安徽地震前兆臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)效能綜合分析＊

李罡風(fēng),趙建和,朱生水,張學(xué)應(yīng)

(安徽省地震局,合肥 230031)

安徽地震前兆臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)效能綜合分析＊

李罡風(fēng),趙建和,朱生水,張學(xué)應(yīng)

(安徽省地震局,合肥 230031)

分析了安徽地震前兆臺(tái)網(wǎng)三大學(xué)科觀測(cè)項(xiàng)目的現(xiàn)狀,統(tǒng)計(jì)了近年來(lái)安徽前兆觀測(cè)數(shù)據(jù)的同震效應(yīng)與映震情況,結(jié)果表明:僅局限于地表或淺層的前兆觀測(cè)數(shù)據(jù),很大程度上難以獲取到反映地震孕震過(guò)程的真實(shí)有用信息。提高現(xiàn)有前兆數(shù)據(jù)使用效率、選擇真正有意義的前兆觀測(cè)手段和直接觸及孕震區(qū)邊界的觀測(cè)敏感點(diǎn)是安徽地震前兆臺(tái)網(wǎng)的發(fā)展方向。

同震效應(yīng);異常特征;孕震體;敏感點(diǎn);地震預(yù)測(cè);安徽地區(qū)

0 前言

汶川大地震給地震工作者帶來(lái)了更多、更深層次的思考,究竟應(yīng)該為地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供什么樣的資料?人們需要對(duì)已運(yùn)行的前兆臺(tái)網(wǎng)、觀測(cè)場(chǎng)構(gòu)造特征、儀器觀測(cè)量物理含義以及數(shù)據(jù)處理方法,尤其是與孕震相關(guān)的過(guò)程有一個(gè)重新認(rèn)識(shí),這就需對(duì)前兆臺(tái)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)效能作綜合評(píng)估。本文通過(guò)分析安徽前兆臺(tái)網(wǎng)現(xiàn)狀,評(píng)估當(dāng)前前兆數(shù)據(jù)的實(shí)用價(jià)值,為前兆觀測(cè)技術(shù)的突破做技術(shù)上的準(zhǔn)備,爭(zhēng)取在前兆技術(shù)、儀器研發(fā)、孕震過(guò)程探索等方面有所作為。

我們從地震與前兆信息之間的關(guān)聯(lián)分析出發(fā),選擇安徽地震前兆監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)三大前兆學(xué)科主要測(cè)項(xiàng)(地形變、地電阻率與電磁場(chǎng)、流磁與地下流體)的觀測(cè)資料,對(duì) 2008年汶川 8.0級(jí)地震和近年來(lái)安徽及鄰區(qū)中強(qiáng)震活動(dòng)情況進(jìn)行解析,對(duì)選定時(shí)間段的前兆數(shù)據(jù)進(jìn)行映震檢驗(yàn)與綜合評(píng)價(jià),提出改善安徽前兆臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)效能的一些初步設(shè)想,以提高對(duì)安徽前兆臺(tái)網(wǎng)與觀測(cè)資料分析的有效性,實(shí)現(xiàn)對(duì)安徽及鄰近區(qū)域中強(qiáng)以上地震中長(zhǎng)期和短臨異常概率判定,使前兆觀測(cè)從映震或同震效應(yīng)的檢驗(yàn)逐步向區(qū)域地震概率預(yù)測(cè)的物理異常判定過(guò)渡。

1 地球與地震活動(dòng)

一般認(rèn)為地球內(nèi)部是分層的,它有三個(gè)同心球?qū)?地核、地幔和地殼,其中地殼是地球的最外層,厚度一般為 30 km。地殼通常由上部地殼花崗巖層與下部地殼玄武巖層兩部分構(gòu)成,構(gòu)造地震一般發(fā)生在下部地殼中。在地殼巖層內(nèi)部力的相互作用下,巖層內(nèi)力產(chǎn)生一個(gè)聚集或擴(kuò)張過(guò)程,若緩變中內(nèi)力致使地殼內(nèi)部巖體層某處發(fā)生失衡變形、引起區(qū)域多組斷裂的地縫間流體上升或下降,甚至出現(xiàn)化學(xué)變化,導(dǎo)致地殼內(nèi)板塊出現(xiàn)瞬間錯(cuò)動(dòng),就會(huì)發(fā)生地震。一個(gè)相當(dāng)量級(jí)的地震在發(fā)生之前應(yīng)存在一個(gè)孕震過(guò)程,這類似于人體內(nèi)某種疾病發(fā)生的潛伏期,稱為“紅腫理論”(蔣長(zhǎng)勝,2007)。地震前兆觀測(cè)就是在孕震的“紅腫邊界區(qū)”的敏感區(qū)觀察臨近構(gòu)造斷裂隙縫的流體變化、巖石電磁介質(zhì)特性突變、塊體變形或蠕變,這就是孕震過(guò)程中的前兆信息,通過(guò)對(duì)這些“病”前信息的分析處理和識(shí)別判斷,就可以得到有意義的物理地震概率預(yù)測(cè)結(jié)果。因此,前兆觀測(cè)傳感器是否觸及到這些“紅腫敏感區(qū)”就是前兆觀測(cè)的關(guān)鍵。

