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什么类型的地震能被预测?

已有 7604 次阅读 2017-8-10 13:29 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦| 地震类型, 可预测性

咱先摸摸自2000年以来每年全球地震的家底(图1),每年全球平均发生5.0级以上地震约1834次,6.0级以上地震约164次。



1 2000-2011年全球5级以上地震次数

http://news.163.com/12/0627/17/8518IFI500014AEE.html

如果有人说,TA能全部预测6.0级及以上地震,显然是不可能完成的任务,除非上帝能够做到。这就提出了一个科学问题,即什么类型的地震能被预测?

一、            标志性地震能被预测

什么是标志性地震呢?如2示,我们定义锁固段在体积膨胀点与峰值强度点发生的地震为标志性地震(characteristic earthquake),之间的系列破裂事件为预震preshock,临近峰值强度点的预震为前震(foreshock)。


2 三轴压缩下岩石(锁固段)变形破坏过程示意图

为什么说标志性地震可以被预测呢?因为它的发生遵循确定性规律,即:

Sf(k)=1.48kSc                       1

D=[Sf*(1)-1.48Sc*]/0.48        2

Ea=Em+Er                                          3

|MF-MC|<= 0.5                                    4                                      

MP<=minMFMC-0.2                 5                                                

式中,Sf*(1)Sc*分别为未校正前第1锁固段膨胀点和峰值强度点对应的CBS值;Sc校正后1锁固段膨胀点对应的CBS值;Sf(k)校正后k个锁固段峰值强度点对应的CBS值;D1锁固段膨胀点之前的CBS误差值;Ea为某地震区主震前积累的能量;EmEr分别为主震和余震释放的能量;MCMF锁固段膨胀点和峰值强度点对应的标志性地震震级,MP为锁固段在此期间发生的预震或前震震级

上述公式是我们提出的孕震断层多锁固段脆性破裂理论涉及的核心公式,这些公式已得到了全球大地震的认可。还得说明下,除特定地震区第一个标志性地震不能被预测外,后续的标志性地震都能被预测。

以小江地震区(图3)为例,说明什么是标志性地震(图4)。小江地震区当前周期曾发生4次标志性地震事件秦四清等,2016c),即1500113日宜良MS7.0级地震、173382日东川MS7.5级地震、183396日嵩明MS8.0级地震与197014日通海MS7.8级地震。从图3看出,误差修正后标志性地震事件的孕育规律遵循式(1)。这说明除1500年宜良MS7.0级地震不能被预测外,后续标志性地震都能被预测,这些地震震级较大,其破坏性可想而知。


3 中国及其周边地震区划分图(秦四清等,2016b



4 小江地震区1446.4.7-2015.11.21之间CBS值与时间关系(据秦四清等(2016c)修改)

(数据分析时选取MS≥6.0级地震事件;误差修正已被考虑)

二、            某些预震能被预测

因为锁固段破裂是一个累进破裂过程,在相邻标志性地震之间会发生诸多的预震,其震级受式(5)约束。由于预震多为随机事件,多数不能被预测。然而,近期我们的研究表明,若某地震区存在次级锁固段,则可以预测某些预震。

仍以小江地震区为例。5示出了该地震区自1970128日至20151121日之间,次级锁固段破裂导致的标志性地震事件的力学联系。根据19951023日云南武定ML6.3级地震前的CBS值,可较准确地连续预测到2008830日四川攀枝花MS6.3级地震与201483日云南昭通鲁甸MS6.6级地震的临界CBS值。


5 小江地震区1970.1.28-2015.11.21之间CBS值与时间关系

(数据分析时选取ML≥4.0级地震事件;横坐标对应的时间减去3000年为实际年份)

对不存在次级锁固段的地震区,目前尚无法对预震进行预测,但能根据式(5)能判断其震级上限。因某地震区每次标志性地震前的预震事件众多(图6),这是一个广阔天地,给各路大仙们提供了大显身手的机会,蒙的次数多了,也有猜对的时候,但对数百年或更长时间才发生一次的标志性地震,在不掌握其规律的前提下,蒙也蒙不对。为何汶川大地震造成的损失如此惨重,是因为事前无法知道龙门山断裂带将发生8.1级地震。


6 花岗闪长岩破裂AE能量特征(据乔兰等,2014

对标志性地震和某些预震,其发生的物理机制明确,且具有扎实的实验基础,显然建立在其上的预测方法可称之为物理预测。

三、            标志性地震发生前有无可靠的宏观前兆异常?

