地震預(yù)報(bào)與跨斷層位移測(cè)量研究

杜石磊 王 寧 王生文

地震預(yù)報(bào)與跨斷層位移測(cè)量研究

杜石磊 王 寧 王生文

地震作為一種地殼運(yùn)動(dòng)與人們的生活息息相關(guān)，現(xiàn)階段人們對(duì)地震能否預(yù)報(bào)普遍存在爭(zhēng)議，但地震發(fā)生前的一些前兆異常還是經(jīng)常出現(xiàn)在地震的形成過(guò)程當(dāng)中。我國(guó)的地震預(yù)報(bào)工作面臨著復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造，地震地質(zhì)工作基礎(chǔ)仍然薄弱，中長(zhǎng)期的地震預(yù)報(bào)工作需要加強(qiáng)，中短期的預(yù)報(bào)銜接不足，對(duì)于大地震的防范意識(shí)還不足。當(dāng)前關(guān)于活動(dòng)斷裂的方式、地震復(fù)發(fā)規(guī)律及概率預(yù)測(cè)，國(guó)內(nèi)外都提出了很多理論模型，促進(jìn)和完善了地震預(yù)報(bào)發(fā)展。本文以實(shí)際地震案例為例，結(jié)合地震預(yù)報(bào)的困難，分析了跨斷層測(cè)量在地震預(yù)報(bào)中的應(yīng)用。

地震預(yù)報(bào)的困難

現(xiàn)實(shí)情況說(shuō)明，地震預(yù)報(bào)是一個(gè)全球性的難題。當(dāng)前，阻礙地震預(yù)報(bào)的主要因素是地球本身是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，地球內(nèi)部的活動(dòng)頻繁，而且往往處于非線性的發(fā)展過(guò)程當(dāng)中。一般情況，地震常常發(fā)生在距地表10～20Km處及以下，這個(gè)深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人類(lèi)能夠通過(guò)儀器設(shè)備探測(cè)到的深度。目前的技術(shù)手段只允許我們?cè)诘乇砑暗乇頊\層通過(guò)零星分布的地震臺(tái)網(wǎng)進(jìn)行觀測(cè)，利用這些原本就沒(méi)有深度的信息去分析地震的發(fā)生，顯然是不能滿(mǎn)足要求的。 與此同時(shí)，發(fā)生在陸地的地震具有小概率性，通過(guò)這些零星的資料分析地殼變化規(guī)律、地震孕育模式規(guī)律都是不科學(xué)的。所以當(dāng)前對(duì)于地震的預(yù)測(cè)都是基于對(duì)地震的演化、孕育和發(fā)生規(guī)律都不知曉的情況下進(jìn)行的，這在很大程度上制約了地震預(yù)報(bào)水平的發(fā)展。從地震發(fā)生的情況來(lái)看，地震預(yù)報(bào)的困難主要集中在以下幾個(gè)方面:一是地震發(fā)生的隨機(jī)性和自組織性，地震發(fā)生的影響因素多，其涉及復(fù)雜的地球運(yùn)動(dòng)，預(yù)報(bào)困難大。二是由于科學(xué)水平的原因，人們還無(wú)法在地殼深處直接觀察地震發(fā)生的實(shí)際過(guò)程，比如，關(guān)于地震的成因是因?yàn)榈叵聨r石應(yīng)力達(dá)到了巖石強(qiáng)度時(shí)發(fā)生的，我們只需要觀察巖石硬度與應(yīng)力的變化便可預(yù)報(bào)地震，實(shí)際情況是我們無(wú)法觀察硬度與應(yīng)力。三是陸地大震發(fā)生的孕育實(shí)時(shí)長(zhǎng)，一般百年一遇或千年一遇，在一個(gè)地區(qū)難以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的重復(fù)試驗(yàn)，也不能觀測(cè)地震發(fā)生的全過(guò)程。四是地球本身構(gòu)造多樣，巖石圈不均一，地質(zhì)構(gòu)造在不同的地點(diǎn)存在不同，比如，在一個(gè)發(fā)生地震之前的地方觀察到大地電場(chǎng)和磁場(chǎng)的變化，但并不適用其他地方，有的地方由于巖石組成，壓電壓磁效應(yīng)顯著，比如花崗巖，而有的地方壓電壓磁效應(yīng)不顯著，如玄武巖或沉積巖。五是地震預(yù)報(bào)靠的是前兆，但前兆多樣，有不明確性，使人難以判斷。并且，有的前兆并非是經(jīng)驗(yàn)的累積，而頂多是強(qiáng)相關(guān)現(xiàn)象。

