地球物理與地震研究現狀分析

董浩天

摘要：物理學對很多中學生來說，感到的是枯燥、深奧，往往令人望而生畏.然而物理學與我們的生活密切相關，它延伸出的各種應用不知不覺深入了生活的各個角落。地震是一個令人聞之色變的詞語，但就在我們的身邊，它延伸到了我們的生活。在我們的記憶當中，滿目殘垣斷壁，處處痛苦絕望的人們，感到的是廢墟片片，留給人們的是無盡的哀傷。如果從生活走向物理，將物理與地震研究結合起來，便有可能實現地震預報，將地震帶來的損失與精神傷害減小到最大程度。物理與生活的有機結合將讓我們的生活更美好。

關鍵詞：物理應用；地震；物理與生活

一、前言

提到“物理”一詞，不由地讓人敬畏，試卷上滑來滑去的小木塊、倒數發(fā)射的火箭衛(wèi)星、相對論多維空間等等，都會使人感到物理是聰明人的學科，學習物理很困難，學習的成果離我們很遙遠。但事實上，物理來源于生活，物理中的許多問題就是生活中的問題，例如：蘋果為何一定會落地、月亮為何會繞著地球轉，磁場怎樣轉化為電流……通過物理我們我們揭開了大自然的一個個謎團，闡釋了生活中的許多規(guī)律和現象，也為我們自己帶來了便捷舒適的生活。就連令人談之色變的地震也與物理有著不可分割的聯系，并且可以通過物理方法實現地震預測。

二、地震中地球物理方法的應用

我國位于亞歐板塊的東南部，受到太平洋板塊、印度板塊以及菲律賓板塊的影響和互相作用，地震十分活躍。不管是1976年里氏7.8級的唐山大地震，還是近幾年的四川汶川地震、雅安地震，甚至是2014年8月3日的云南魯甸地震，都給人類的生產和生活帶來了重大影響。人們不禁要問：人類何時才能夠成功預測地震災害的發(fā)生，以減少傷亡和損失呢？伴隨著科技的不斷發(fā)展，人類在地震預報研究的道路上正不斷前行。但很少有人注意到這地震的原理及研究方法其實有很大一部分建立在物理學的基礎上，甚至物理學方法為地震的研究及預測做出了巨大貢獻。

中國的地震地質研究目前采用的是物理方法。地質學中采用了動力學方法來研究，1967年，Parmelee提出了土—結構動力相互作用的計算模型，土一結構相互作用問題的實質是研究地基對結構動力反應的影響，是土動力學與結構動力學的交叉學科.它將結構和基礎作為互相藕連的體系來研究其在地震作用下的動力反應，通過理論分析法、模型試驗法和原型測試法進行研究。

研究重力異常也有一種地震研究的方法，目前科學界普遍認為地震是地殼巖層受力后快速破裂錯動引起地表振動或破壞，而地殼運動會造成地球的重力場發(fā)生改變，所以通過測量和監(jiān)測地球的重力異常便可研究地震。另一方面①有了重力異常區(qū)域，就一定會有均衡調整，在這種均衡調整過程中，就有可能造成應變能的積累。只要質量轉移足夠，形成的重力異常足夠，能形成一定量的應變能積累，就有可能引發(fā)地震，因此，重力異常也是地震產生的一個原因?？偠灾亓Ξ惓５木庹{整作用就是重力的作用，地幔對地殼的浮力作用。當然，太陽、月亮及太陽系里的各個行星的引力作用也不可忽視，在各種因素作用下，地殼受力大于地震臨界點力，就會發(fā)生地震。

利用重力場，我國也進行了絕對重力觀測技術的應用②，通過對高精度的重力網的重復高精度的觀測，構建出了中國大陸現今重力場變化圖像，反映了現今中國大陸地殼垂直運動的特征，也總結出了各地的構造運動劇烈程度。為地震預報、海平面變化和地球動力學研究提供了信息。

在地震勘探中，人們注重了對“地震波”的研究，一是波傳播的時間與空間的關系，稱為運動學特征；另一是波傳播中它的振幅、頻率、相位等的變化規(guī)律，稱為動力學特征。前者是地震波對地下地質體的構造響應，后者則更多地表現出地下地質體的巖性特征，有時亦是地質體結構特征的響應。上述兩種特征統(tǒng)稱為地震波的波場特征，通過研究地震波的波場特征，就能解決淺部地層和構造的分布，確定巖、土力學參數等工程和水文勘探中所涉及到的地質問題。

日本是地震多發(fā)國家，該國對于地震的預警有獨到深入的研究，也取得了研究成果。日本采用了地震動參數閥值報警方法③，一是加速度閥值，當水平向合成加速度記錄超過預先設定的閥值，就發(fā)出地震警報；另一個是破壞烈度DI，即地震動豎向加速度和速度的內積的對數，從物理意義上看，這是一個與功率相關的參數。通過結合另一個震源參數報警方法，在 2011年03月11日的“東日本大地震”中，監(jiān)測站成功預警，使新干線列車及時采取緊急制動，1min10s后最強地震到來，而新干線沒有一列脫軌，沒有發(fā)生人員傷亡。

就目前觀測結果來說，地震前后，會出現電磁異常，震中附近的地表、近地大氣層中存在異常電磁輻射現象，呈現脈沖式的磁場異常。回觀中國盈江5.8級地震通過電磁監(jiān)測、功率譜計算及視電阻率和阻抗相位的計算，得出了一系列的變化特征，而進而發(fā)生的緬甸7.2級地震則符合觀測得出的規(guī)律，說明臨震前電磁信號與觀測點的電極方位和信號的頻率有密切的關系。

三、結論

精確的地震預測可以有效地減輕地震中的人員傷亡和財產損失。如今，地震預測技術的研究已走出了實驗室，地震方法的應用已多種多樣。隨著科技和信息技術的不斷進步，人類成功預測地震指日可待。物理的研究與應用將深入到了生活的各個方面，通過物理學研究，可以擴展到地震的研究。運用重力場、電場、磁場、動力學、運動學及波的傳播等知識，可以將復雜的地動歸納出美麗的規(guī)律。通過地震的研究，物理學促進了地質學、地球物理學的進展，更為社會的和諧穩(wěn)定、人民安居樂業(yè)帶來數之不盡的好處。地震研究通過物理方法取得的成就，讓人們的地震預防更為及時和精確，最大限度保障了人們的生命財產安全。不得不說，物理與生活緊密相連，隨著時代的進步，研究的深化，地球物理學在地震中的應用會出現許多嶄新的成果，必將造福于人類。

參考文獻

[1] 廖永巖.廣東海洋大學，地震形成原理.

[2] 張為民，王勇，周旭華.我國絕對重力觀測技術應用研究與展望.

[3] 高曙德，湯吉，孫維懷.盈江5.8級和緬甸7.2級地怎錢電磁異常.