2 安徽地震前兆臺(tái)網(wǎng)現(xiàn)狀

安徽地震前兆臺(tái)網(wǎng)始建于 20世紀(jì) 70年代,主要由定點(diǎn)觀測(cè)站點(diǎn)與流動(dòng)觀測(cè)點(diǎn)組成。截至 2009年初,全省已擁有國(guó)家Ⅰ類臺(tái) 4個(gè)、Ⅱ類臺(tái) 8個(gè)、Ⅲ類臺(tái) 13個(gè)、地市(企業(yè))臺(tái) 11個(gè)以及 20多個(gè)靜水位觀測(cè)井;流動(dòng)觀測(cè)主要有流動(dòng)重力、流動(dòng)水準(zhǔn)和流動(dòng)地磁。安徽地震前兆監(jiān)測(cè)涉及到地表形變、地下水位、水溫、地下化學(xué)成分含量、地磁、地電阻率、大地電場(chǎng)與電磁波等多種手段。隨著科技的不斷進(jìn)步,這些前兆觀測(cè)系統(tǒng)大都已實(shí)現(xiàn)數(shù)字化觀測(cè)。目前安徽省境內(nèi)已有 120多個(gè)數(shù)字化前兆測(cè)項(xiàng),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、自動(dòng)傳輸、自動(dòng)報(bào)送,實(shí)現(xiàn)了前兆儀器的遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)瀏覽、數(shù)據(jù)預(yù)處理等,觀測(cè)數(shù)據(jù)精度也大大提高,數(shù)據(jù)信息量成量級(jí)增長(zhǎng),并實(shí)現(xiàn)了臺(tái)網(wǎng)前兆數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理與共享,擁有對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的分級(jí)管理權(quán)限。

目前,前兆觀測(cè)數(shù)據(jù)更多地用于地震預(yù)測(cè)會(huì)商、前兆映震分析、同震效應(yīng)檢驗(yàn),通過(guò)漸進(jìn)方式擬合已發(fā)生地震與存在異常的區(qū)域前兆觀測(cè)數(shù)據(jù)的物理關(guān)系,從而對(duì)未來(lái)區(qū)域地震趨勢(shì)開展有條件的預(yù)測(cè)研究,逐步有序地推進(jìn)前兆觀測(cè)資料在區(qū)域地震預(yù)測(cè)中的應(yīng)用。

2.1 地電磁觀測(cè)映震能力分析

安徽現(xiàn)有蒙城、嘉山、涇縣、合肥、金寨、蚌埠、安慶、黃山 8個(gè)地電磁監(jiān)測(cè)臺(tái)站(圖 1)。從圖 1可見,皖中西部臺(tái)站較密集,南北走向臺(tái)站較稀疏,分布極不均勻,這種布局與安徽的構(gòu)造斷裂分布有關(guān)。安徽地電磁觀測(cè)主要是定點(diǎn)測(cè)量大地某一地域淺層深度巖體或土層介質(zhì)的地電磁場(chǎng)特性,即:地電阻率、大地電場(chǎng)與相對(duì)定點(diǎn)地磁場(chǎng),物理量觀測(cè)較為清晰。通過(guò)定點(diǎn)觀測(cè)區(qū)域地下巖石介質(zhì)電磁特性變化規(guī)律,可以初步了解該區(qū)域表層地下結(jié)構(gòu)速度變化。通過(guò)長(zhǎng)期資料積累與數(shù)據(jù)分析,能夠初步判斷一段時(shí)間內(nèi)該區(qū)域地下巖石或土層結(jié)構(gòu)介質(zhì)電性變化是否存在異常,從而推測(cè)未來(lái)一段時(shí)間該地域巖體或土層介質(zhì)的電性變化是否與未來(lái)地震有關(guān)(陸明勇等,2006),是否為區(qū)域場(chǎng)地電磁的前兆異常。由于這些地電磁觀測(cè)點(diǎn)大都僅在地表面幾十米至數(shù)百米深處,地殼深處孕震發(fā)震過(guò)程是否與觀測(cè)到的地電磁異常有關(guān),還有待于更深入的研究和檢驗(yàn)。