斷層位移測(cè)量法

斷層位移測(cè)量法是由李四光教授提出的，強(qiáng)調(diào)地震就是巖石受到力的作用，當(dāng)力達(dá)到一定臨界程度時(shí)，巖石便發(fā)生斷裂產(chǎn)生震動(dòng)。地震作為地殼運(yùn)動(dòng)的形式，反映了地殼的階段運(yùn)動(dòng)。它結(jié)合了地質(zhì)學(xué)和大地測(cè)量學(xué)，對(duì)斷裂進(jìn)行觀測(cè) ，對(duì)以萬(wàn)年為單位的斷層活動(dòng)進(jìn)行微觀觀測(cè)，了解地震發(fā)展過(guò)程中斷層的時(shí)空活動(dòng)特征，推測(cè)該地的巖石受力狀態(tài)，預(yù)測(cè)可能發(fā)生的地震。

以大灰廠斷層位移測(cè)點(diǎn)為例，分別從斷裂的結(jié)構(gòu)和特征以及相關(guān)資料對(duì)華北地區(qū)的不同時(shí)期的斷層活動(dòng)進(jìn)行分析。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)采樣發(fā)現(xiàn)，斷層破碎帶中多條錯(cuò)斷面形狀各異。在新生代以來(lái)活動(dòng)頻繁，發(fā)生在中更新世以前、中更新世（Q2）、上更新世（Q3）以及全新世（Q4）。從特征上來(lái)看，不同時(shí)期斷層的活動(dòng)方式也不一樣。

a主斷面

此斷面呈上窄下寬的條帶，依次為4cm，6cm，20cm。整個(gè)斷面向上呈分叉結(jié)構(gòu)。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，斷面上的結(jié)構(gòu)以桔皮狀為主，表明斷層有過(guò)蠕動(dòng)摩擦。

b斷面

該斷面的位置在主斷面下盤(pán)，整個(gè)巖性細(xì)膩，比較柔滑，碎礫表面主要是苔蘚狀結(jié)構(gòu)和蟲(chóng)蛀狀結(jié)構(gòu)，活動(dòng)時(shí)期為全新世（Q4）。

c斷面

有褐綠色斷層泥組成，厚達(dá)3cm。根據(jù)石英碎礫微觀形貌觀察，此斷面有三次活動(dòng)軌跡，中更新世之前，中更新世，晚更新世。

d斷面

有灰紫色糜稜?zhēng)r組成，厚達(dá)4cm，根據(jù)斷層泥石英碎礫表面形貌觀察，活動(dòng)時(shí)期在中更新世之前。

e斷面

通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，其活動(dòng)時(shí)間是晚更新世。

以上觀測(cè)結(jié)構(gòu)表明，大灰廠斷層至少有過(guò)4次活動(dòng)，每次活動(dòng)不相同。反映斷層在強(qiáng)應(yīng)力的作用下發(fā)生或運(yùn)動(dòng)。相關(guān)資料也表明，跨斷層極限、水準(zhǔn)曲線反映的斷層與地震活動(dòng)有相關(guān)性。證實(shí)斷層位移測(cè)量能反映地震孕育的異常信息，可以作為地震活動(dòng)的依據(jù)。

小結(jié)

地震作為一種地殼運(yùn)動(dòng)與人們的生活息息相關(guān)，現(xiàn)階段人們對(duì)地震能否預(yù)報(bào)普遍存在爭(zhēng)議，但地震發(fā)生前的一些前兆異常還是經(jīng)常出現(xiàn)在地震的形成過(guò)程當(dāng)中。我國(guó)的地震預(yù)報(bào)工作面臨著復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造，地震地質(zhì)工作基礎(chǔ)仍然薄弱，中長(zhǎng)期的地震預(yù)報(bào)工作需要加強(qiáng)，中短期的預(yù)報(bào)銜接不足，對(duì)于大地震的防范意識(shí)還不足。跨斷層位移測(cè)量可以反映地震孕育的異常信息，可以作為地震活動(dòng)的依據(jù)。

杜石磊 王 寧 王生文

中國(guó)地震局第一監(jiān)測(cè)中心

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.07.001