地下水诱发的浅层前兆异常及其机理与有关的地震预报问题(2)

分析了现有主要地震前兆模式 (包括热物质上涌模式 )在解释现实观测到的浅层异常时遇到的困难。论证了多种前兆异常与空间环境因子之间具有的密切成因联系。诱发前兆异常具有 7个主要的特征 ,即种类的多样性、与降水及地下水变化关系的非线性、发生的周期性和季节性、变化的层次性、时间分布的成丛性、空间分布的大区域性以及多种手段异常变化的时空关联性等。

地下水诱发的浅层前兆异常及其机理与有关的地震预报问题(1)

依照“源、场、外”相结合的地震科学研究思路 ,提出地下水诱发浅层前兆异常机理。认为降水等因素造成的地下水动态变化 ,可产生一种作用于地壳岩石的附加流体力 ;地震前 ,通过多种流体力作用 ,引起已经积累较高应力的地壳应力——应变场调整变化 ,并使岩石强度改变 ,从而促进与诱发浅层地壳的构造变动 ;其结果是派生或伴生出地形变、地应力、水化学及地电阻率等多种浅层前兆异常。在降水、地下水的多种周期变化成分中 ,只有那些能与地壳应力 -应变过程产生力学耦合的周期变化 ,才能调制与诱发出异常 ,这一部分变化可做为广义的地震前兆。孔隙压力、动水压力以及化学腐蚀等原理 ,是该异常机理的理论基础。列举出六方面的事实做为该机理直接的或间接的证据。

地下水诱发的浅层前兆异常及其机理与有关的地震预报问题(3)

按照地下水诱发异常的机理,讨论了诱发前兆异常的干扰与识别问题,并对"降水、地下水干扰"观点提出质疑。拟定出5个诱发异常的判据。初步拟定以地下水为加卸载手段的加卸载响应比方法。提出"长、中、短、临多层次组合(耦合)式地震预报模式"。提出地震分析预报方法"同一化"研制思路。对地震地下流体学的发展方向提出了意见。

水化地震短临前兆标志体系的研究

应用层次性和整体性原理等新观点，从大量的水化观测资料中，提炼出水化前兆标志。该标志以强震和强余震为目标，从中期、短期和短临３个时间尺度上，对其发生的时间和地点进行跟踪预测。预测的标志有均值变化率、频次变化速率、频次累加曲线和从属函数等４类。讨论了提取４类标志以及判断时间和地点的方法，并详述了不同时间尺度的震情判断方案。对１９７６年唐山地震做了检验性预测，效果良好。

异常系列分析预报新方法探讨

地震前兆的复杂性和开展研究历史的短暂,决定了一个相当长的时期地震预报工作处于探索试验阶段,需要人们从地震预报的理论、前兆观测技术和资料分析方法等方面进行不断探索。虽然地震的预报非常复杂,但前兆信息是客观存在的,关键是要确认出信号的结构,以及通过什么模式把信号分辨出来。在最近的研究工作中,我们大胆地突破了某些传统的观念,融合性地吸收了现代的分形分维新理论,建立起一个地震前兆信息识别模型,提出了一种新的地震分析预报方法——异常系列分析法。

降水与地震关系的讨论

引用地下流体异常的判定方法,即月均值滑动平均法和从属函数法,处理了北京丰台、山西定襄、河北昌黎3个地震台的降水资料。结果表明,在降水的原始曲线上,降水量异常显示比较模糊;而经过定量处理后,降水存在着明显的中期和中短期异常变化。降水异常与1976年唐山7.8级、1981年丰镇5.6级、1989年大同5.9级、1998年张北6.2级及2006年文安5.1级等多次地震的对应关系良好;与水位、水氡、地形变异常之间有着十分密切的呼应关系。降水异常与地震的关系可用"水诱发机理"来解释;降水异常属于外因性前兆,为非必震信号。降水异常与发震时间的关系密切,可用于地震的中短期预测,其预测期为4～14个月。

用水氡最大变化率法对强震时间作中短期预报

介绍了水氡变化率的物理含义以及变化率动态图象的生成方法。强震前在动态图象上存在着变化率≥0.06 高值异常区;异常区中心的最大变化率随时间有规律地演化,且与发震时间有着良好的统计关系。据此提出4 个时间预测指标。检验性预测结果表明,预测的发震时间段长短大多数为2 至6 个月,可满足强震的中短期预报尺度的需要。