圖 1 安徽地區(qū)地電磁觀測(cè)臺(tái)站分布示意圖Fig.1 Sketch of geoelectric stations in Anhui

針對(duì)地電磁觀測(cè)資料特點(diǎn),我們收集了 2004年 1月至 2008年 12月安徽數(shù)字化地電磁觀測(cè)數(shù)據(jù),進(jìn)行整理與均值計(jì)算,結(jié)果是:每個(gè)臺(tái)站地電磁觀測(cè)數(shù)據(jù)年變均值基本正常。合肥臺(tái)及鄰區(qū)地電阻率為 12.90～13.44Ω·m,嘉山臺(tái)及鄰區(qū)地電阻率為 19.74～21.15Ω·m,蒙城臺(tái)及鄰區(qū)地電阻率為 80.13～87.69Ω·m,年變化率Δ ρ≤ ±5.0%/年;臺(tái)站地磁總場(chǎng)強(qiáng)相對(duì)測(cè)值為 100～120 nT,年變化率ΔB≤±3%/年,基本上也在允許變化范圍內(nèi);大地電場(chǎng)由于觀測(cè)時(shí)間不長(zhǎng),觀測(cè)數(shù)據(jù)受場(chǎng)地環(huán)境影響也較大,電極測(cè)數(shù)極不穩(wěn)定,目前還不能用于前兆映震檢驗(yàn)。

以上地電磁觀測(cè)數(shù)據(jù)分析處理結(jié)果描述的僅僅是臺(tái)站所在地域的地表巖體或上土層結(jié)構(gòu)介質(zhì)電性,而這些數(shù)據(jù)在 2008年汶川大地震前后近一年沒(méi)有明顯異常特征。2007年初至今,安徽及周邊(省界外延 100 km)地區(qū)也未發(fā)生 5.0級(jí)以上地震,因而無(wú)法檢驗(yàn)安徽地電磁觀測(cè)資料的近場(chǎng)映震能力。結(jié)合過(guò)去該區(qū)域地震活動(dòng)情況,筆者認(rèn)為安徽地電磁前兆觀測(cè)數(shù)據(jù)的同震效應(yīng)并不明顯,難以根據(jù)此類數(shù)據(jù)對(duì)近場(chǎng)前兆異常作出判定。

2.2 地下流體觀測(cè)映震能力分析

安徽地下流體觀測(cè)網(wǎng)點(diǎn)較密集且分布均勻(圖 2),觀測(cè)臺(tái)點(diǎn)密度達(dá) 1.36個(gè) /萬(wàn) km2。其中,水位觀測(cè)有靜水位和動(dòng)水位兩種觀測(cè)方式,靜水位觀測(cè)站點(diǎn)主要有淮北皖 22井、淮北皖 35井、渦陽(yáng)皖 18井、臨泉皖 08井、懷遠(yuǎn)召郢井、五河皖女山井、五河皖 11井、天長(zhǎng)皖 07井、定遠(yuǎn) 04井、金寨 05井、霍山皖 33井、肥東路口井、巢湖皖14井、無(wú)為皖 24井、含山皖 10井、蕪湖皖 28井、蕪湖皖 29井、馬鞍山皖 17井、馬鞍山皖 27井、安慶皖 23井、涇縣鳳村井、宣城皖 20井、黃山皖 30井;動(dòng)水位觀測(cè)站點(diǎn)有廬江地震臺(tái)、香泉地震臺(tái) 2個(gè)。地下水化學(xué)成分與水溫觀測(cè)站點(diǎn)很少,氡值觀測(cè)僅有廬江地震臺(tái)、蚌埠地震臺(tái)、香泉地震臺(tái)、臨泉地震臺(tái)和湯池水化觀測(cè)站 5個(gè);水溫觀測(cè)站點(diǎn)僅有廬江地震臺(tái)、巢湖皖 14井、無(wú)為皖 24井、黃山皖 30井和香泉地震臺(tái) 5個(gè);氣體成分觀測(cè)點(diǎn)僅廬江地震臺(tái) 1個(gè)。水溫與地縫隙氡值觀測(cè)點(diǎn)密度為 0.28個(gè) /萬(wàn) km2。顯然,從該區(qū)域地下流體中獲取背景場(chǎng)值或辨析異常信息所需數(shù)據(jù)量與臺(tái)站密度不相符。距郯廬斷裂中南段最近的地下流體觀測(cè)點(diǎn)只有廬江地震臺(tái),要真正獲取與郯廬斷裂中南段區(qū)域地下構(gòu)造間巖石塊體蠕變有關(guān)的地下流體信息,真正提高安徽區(qū)域前兆監(jiān)測(cè)能力與預(yù)測(cè)研究水平,應(yīng)在該區(qū)域增加臺(tái)點(diǎn)密度。

