我国地球物理研究的地震活动性研究

我国地球物理研究的地震活动性研究

地震预测首先是一个科学问题。地震预测的实现基于科学验证。十五年来,在中国地震局有关部门和国家自然科学基金会等机构的支持下,地球物理研究所科研人员围绕与地震预测的有关的科学问题,开展了多方面的基础研究和应用研究。这些研究工作可以概括为3个方面。1我国地震预测研究的其它问题我国有着丰富的历史和现代地震目录。地震活动性研究是我所地震预测研究中最重要的工作之一(许绍燮等,1989,1990;许绍燮,1993;Wang等,1996;郑秀芬等,1998;王林瑛,1999)。地震活动性的经验性研究包括强地震活动的大尺度特征距离的研究(杜先富,许绍燮,1997)、地震活动性定量化的尝试(谷继成,魏富胜,1987;魏富胜等,1990,1992;魏富胜,1993;宋治平等,1997)、全球地震活动性的研究(吴佳翼,曹学峰,1987a,b;吴佳翼等,1988;朱传镇,1991b;何淑韵,吴佳翼,1995)、中国地震活动性的分区特征的研究(王林瑛,朱传镇,1988;章淮鲁,1989;时振梁等,1995;林命周等,1996)、地震活动的相关性(刘玉芬,廖清波,1989)、地震序列的功率谱(黄蓉良,1995)和周期性(章淮鲁,何淑韵,1989;王春珍等,1998;吴忠良,1999b)的研究等。地震活动的丛集性及其修正形式(郁曙君,1990;郁曙君,李世愚,1998)、爆发余震图象(马秀芳等,1989;马秀芳,傅丽萍,1991)等在地震预测研究中也得到不同程度的应用。作为地震活动性研究重要的基础和补充,通过地震活动性资料对天然或诱发地震的震源过程的研究,深化了对地震发生规律和地震预测的认识(林邦慧等,1986,1989;许绍燮,王林瑛,1990;刘万琴等,1999)。地震“成核”与前震过程的研究是地震预测研究的一个重要方面,这方面的工作包括前震序列分析(朱传镇,1986;何淑韵,1989;林邦慧,胡小幸,1989;林邦慧等,1990;李兴才,1994;李大鹏,林邦慧,1994;林邦慧等,1994,1996;左兆荣等,1995,1996;朱传镇,王林瑛,1996)以及“地震成核震相”的研究(Wu,1998)等。我所专家在地震预测研究中,首先提出环境应力值方法(白彤霞,陈培善,1994,1998;陈培善,陈海通,1992;陈培善等,1994,1995,1996,1998;陈培善,白彤霞,1996,1998,1999;成瑾等,1998)和加卸载响应比方法(尹祥础,1987;李洁,尹祥础,1993;尹祥础等,1994;宋治平等,1996;王裕仓等,1998),并将其应用于实际地震预测。在地震活动性研究中,广泛地使用了专家系统(王碧泉,马淑田,1989;王碧泉等,1990,1992,1993;范洪顺,王碧泉,1990,1992;陈佩燕,王春珍,1991;Bian等,1997;Bian和Huang,1999)、人工神经网络(韩志强,王碧泉,1997)、模式识别方法(王碧泉等,1986b,1989a,1994;何淑韵,金小峰,1988,1993;王碧泉,陈祖荫,1989;傅丽萍,马秀芳,1992;黄汉明,王碧泉,1993;王碧泉,1994,1997;马秀芳等,1986;王碧泉,王春珍,1988)、聚类分析方法(王碧泉等,1986a;马淑田等,1988;王玉秀等,1988;Ma等,1992)等分析技术。在地震预测中越来越多地使用概率的语言和概率预测的方法,是90年代国际地震预测研究的一个发展趋势,这一趋势在我所的地震预测研究中也得到了充分的体现(杨锦英,王碧泉,1989,1996;周冉,林邦慧,1992;张天中,1993;王健,1994,1995;张天中等,1998b,1999)。2地震预报与震磁研究我所的地震前兆研究是以全所的地球物理研究为基础的,主要包括地震学、地磁和地电学、重力学和地热学等领域。研究大震前震源区介质参数的变化和震源参数的变化作为可能的前兆也是我所地震预测研究的特点之一(许绍燮等,1989,1990),这方面的工作包括Q值(傅昌洪,1989;华正兴等,1994)、小震震源参数(肖蔚文,1990;张天中等,2000a,b)、尾波振幅比(张天中等,1998a)、中小地震应力降(韦世忠,李玉萍,1989)、以及各种参数的组合(韦世忠,李玉萍,1994)等。震磁现象的观测与研究,是我所地震预测研究的一个重要方面。地磁异常和地震活动的关系特别是和大地震,如唐山、澜沧、耿马、黄海、大同、张北等地震的关系被广泛地研究(白彤霞等,1987;詹志佳,1987,1989,1990a,1990b;詹志佳等,1987,1990b,1991,2001;林云芳等,1988;范国华等,1990,1992,1993;林云芳,曾小苹,1990;Zhan,1990a,1990b,1992;高玉芬,1991;蒋伯琴,1992;曾小苹等,1992;王文,1995,1997,1990a,b;赵明等,1995;周军成等,1995;鲁跃等,1999a)。