地下流体附加力源的研究新思路

提出地下流体储量变化是地震和多种前兆发生的附加力源的新观点。认为多种天然的和人为的因素所引起的地下流体储量变化，是一种附加力源。它通过流体载荷、孔隙压力、动水压力及化学腐蚀等作用，促进地壳的构造变形，并导致多种地震前兆异常的产生；而流体载荷和构造变形，又可促进地震的孕育和发生。对于降水、地表水、开采等因素造成的异常变化，不能简单地当做干扰来加以排除，它本身包含有大量的地震前兆信息。论述了该思路的科学立论、观测事实与解释，研究的难点和解决途径等问题。

张北6.2级地震的水化前兆异常分析及有关问题讨论

张北地震前，在中期阶段，多井水氡出现负异常变化；短期阶段出现区域水氡差分异常的月频次增加；短临阶段则出现怀来4井水汞的多次突跳。大同地震前多井出现水氡的趋势性正异常，是与张北地震水化前兆最显著的不同之处。本文分析了张北地震水化方法预报失误的原因。讨论认为，水氡负异常做为中期前兆的信度较低；为提高水化预报地震的效能，必须与其它前兆手段相结合。

对地震地下流体学科研究与发展问题的思考

依据地下流体存在趋势性异常和短临异常的基本观测事实,提出"应力-应变效应说与水诱发异常说并重"的地下流体地震预报研究的科学思路。按照这一思路,对地震地下流体观测的布网与选井原则提出了新的补充意见;认为降水及其相关的地表水、地下水及大范围抽水等是地形变、地应变、地应力、水化及地电阻率等多种前兆异常产生的调制与诱发因素,因而需要对原来的干扰因素的内涵作修正;对地下流体前兆异常做了新定义及主要特征的归纳;对于今后的工作,提出了加强对地下流体短临前兆异常重现性的研究、加强对浅层地下流体的调制与诱发作用的研究以及积极促进地震地下流体学与其他相关学科的交叉与融合等建议。

降水与地震关系14个争论的正反方理由

设主流的"降水与地震无关论",即"降水干扰论"为正方;设非主流的"降水与地震有关论",即"降水异常论"为反方,列出了他们之间的14个争论问题,并逐一介绍了争论双方的主要论点和论据.这14个争论问题涉及人们对我国的地震预报初级阶段的基本思路、观点及方法的不同看法.最后,论及了这一争论的重要性和长期性.至于双方观点孰是孰非,目前的科学界对此还没有定论,还需进一步研究.

异常、前兆和干扰的新定义及其相关问题的讨论

质疑了"前兆异常"原定义存在的与观测资料和预测实践不符合的缺陷,给出了异常、前兆及干扰的新定义。"异常"与"前兆"是两个完全不同的概念,异常不仅与地震有关,而且与地壳构造变动和相关自然现象也有关;地震前兆则是系由多种内因性和外因性异常构成的预测信息体系;干扰因素仅是偶然的、局部的人为因素。讨论了新老定义之间的差异、新定义的事实依据、地下水等手段今后需解决的关键性任务、现实地震预测能力的有限性等问题;提出了我国地震预报工作的重点应做"战略转移",并且需对我国几十年地震预报探索的科学思路、积累震例、预报实例和研究成果做"再清理"和"再研究"等建议。

地震流体学发展的若干战略性思想与工作

地震预报攻关现已进入“战略相持”阶段。在新阶段,需要倡导多元化的科学观,全面地认识地下流体的作用,正确提出地震预报科学研究的基本课题;重大工作任务是,积累高质量的长期观测资料,开展5方面的基础与应用研究,促进多学科大综合。此阶段研究工作的前景是十分广阔的。

成组活动是中国大陆强地震的一个基本特点

取有史以来至１９９１年底中国大陆东部（λ≥１０８°Ｅ）及其邻区的总共２５９次Ｍ≥６地震、中国大陆西部（λ＜１０８°Ｅ）及其邻区的总共１５３次Ｍ≥７地震为强地震，并取东部１６００年、西部１９００年之前的地震为前期地震．之后的为后期地震，对它们的时空分布进行了全面分析．这些强地震的大多数，被划分成在时间和空间中同时相对密集的４５个地震集合，构成４５个地震组．这些组在统一时空域中表现出比平均值高得多的发震概率．论述了成组活动是中国大陆地区强地震的一个基本特点．

地球自转速度的年变化

本文利用宋贯一等(2006)发表的"极移的成因及其移动特征"一文中的自转轴受迫摆动资料,从理论上推断出地球自转速度年变化的特征.结果证明,理论计算出的地球自转速度年变化曲线形态特征与观测曲线形态特征十分吻合.从而得出,太阳辐射光压在南、北半球的不平衡分布是引起地球自转速度年变化的主要原因.