圖 2 安徽地區(qū)地下流體(水位、水溫)站點(diǎn)布局圖Fig.2 Distribution of underground fluid(water table,water temperature)stations in Anhui

汶川 8.0級(jí)大震安徽前兆流體測(cè)項(xiàng)是否存在異常與同震效應(yīng)?筆者使用 2007年 5月至 2008年 12月全省 20多個(gè)地下流體站點(diǎn)的水位以及水溫、氡值觀測(cè)資料進(jìn)行分析與計(jì)算,結(jié)果表明:汶川地震發(fā)生時(shí)全省水位站點(diǎn)均記錄到瞬間的明顯的水位振蕩(圖 3a)及同震效應(yīng)。地震波能量傳遞到每個(gè)觀測(cè)井點(diǎn),部分能量被井下流體吸收轉(zhuǎn)換成水波能量,使水位上下振蕩,振幅大小與震級(jí)大小、震中距離有關(guān),也就是與震波能量轉(zhuǎn)換率有關(guān)。2007年 9月 12日印尼 8.5級(jí)巨震與 2008年 5月 12日汶川 8.0級(jí)地震發(fā)生時(shí),廬江地震臺(tái)、臨泉地震臺(tái)氡值觀測(cè)均記錄到同震效應(yīng),廬江地震臺(tái)氡值振幅瞬間高于正常值的 25%～40%,震后 1～5個(gè)月才逐漸趨于正常;水溫觀測(cè)同震效應(yīng)出現(xiàn)較大離散性,雖有一些異常特征,但用于地震預(yù)測(cè)較勉強(qiáng),經(jīng)數(shù)據(jù)處理后的時(shí)間變化記錄曲線與地震前兆信息間關(guān)聯(lián)程度很難準(zhǔn)確判定(圖 3b)。

圖 3 2008年 5月 12日廬江臺(tái)(a-1)、淮北臺(tái)(a-2)、巢湖臺(tái)(a-3)水位觀測(cè)曲線和廬江井(b-1)、巢湖井(b-2)、無(wú)為井(b-3)水溫觀測(cè)曲線Fig.3 Curve of water table of Lujiang station(a-1),Huaibei station(a-2),Chaohu station(a-3)and Curve ofwater temperature of Lujiang well(b-1),Chaohu well(b-2)and Wuwei well(b-3)on 12th May,2008

以往地震工作者在選建流體觀測(cè)點(diǎn)時(shí),更多考慮的是臺(tái)站是否易于維護(hù)管理,因此所選井點(diǎn)并不一定是斷層附近巖體縫隙處的觀測(cè)敏感點(diǎn)。根據(jù)同震效應(yīng),地震波能量通過(guò)巖石介質(zhì)傳遞給地下流體介質(zhì),轉(zhuǎn)換成另一形式,引起井下水位移變化。在時(shí)域分析中,無(wú)論水溫、水化學(xué)物質(zhì)含量或濃度的突跳現(xiàn)象,人們都無(wú)法判定它們是否屬于構(gòu)造帶內(nèi)巖體間流體出現(xiàn)的物理、化學(xué)現(xiàn)象異常。通過(guò)前人的工作我們知道數(shù)據(jù)有用性與采樣率有關(guān)(陸明勇等,2006),高采樣率可獲取海量數(shù)據(jù)及更多有用的地下信息。雖然目前數(shù)字化前兆觀測(cè)的采樣率已大大提高,達(dá)到小時(shí)或分鐘量級(jí),但數(shù)據(jù)變化過(guò)程仍不能滿足判定水溫、水化學(xué)物質(zhì)含量或濃度的變化現(xiàn)象就是構(gòu)造帶內(nèi)巖體間流體出現(xiàn)的物理、化學(xué)異?，F(xiàn)象的要求。通過(guò)對(duì) 2007年 5月至 2008年 12月安徽流體資料的分析表明:水位、氡值含量有較好的大震同震效應(yīng),但存在數(shù)據(jù)量不夠,信息量明顯不足的現(xiàn)象,無(wú)法判定數(shù)據(jù)的突跳與大震孕震過(guò)程之間的物理、化學(xué)關(guān)聯(lián)。在合適的地點(diǎn)增加觀測(cè)點(diǎn),提高數(shù)據(jù)采樣率以增加數(shù)據(jù)信息量是改善這一方法的有效手段。

