地震预报EarthquakePrediction

Posted 2022-11-07 岩石

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预报地震，估计发震时间，震级大小和震中位置的各种技术。这种迅速发展的技术，大都以地震前记录到的岩石性质的变化为基础。在过去几年里，为了地震预报，监视过与地震有关的一些现象。这些现象包括：（1）大地电导率的增加；（2）深井中地下水化学成分的改变；（3）地球表面轻微的垂直和水平运动；（4）地震学的一些标志，如应力方位的改变，地震波的速度和频率成分的移动以及微震活动增强等。

　　地震是伴随着岩石破裂和沿断层面的移位而发生的各种运动所引起的震动现象。在断层运动以前，岩石中的应力逐渐增强，岩石的物理性质改变。这些变化使地震发生前的地震图像改变，因而如果能判断出这些改变，就可将它作为危急的运动信号。二十年来，苏联和日本科学家积极从事震前地震图像的研究。同时，美国科学家已在实验室内广泛地研究了在变形应力作用下的岩石力学性质。岩石体积轻微的增加称为扩容，它是应力重新取向和地震波发生变化的明显原因。随着应力增加和岩石接近破裂，显微裂隙和小空隙发育，使岩石的总体积增加。但是这种情况在地底下是否会出现尚无定论。一种假设认为随着地下岩石扩容，形成微裂隙。地下水渐渐渗入这些开口裂隙中，岩石中的流体压力增加。这样一来岩石就更易破裂。另一种假设认为，扩容更可能在充满流体的多孔岩石中出现。水流进新发育成的裂隙中，因而总的流体压力降低。这使即将发生的断层运动得以延迟，直到有足够的地下水流进一定区域而使流体压力恢复到以前的水平为止。无论哪种机制，扩容和地下水移动都给视为地震前兆的特征提供了一种可能的解释。因为电导率主要与岩石中的水量有关，因而随着扩容发展，电导率会增加。而且，在扩容期间，地下水流增加，这能够促进氡的释放。氡是一种由一些短寿命的同位素的放射性形成的天然气体。显微裂隙能够产生微震，已知在地震之前微震强度增加。随着裂隙的产生和流体压力的改变，还会发生应力的重新取向。

　　用得最广的地震预报因子是地震波速度的变化，这是苏联科学家首先注意到的，尔后美国地震学家也注意了这种现象。即使是最轻微的岩石运动也会产生两种基本形式的声波：压缩波（P）和剪切波（S）。这两种波通过岩石的运动方式和速度都不相同。正常情况下，P波的走时比S波快约1.75倍。

　　但是在即将发震的地区，曾观测到P波速度与S波速度之比（Vp/Vs）在地震前几周，几月甚至几年时间内降低。然后波速比Vp/Vs逐渐回升，恰好在震前达到正常值为止。这种现象的解释可能与未充填水的显微裂隙有关，因为在未被流体饱和的岩石中，P波的速度要减小。某些地震学家用预先监视P波速度的办法来预报地震。此外，波速比Vp/Vs的下降和发震之间的时间间隔好像与震级有关；时间间隔越长就是地震越强的预兆。

　　流体压力不仅是地震预报的关键，也许还是控制地震的关键。美国地质测量学家们在科罗拉多州的朗格列油田，试验了流体压力触发地震的作用。这个地区流体压力较正常值大了许多，因为作为第二次恢复计划的一部分，已将水注入油田中。首先将流体抽去使压力降低，使得小震的频度显著减少。然后又将水注入油田内，使压力再次增加。小震随之大量增加。现在用钻井的办法有可能控制地震区的流体压力，特别是人口稠密的地区，如沿加利福尼亚州中的圣安德烈斯断层。这有助于减小地震震级。

　　以新的见识来看全球规模的地壳运动，对解释地震现象已有所帮助。最近的理论认为，地壳和最上层的地幔，分成几个巨大的块体，称之为板块，这些板块在地球表面上缓慢地运动。板块边界就是那些地震活动集中的地区，这些地震是一个板块相对另一个板块运动所产生的。

　　虽然已有一些有关地震的重要新资料，但要准确地预报地震还存在不少问题。无法保证对较小的浅震适合的那些条件，对很大的地震或者在地壳内部较大深度上发生的地震也适合。此外，在任何地区，为了监视地震前兆，都必须布设大范围的地震台网。中国是地震特别多的国家，已经建立了一个由250个地震台和许多深井监视点组成的庞大系统，它作出过一些成功的地震预报，包括通过监视深井中氡含量增加结合地震波监视作出的地震预报，在大震到来之前，撤出一个城镇的大量人口。在美国，现有一个由100个地震台组成的台网在工作，这些台站设置在加利福尼亚中部圣安德烈斯断层的一段300公里长的地段上。计算机系统能在几分钟内确定每个小震的精确位置。也记录了P波和S波的相对波速异常。这些资料可供科学家们在人口高度集中的震区作大地震预报之用。即使没有办法阻止地震的发生，能发出警告，使人们能采取些预防办法也是好的。