幔羽现象与地震电磁流体效应的可能联系——电磁流体效应和平面电流模型

综合分析了 2 0世纪 70年代以来发生在中国的 14个强震前地磁和地下流体参量动态图像的时空演化特征 ,发现强震前这些参量均呈现十分明显的异常图形。这些图像十分复杂 ,且随时间不断变化 ,并与孕震过程有某种时空规律性联系。 90年代地学家通过地震资料分析发现了幔羽现象。笔者设想核幔边界的幔羽磁流体物质上涌是地震电磁流体效应的一种可能成因。幔羽中的流体物质螺旋上涌至地壳的底部 ,并形成“蘑菇云”。流体在地壳中扩展或挤压 ,形成异常电流 ,可将其看作在孕震区地下 10 2 0km深处有一等效平面电流。再考虑到近地表的电磁环境———电离层电流体系的局部异常 ,计算了一个地下和电离层组成的等效平面电流模型在地面产生的磁场分布 ,结果与强震前地球磁场的零等变型异常动态图像较吻合。

汶川8．0级地震前典型流体中期前兆异常的初步研究

汶川8.0级大震流体前兆异常的提取,采用了严格的定性与定量相结合的方法。运用"同一化"思路和从属函数等判定方法,处理川滇等地区的水位、水氡观测资料。介绍了5个典型的流体前兆异常实例,并对其特征进行归纳。初步研究结果表明,汶川地震的流体趋势前兆异常变化是明显的,这些异常的一个显著特点是,其变化特征与与我国其他强震前的异常相似。

极移的成因及其移动特征

作者发现:太阳辐射,地球自转与公转,黄、赤交角的存在,陆地和海洋在地球表面南、北半球的不规则、不对称地理分布,及地球内部因核外液体形成的分层结构,构成了一套天然的能使地球产生自由章动的日、地间动量(能量)相耦合的物理机制.经研究,由该机制产生的极移具有以下主要特征:(1)极移轨迹的运动周期为13个月(0.92周/年),该周期由二个主要分量组成,一个为12个月(1周/年),另一个是14.1个月(0.85周/年,即钱德勒周期).(2)极移运动轨迹是是椭圆,短半轴(b)与长半轴(a)之比为0.86;扁率(a-b/a)为1:7.1.(3)瞬时极移振幅|m|的变化:对1周/年项,|m|随太阳回归运动而变化,在二至点时最大,在二分点时最小,具有对称性;对0.85周/年项,|m|随太阳回归运动而变化,在夏至点最大,每年12月5日左右最小.(4)瞬时极移存在反向运动(由东向西).在1周/年项极移运动中,自转极的正、反方向运动振幅的贡献各占50%;在0.85周/年项的极移运动中,反向运动的时间仅有33天,约占正向运动时间的1/10,正向运动振幅的贡献占96%,反向运动振幅的贡献大约占4%.(5)若以国际极点(CIO)为原点,自转极相对CIO的位移运动轨迹必然落在偏向于CIO的西侧.(6)极移振幅将长期保持下去而不会衰减,原因是太阳辐射为自转轴受迫摆动提供了长期、稳定的激发能源.

北京及邻近地区中等以上地震地下流体异常识别与特征研究

系统分析了北京及其邻区多年积累的震例资料,提出该区的地下流体异常分为趋势上升型中期异常、转折型中短期异常、突发型短期异常和短临异常等类型。运用“同一化”思路、从属函数、剩余曲线及原始曲线均方差等异常判定方法,提取了中等以上地震,特别是5级以上地震的中、短、临异常实例。通过对流体异常特征的统计分析,给出了北京及邻近地区的中期、中短期、短期和短临异常的时间分布特征,并对地震前各阶段异常的超前时间进行了总结,该时间可作为发震时间的预测指标。在实际应用中可为该区的震情判定提供依据。

地下流体中期和中短期前兆异常的四种判定方法

根据地下流体地震前兆异常的特征,按照分析预报方法研究"同一化"的技术思路,从现有的分析预报方法中筛选出差分、从属函数、变差和变化率等4种方法,用以判定地下流体的中期异常。文中介绍了4种异常判定方法的计算式与做法,结合震例资料对这些方法进行了检验,其效果良好。