2.3 形變觀測(cè)映震能力分析

安徽地形變觀測(cè)有定點(diǎn)觀測(cè)和野外流動(dòng)觀測(cè)兩種。定點(diǎn)觀測(cè)主要有淮北、泗縣、金寨、涇縣、安慶、肥東及佛子嶺 7個(gè)定點(diǎn)觀測(cè)臺(tái)站(圖 4);野外流動(dòng)觀測(cè)主要由郯廬斷裂中南段流動(dòng)觀測(cè)場(chǎng)和大別山地區(qū)的霍山落兒嶺—土地嶺斷裂與仙人沖斷裂兩側(cè)的流動(dòng)觀測(cè)場(chǎng)組成。定點(diǎn)觀測(cè)傳感器主要采用水管傾斜儀,金屬擺、石英擺傾斜儀和高精密水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x,觀測(cè)區(qū)域場(chǎng)地球表面潮汐變化趨勢(shì);流動(dòng)觀測(cè)主要為定期跨斷層短水準(zhǔn)測(cè)量,其中霍山地區(qū)有 5個(gè)跨斷層流動(dòng)短水準(zhǔn)場(chǎng)地,郯廬斷裂中南段有 2個(gè)跨斷層流動(dòng)短水準(zhǔn)場(chǎng)地。儀器采用高精密水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x,觀測(cè)方式是跨斷層主斷面測(cè)量,點(diǎn)位為基巖點(diǎn),復(fù)測(cè)頻率為6次 /年,流動(dòng)測(cè)量通過(guò)觀測(cè)監(jiān)視該區(qū)域跨斷層面間地表的相對(duì)位移變化,判斷區(qū)域變形是否存在異常。形變觀測(cè)的原理是區(qū)域性潮汐變化或相對(duì)位移變形一定程度上反映了地球內(nèi)部某一部位點(diǎn)應(yīng)力聚集或遷移(錢曉東等,2004)。

圖 4 安徽地區(qū)地形變觀測(cè)臺(tái)站布局圖Fig.4 Distribution of deformation stations in Anhui

筆者選取 2007年 5月至 2008年 12月安徽 5個(gè)定點(diǎn)形變臺(tái)觀測(cè)資料與跨斷層流動(dòng)水準(zhǔn)資料進(jìn)行復(fù)核計(jì)算,繪制時(shí)間曲線,得出的定點(diǎn)臺(tái)站傾斜記錄曲線固體潮清晰,對(duì)較遠(yuǎn)的大地震(M≥7.0)有明顯同震效應(yīng)(圖 5)。由圖 5可見,涇縣、金寨、淮北、泗縣臺(tái)的傾斜記錄較好地反映了 2008年 5月 12日汶川地震引起的區(qū)域場(chǎng)形變位移過(guò)程,但在大震發(fā)生前沒(méi)有出現(xiàn)明顯異常,如矢量打折、固體潮畸變、曲線高頻抖動(dòng)、階躍、鋸齒波或串珠形狀等現(xiàn)象。近幾年來(lái)安徽及周邊地區(qū)(由省界外延 100 km)沒(méi)有 5.0級(jí)以上中強(qiáng)震發(fā)生,因而安徽地形變傾斜觀測(cè)的近場(chǎng)同震效應(yīng)和短臨異常無(wú)法驗(yàn)證。

圖 5 2008年 5月 12日涇縣臺(tái)(a)、金寨臺(tái)(b)、淮北臺(tái)(c)、泗縣臺(tái)(d)形變觀測(cè)的日變化曲線Fig.5 Deformation curve of Jingxian station(a),Jinzhai station(b),Huaibei station(c)and Sixian station(d)on May 12,2008

3 前兆異常綜合分析與預(yù)測(cè)概率

我們選取安徽前兆臺(tái)站 2004年 1月至 2008年5月的地電磁觀測(cè)資料,2007年 5月至 2008年 5月地下流體及大地形變觀測(cè)資料與記錄曲線,采用各前兆觀測(cè)學(xué)科制定的異常指標(biāo)判定方法,對(duì)汶川大震前后的資料進(jìn)行對(duì)比分析,判定是否存在異常,并針對(duì)近年來(lái)安徽及周邊地區(qū)沒(méi)有 5.0級(jí)以上地震的情況,分析觀測(cè)資料的背景值變化趨勢(shì),進(jìn)行異常特征綜合效能判定。安徽前兆臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)資料綜合分析判定見表 1。