多种方法,如地磁转换函数法、空间相关法、地磁零等变线法等,被应用于处理多个地震前后的地磁资料,结果表明这些方法有可能在地震预报的中、短期等各个阶段,特别是短期预报中发挥作用(林云芳,1987;林云芳,曾小苹,1988,1992;Lin和Zeng,1990,1992;曾小苹,林云芳,1990,1995;林云芳等,1991,1996,1997,1999;曾小苹等,1990a,b,c,1994,1995a,b,1995c,1996;田山等,1997;鲁跃等,1999b;Zeng等,1999)。与寻找地震预测方法的同时,积极了开展震磁效应的物理基础的实验和理论研究,并取得了一些有意义的进展(郝锦绮,1986;郝锦绮等,1989,1992,1993;Hao,1992,1994;Hao等,1992;Hao和Zhou,1994;詹志佳,1988;詹志佳等,2000)。为观测研究震磁前兆,我所于1975年在北京及其附近地区布设了地磁加密观测网。每年进行4次观测,根据观测结果,提供首都圈震情预测意见。曾对1993年11月18日M4.5宝坻地震、1995年7月20日M4.3怀来地震与1998年7月28日M3.8宝坻地震作出了一定程度的预报(詹志佳等,1990a,c,1992,1993,1996,1997,1998a,b,1999a,b;Zhan等,1993,1999;詹志佳,高金田,1994)。我所还开展了地震电磁辐射的观测与研究(钱书清,1989,1993;钱书清,郝锦绮,1994;Qian等,1994;李兴才等,1995,1996;袁家治等,1996;Yuan等,1999),并进行了相关的实验研究和分析(钱书清等,1986;曹惠馨等,1989,钱书清,李聚臣,1992;Qian等,1992;曹惠馨等,1994;钱书清等,1996,1998)。我所坚持了大气电场的观测与研究,取得了较长时间的完整资料,进行了和地震关系的统计检验(郝建国,1988,1999;柳松,1990;郝建国等,1993a,b,1995,1998a,b,c,2000;唐天明,1999;赵明等,1999)。在中强地震前,特别是我国的一系列7级以上强震前,观测到了地电阻率较为明显的异常变化。其中1976年唐山7.8地震前有一组多台组成区域台网观测到了一致的地电阻率趋势性前兆变化(钱复业等,1990a;Qian等,1990b,1997;秦馨菱等,1991;毛桐恩等,1995;钱复业,赵玉林,1996;赵玉林等,1998a;LuJun等,1999),松潘地震前也观测到了与唐山地震前相当一致的短临前兆异常。依据这一重要的观测事实,发展了主要用于中期地震预测的前兆峰方法(Zhao等,1994;毛桐恩等,1998)和四象限分布法(赵玉林等,1996),以及主要用于短临地震预报的地电潮汐力触发模式(Qian等,1990a;钱复业等,1996b),探讨了地电阻率和应变的关系(赵玉林等,1990a,b,1998b;Zhao等,1990a;钱复业等,1996a,1998b),提出了以地电阻率各向异性度等预测地震的方法(毛桐恩等,1999a,b,c),对于地电学和震电关系进行了广泛和深入的研究(钱复业等,1990b,1991a,b,c,1995,1998a;赵玉林等,1990c,1991,1992,1995,2001;Qian等,1990c,1992;Zhao和Qian,1990;Zhao等,1990b,1991,1996,1997;赵玉林,钱复业,1991;张洪魁,赵玉林,1997;钱复业等,1998)。在顾功叙先生的亲自倡导和直接推动下,从1980年开始,我所和美国哥伦比亚大学进行了在京津唐张地区的“局部重力场变化与地震发生关系”的合作研究。1991年以来,每年进行2次测量。观测表明,发生在首都圈的中强地震,震中附近的重力场或多或少地存在变化,且有若干一定程度的成功的预测。研究表明,与地震发生有关的重力场变化是分布在地壳所有深度上的地下流体变化的响应(华昌才等,1987,1992,1995b;刘克人等,1997;宋胜合等,1998;Zheng等,1999)。此外,在重力和地形变测量方面,对利用大地慢倾斜异常群进行强震中期预报问题也进行了探索(马桂芳,1986)。地温和地下流体前兆的研究并不是我所地震预测研究的重点,但在这方面,也开展了有特色的探索(胡敦宽,1987;胡敦宽等,1993;1995;1996;1997;胡敦宽,李淑芳,1993,1995;田华等,1994;华昌才等,1995a)。3地震学及动力学研究关于地震预测的基础科学问题的研究,主要涉及强地震与大尺度构造关系的探讨(Xu和Liu,1986;毛桐恩,姚家榴,1994;许绍燮,1994)、物理预测与统计预测(许绍燮,1989a)、地震预测的统计检验(许绍燮,1989b;吴忠良等,1998;吴忠良,1998a,1999a),地震预测研究的国际动态和发展战略研究(朱传镇,1991a;吴忠良,1998b)等。近年来,分形几何、非线性动力学和统计力学在地震学中的应用引起地震学家和物理学家的普遍关注(吴忠良,1994;Chen和Wu,1999;Zhu和Wu,1999)。这方面的研究包括地震活动的分形特征和浑沌特征的描述(王碧泉等,1988;安镇文等,1989,1992,1993,2000;肖蔚文等,1992;陈等,1992)、熵在地震活动性描述中的应用(朱