，地震云的颜色看上去越令人恐怖，则所对应的地震强度就越强。 地震云产生机理：地震即将发生时，因地热聚集于地震带，或因地震带岩石受强烈应力作用发生激烈摩擦而产生大量热量，这些热量从地表面逸出，使空气增温产生上升气流，这气流于高空形成“地震云”，云的尾端指向地震发生处。也有的认为，“地震云”的必然性尚缺乏实验数据，也可能是一种巧合。究竟如何，有待进一步考证。,宏观前兆,3.1.1.2 地震前宏观前兆的特点。 第一，这些前兆都受地质构造控制
10、，呈条带状或与本地构造线一致的方向分布，未来震中区相对密集； 第二，这些异常在时间上有同步性、数量上有集中性，体现出种类多、范围广、数量大、反应强烈的特点。 地震宏观异常在地震预报尤其是短、临预报中具有重要的作用，1975年辽宁海城7.3级地震和1976年松潘、平武7.2级地震前,地震工作者和广大群众曾观察到大量的宏观异常现象，为这两次地震的成功预报提供了重要资料。,应当注意的是，上面所列举的多种宏观现象可能由多种原因造成，不一定都是地震的预兆。例如:井水和泉水的涨落与降雨、附近抽水、排水和施工的影响有关, 井水的变色变味与污染有关，动物的异常表现可能与天气变化、疾病、发情、外界刺激有关等，还
11、有电焊弧光、闪电不能等同于地光，雷声不可误认为地声，更不要把燃放烟花爆竹和信号弹当成地下冒火球。,宏观前兆,3.1.1.3 地震的微观前兆 人的感官无法觉察，只有用专门的仪器才能测量到的地震异常称为地震的微观异常，主要包括以下几类: 地震活动异常 大小地震之间有一定的关系。大地震虽然不多，中小地震却不少，研究中小地震活动的特点，有可能帮助人们预测未来大震的发生。,地形变异异常 大地震发生前，震中附近地区的地壳可能发生微小的形变，某些断层两侧的岩层可能出现微小的位移，借助于精密的仪器，可以测出这种十分微弱的变化，分析这些资料，可以帮助人们预测未来大震的发生。,地球物理变化 在地震孕育过程中，震源
12、区及其周围岩石的物理性质可能出现一些变化。利用精密仪器测定不同地区重力、地电和地磁的变化，也可以帮助人们预测地震。 地下流体的变化 地下水(井水、泉水、地下岩层中所含的水)、石油和天然气、地下岩层中还可能产生和贮存一些其它气体，这些都是地下流体。用仪器测定地下流体的化学成份和某些物理量，可以帮助人们预测地震。,3.1.1.4 地震微观前兆的观测 要捕捉地震的微观前兆，就必须建立覆盖面积地区的地震观测台网，进行长时间精密观测。,专门从事地震观测的台站叫地震台或测震台。早在1800多年前，中国著名的科学家张衡就发明了世界第一台地震仪“候风地动仪”。现代的地震仪已经采用了最先进的电子技术，具有极高的
13、灵敏度，甚至还有专门的海底地震仪和深井(钻孔)地震仪。相当一部分地震台站现在已经不需配备专人进行观测，就能自动记录地震信号，通过电缆或无线电波将信号自动传送到接收中心，再由计算机进行自动处理这叫做遥测地震台网，中国许多地区都已建立了现代化的遥测地震台网。此外，还有地电、地磁、重力、地壳形变、地下流体等地震前兆观测台站。,1949年以前，中国只有一个地震台、三个地震工作人员，地震事业极为落后。1957年在四川建立了成都地震台。1966年邢台地震后，中国的地震事业加快了发展步伐，1971年成立了国家地震局(现中国地震局)经过近三十年的努力，地震观测台网已具规模。目前，中国已建立了I000多个现代化
14、的地震台，地震观测技术广泛应用了电子、无线电传输和数字化等高新技术。 3.1.1.5 地震逃跑时间 地震逃跑时间可以经验方程T = 9/68 * sqrt(a2 + h2)来计算， 其中T为预计逃跑时间，单位为s；h为震源深度，a为距震中地面距离，单位均为km。一般大地震的逃跑时间只有十几秒钟。,3.1.2 地震预报 地震预报是指在地震发生前，对未来地震发生的震级、时间和地点进行预测预报，并及时公布于众，让预测受灾区人们做好预防工作，以减少人员伤亡和财产损失。根据时间尺度的不同，可将地震预报分为5个阶段，即：长期预报、中期预报、短期预报、临震预报和主震后余震预报。 3.1.2.1 预报的主要内
15、容 从广义上讲，地震预报可划分为三个研究内容各异的层次，即地震参数预报、地震灾害预测和地震灾害损失预测。 地震参数预报以地震事件的发生时间、地点和强度三个参数（简称时、空、强三要素）为主，即狭义的地震预报。通过对地震前地震活动、地形变、地磁（电）场、地下水位及其化学成分等的长、中、短、临各阶段前兆变化特征的研究，结合地震地质和深部地球物理场的背景资料，完成对未来地震时、空、强三要素的预报。,3.1.2.2 预报方法 地震长期预测是根据构造运动旋回和地震活动周期进行的。在特定区域内未来几年或几十年内地震的预测已经取得了比较满意的成功。 地震的中短期预报和临震预报还远未取得成功。其部分原因是地震机制和过程深埋地下，不便于人们进行研究和监测。 地震的短临期预报主要基于先兆现象的观察，而先兆现象并不是在所有的地震发生之前都会出现。 地震预报是与地震监测密不可分的。许多单项地震预报方法就是从某一学科出发监测地壳形变、地下流体变动、大地电场、磁场、重力场的异常变化等发展而来的。,