表 1 安徽前兆臺(tái)網(wǎng)資料綜合性能分析判定Tab.1 Comprehensive performance of the Anhui Earthquake Precursory Net work

從地震活動(dòng)趨勢(shì)概率預(yù)測(cè)角度出發(fā),筆者對(duì)2009年度山東、江蘇、安徽交界地區(qū) 33°～36°N,117°～119°E)的 5.0級(jí)以上地震活動(dòng)趨勢(shì)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析,并使用山東、江蘇、安徽交界區(qū)域 2008年 1月至 2009年 9月 41個(gè)測(cè)項(xiàng)的觀測(cè)資料①～⑧,分別以 100 km、200 km半徑為界進(jìn)行形變、地下流體資料指標(biāo)異常的歸類處理,以檢驗(yàn)該地區(qū) 2009年度的地震趨勢(shì)預(yù)測(cè)意見。

表 2 蘇、魯、皖交界地區(qū)地震預(yù)測(cè)概率分析Tab.2 Probability analysis of the earthquake prediction in Jiansu,Shandong,Anhui bordering area

2009年至今,蘇、魯、皖交界地區(qū)尚未發(fā)生4.0級(jí)以上地震,但一些被認(rèn)為是異常的現(xiàn)象依舊存在,顯然這些異常不是近場(chǎng)地震的短臨異常變化,當(dāng)然在一定意義上可以說(shuō)它們是中長(zhǎng)期前兆異常,仍需長(zhǎng)期密切關(guān)注。由此看來(lái),將 2008年 1～12月蘇、魯、皖交界地區(qū)前兆資料存在的某些異?？醋鞫膛R異常顯然是不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/p>

綜上所述,安徽臺(tái)網(wǎng)前兆觀測(cè)測(cè)項(xiàng)資料在汶川大地震前后均無(wú)明顯短臨異常;安徽臺(tái)網(wǎng)資料大都有良好的同震效應(yīng),郯廬斷裂南端或滁河斷裂附近五河井、廬江地震臺(tái)、泗縣地震臺(tái)、金寨 05井地下水觀測(cè)、地形變觀測(cè)有明顯同震效應(yīng),但研究人員無(wú)法根據(jù)這些異常給出較大地震的震級(jí)和發(fā)震區(qū)域的定量化判定意見。同理,僅僅使用蘇、魯、皖交界地區(qū)的前兆觀測(cè)資料對(duì)蘇、魯皖、交界近場(chǎng)地區(qū)作出短臨地震活動(dòng)趨勢(shì)預(yù)測(cè),這樣的結(jié)果是難以令人信服的。

4 區(qū)域地震預(yù)測(cè)研究設(shè)想與技術(shù)改進(jìn)思路

一些地震預(yù)測(cè)研究成果(車用太,1989)表明,中強(qiáng)以上地震前,能夠觀測(cè)到異常的臺(tái)站數(shù)和測(cè)項(xiàng)比例數(shù)一般隨震級(jí)和震中距大小而變化。統(tǒng)計(jì)表明:我國(guó)川滇大部分地區(qū)的 6～6.9級(jí)地震前,地電磁、地形變、地下流體資料會(huì)出現(xiàn)中期異常,震中距為 100 km。

在震中距 100 km范圍內(nèi)約有 15%的臺(tái)站和 9%的測(cè)項(xiàng)能夠記錄到異常,100～200 km范圍內(nèi)有 8%的臺(tái)站和 6%的測(cè)項(xiàng)能夠記錄到異常;5～5.9級(jí)的地震,100 km內(nèi)記錄到中期異常的臺(tái)站和測(cè)項(xiàng)分別為 3%與 1%,100～200 km范圍內(nèi)記錄到并確定為異常的僅為 1%。通過(guò)表 2可以看出蘇、魯、皖交界地區(qū)被判定為短臨異常的測(cè)項(xiàng)占總異常測(cè)項(xiàng)的 50%,顯然它們并非真正意義的震前異常,有虛報(bào)的跡象。造成這一結(jié)果的原因可能是構(gòu)造地震一般發(fā)生在地下 10～30 km深處,現(xiàn)有的地電磁、地形變、地下流體觀測(cè)傳感器僅觸及到地下幾百米深處,基本不能達(dá)到孕育中強(qiáng)震的區(qū)域或敏感區(qū),此外隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和觀測(cè)環(huán)境的惡化,觀測(cè)數(shù)據(jù)受到越來(lái)越多的外來(lái)干擾,而這些干擾有時(shí)被判定為短臨異常。

通過(guò)對(duì)安徽前兆臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)效能的綜合評(píng)估,我們認(rèn)為應(yīng)改變前兆觀測(cè)現(xiàn)狀,提高前兆數(shù)據(jù)使用效率,更新技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路與方法。從一定意義上說(shuō),前兆綜合深井觀測(cè)是今后獲取大量有用前兆信息的必由之路,改進(jìn)前兆傳感器是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù);保留和強(qiáng)化現(xiàn)有前兆觀測(cè)中物理化學(xué)特征比較明顯的測(cè)項(xiàng),如地下水位、水溫、水化學(xué)組分、地?zé)?、地深處低頻電磁擾動(dòng)、大中尺度地表形變、斷層位移,以獲取有價(jià)值的前兆異常信息;創(chuàng)新井下高溫高壓傳感器研發(fā)新思路、新方法,結(jié)合深井探測(cè)技術(shù),在構(gòu)造特征明顯的斷層交叉敏感處新建臺(tái)點(diǎn),研發(fā)一些具有深部特征的應(yīng)變形傳感器(壓力傳感器、應(yīng)變傳感器、高溫高壓傳感器);在重點(diǎn)監(jiān)視區(qū)新建一些同型號(hào)、同測(cè)項(xiàng)、同觀測(cè)物理量前兆儀器系統(tǒng)小孔徑深部監(jiān)測(cè)網(wǎng),探索更多的前兆觀測(cè)新技術(shù)。

在中強(qiáng)地震的孕震期都會(huì)有一個(gè)異常顯現(xiàn)和逐步擴(kuò)散過(guò)程,異常有多種表現(xiàn)形式(應(yīng)變、蠕變、溫度、氣壓、水位等)并通過(guò)不同方式由介質(zhì)內(nèi)部(連續(xù)、散粒)傳遞出來(lái)。因此,應(yīng)加強(qiáng)區(qū)域的井下形變觀測(cè)技術(shù)應(yīng)用,如在大別山區(qū)構(gòu)造斷裂以及郯廬斷裂中南段區(qū)域,新建一定數(shù)量定點(diǎn)長(zhǎng)期 GPS觀測(cè)點(diǎn)和高密度流動(dòng) GPS觀測(cè)點(diǎn);重點(diǎn)建設(shè)區(qū)域性井下應(yīng)變觀測(cè)網(wǎng),完善并優(yōu)化已成規(guī)模的地下水位觀測(cè)網(wǎng)點(diǎn),加強(qiáng)在郯廬斷裂敏感點(diǎn)位處的廬江水化綜合觀測(cè)臺(tái)的環(huán)境保護(hù),增加高精度、高穩(wěn)定性能儀器。當(dāng)然,觀測(cè)人員與分析人員對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析能力、異常識(shí)別能力與異常指標(biāo)歸類能力更需要提高。

車用太 .1989.中國(guó)地震地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)網(wǎng)[J].中國(guó)地震,5(2):9-17.

蔣長(zhǎng)勝 .2007.與地震預(yù)測(cè)有關(guān)的關(guān)鍵物理問(wèn)題[J].國(guó)際地震動(dòng)態(tài),(9):2-10.

陸明勇,牛安福,白長(zhǎng)清,等 .2006.地殼形變短臨異常與地下水位短臨異常關(guān)系及識(shí)別方法的初步研究[J].地震研究,27(1):13-20.

錢曉東,鄔成棟,秦嘉政 .2004.用環(huán)境應(yīng)力參數(shù)對(duì)云南地區(qū)進(jìn)行地震短臨跟蹤監(jiān)視[J].地震研究,27(1):1-7.

張宇翔 陜西省地震局高級(jí)工程師。1986年畢業(yè)于陜西工學(xué)院電子系無(wú)線電專業(yè),獲學(xué)士學(xué)位。陜西省地震學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)委員會(huì)委員,陜西省地震學(xué)會(huì)地震監(jiān)測(cè)技術(shù)委員會(huì)主任。主要從事地震監(jiān)測(cè)技術(shù)、地震災(zāi)害研究等工作。

方宏芳 福建省漳州市地震局工程師。1990年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)水文地質(zhì)工程地質(zhì)專業(yè),獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位;2009年 12月畢業(yè)于云南大學(xué)固體地球物理學(xué)專業(yè),獲理學(xué)碩士學(xué)位。主要從事地下流體、體應(yīng)變監(jiān)測(cè)及地震預(yù)測(cè)研究工作。

李罡風(fēng) 安徽省地震局工程師。1996年畢業(yè)于安徽大學(xué)數(shù)學(xué)系應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè),獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位。主要從事地震前兆觀測(cè)數(shù)據(jù)分析處理和地理信息系統(tǒng)開發(fā)等工作。

韓曉明 內(nèi)蒙古自治區(qū)地震局工程師。2004年畢業(yè)于河南理工大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程學(xué)院大地測(cè)量專業(yè),獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位;2007年畢業(yè)于中國(guó)地震局蘭州地震研究所固體地球物理學(xué)專業(yè),獲理學(xué)碩士學(xué)位。主要從事地震活動(dòng)性以及測(cè)震學(xué)方面的研究工作。

曹玲玲 甘肅省地震局副研究員。1996年畢業(yè)于南京大學(xué)地球科學(xué)系,獲學(xué)士學(xué)位;2001年畢業(yè)于中國(guó)地震局蘭州地震研究所,獲碩士學(xué)位。主要從事地下流體地震預(yù)報(bào)研究工作。

程建武 甘肅省地震局高級(jí)工程師。1996年畢業(yè)于西安地質(zhì)學(xué)院礦產(chǎn)勘查專業(yè),獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位;2001年畢業(yè)于中國(guó)地震局蘭州地震研究所地球物理專業(yè),獲理學(xué)碩士學(xué)位;2010年畢業(yè)于中國(guó)地震局地質(zhì)研究所,獲博士學(xué)位。主要從事活動(dòng)構(gòu)造與地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)工作。

徐春迪 寶雞文理學(xué)院地理科學(xué)與環(huán)境工程系副教授。1997年畢業(yè)于西北大學(xué)城市與資源學(xué)系,獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位;2007年畢業(yè)于華東師范大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院地理信息系統(tǒng)與地圖學(xué)專業(yè),獲理學(xué)碩士學(xué)位。主要從事 3S技術(shù)應(yīng)用及資源與災(zāi)害方面的教學(xué)和研究工作。

史 杰 中國(guó)地震局蘭州地震研究所在讀碩士研究生。2003年畢業(yè)于新疆大學(xué)資源勘查系資源勘查工程專業(yè),獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位。主要從事活動(dòng)構(gòu)造研究工作。

Synthetic Study of the Observational Efficiency of Anhui Earthquake Precursory Network

LI Gang-feng,ZHAO Jian-he,ZHU Sheng-shui,ZHANG Xue-ying
(Earthquake Administration of Anhui Province,Hefei230031,Anhui,China)

We analyze the current situation of the three main item s of Anhui Precursory Observational Network such as earth deformation,geomagnetism, and underground fluid, and study the coseismic effect and anomalous response of the data yielded by the Network in recent years.We find that it is difficult to obtain the true abnormal information of seismogenesis on the surface or in the shallow crust of the Earth.Therefore, It is urgent to enhance Anhui Precursory Observation Network by improving efficacy of the observational data,choosing effective precursory item s,and selecting sensitive points in the earthquake-pregnant body.

coseismic effect; anomalous characteristics; seismogenic body; sensitive point; earthquake prediction;Anhui

P315.72

A

1000-0666(2010)03-0280-07

2009-08-19.

安徽省科技攻關(guān)計(jì)劃(08010302204)資助 .

安徽省地震預(yù)報(bào)研究中心 .2008.安徽省地震局周月會(huì)商報(bào)告[R].

安徽省地震預(yù)報(bào)研究中心 .2009.安徽省地震局周月會(huì)商報(bào)告[R].

安徽省地震預(yù)報(bào)研究中心 .2008.安徽省地震趨勢(shì)會(huì)商研究報(bào)告[R].

安徽省地震預(yù)報(bào)研究中心 .2009.安徽省地震趨勢(shì)會(huì)商研究報(bào)告[R].

江蘇省地震預(yù)報(bào)研究中心 .2008.江蘇省地震局周月會(huì)商報(bào)告[R].

江蘇省地震預(yù)報(bào)研究中心 .2009.江蘇省地震局周月會(huì)商報(bào)告[R].

山東省地震預(yù)報(bào)研究中心 .2008.山東省地震局周月會(huì)商報(bào)告[R].

山東省地震預(yù)報(bào)研究中心 .2009.山東省地震局周月會(huì)商報(bào)告[R].

注:張昱、李永莉、莘海亮、曾憲偉、謝曉峰、劉麗芳、胡毅力、曹彥波、倪泰山的簡(jiǎn)介已分別刊登在本刊:Vol.31,No.3;Vol.29,No.3;Vol.31,No.2;Vol.31,No.2;Vol.33,No.1;Vol.28,No.4;Vol.29,No.2;Vol.30,No.3;Vol.32,No.1。