对于事后观测到的各种宏观异常,如气象、动物、地声和地光等异常现象,目前尚缺乏合理的物理机制解释(Rikitake1994,需借助统计检验分析判断这些异常现象作为地震前兆的可靠性。应该指出的是,统计检验无法对观测现象本身是否为地震前兆给出肯定或否定的结论,但观测现象若要被视为可信地震前兆,则必须首先通过统计检验(吴忠良,1999

卢双苓等(2015以《中国震例》为主要参考资料,统计了中国大陆(范围: 17. 0°~55. 0°N70°~150°E)在19662002 年间,发生的1576 M>=5.0级地震的宏观异常现象,其中动物习性异常58次,地光异常18次,地声异常17次和气象异常9次,分别占地震总数的3.68%1.14%1.08%0.57%,表明这些宏观异常现象与大地震的相关性很差,不能作为大地震的可靠短临前兆。

我们对全球大地震的分析表明,标志性地震发生在其所属地震区的地震平静期,在前震事件发生后至标志性地震事件前,地震活动很弱。以唐山大地震的孕育过程(图7)为例,说明标志性地震发生前所谓的事后异常不具有物理基础。


7 唐山地震区公元前1767-2015.11.21之间CBS值与时间关系

(数据分析时选取MS≥5.0级地震事件;误差修正已被考虑)

从图7可看出1969718日渤海MS7.4级地震是1次显著前震事件,该震发生后直至1976年唐山大震前,该区未发生MS>5.5级地震,这意味着震源体没有新的较大破裂面产生,即其物理状态基本保持不变,事后找到的所谓“异常”是如何出现的呢?若哪位大仙知道,给个物理解释。

连震级较大的标志性地震前都未发现可靠的短临前兆,至于震级较小的预震,震前能出现所谓的宏观前兆吗?谁不服,提前预测一个我国7.0级及以上地震试试,放马后炮谁都会哦。

多年来,前人基于诸多大地震前观测到的异常现象,总结出多种地震孕育模式和地震预测方法,但目前尚未发现可重复观测到的地震短临前兆,也没有可信的大地震短临预测成功案例,其原因在于:

1)异常现象能否作为大地震前兆仍待考证。某物理量监测值在正常背景值范围内出现异常变化后,应首先鉴别其是否为地震异常(张国民等,2001秦四清等(2016abc)的研究表明,每个地震区主震事件的孕育历时均很长,一般为数千年乃至上万年;标志性地震事件的时间间隔一般为数十年或数百年。目前各种异常现象的观测时间最长仅为几十年,通常多为几年甚至震前的几个月,因此我们对事后分析认为的异常是否为可信大地震前兆持严重怀疑态度,估计某些异常可能反映了大地震孕育过程中应力的局部涨落效应,而不是大地震前兆。再次强调,判断某种物理异常是否为可靠的大震前兆,需进行长期观测才能得出明确结论。

2)产生异常现象的物理机制不明确。若认为某种异常现象是地震前兆,必须严格论证异常现象的真实性,且阐明其产生机制,并接受可重复性检验,如此才能找到可靠的地震前兆。秦四清等2016abc基于大量震例分析发现,前震事件后至标志性地震事件前,处于临界状态的大多数地震区再无较大地震发生,即震源体物理状态基本不变,相应地监测物理量也基本不变,故不存在可识别的短临物理前兆。

3)可能混淆了异常现象与大地震发生前、震时与震后的对应关系。以电磁或电离层扰动异常为例,若在某次大震震时或震后短期内观测到显著异常,容易从物理机制上给予解释。然而,根据上述分析知,标志性地震事件发生前,大多数地震区长期处于物理稳定状态,若大震前能观测到显著异常,不仅不能证明其是短临前兆,反而证明是太阳高能辐射扰动所致。

四、            实现大地震物理预测,需具备哪些必要条件?

关于大地震经验或统计预测方法,俺认为属于玩“剪刀石头布”的游戏,谁觉得好玩,可以找别人玩,但千万别找俺玩。

只有实现了大地震物理预测,才能从根本上解决“蒙和猜”的问题,才可能实现从预测到预报的突破。那么,实现大地震物理预测,需具备哪些必要条件呢?俺认为以下条件是必须滴:

1. 可靠的孕震地质模型

2. 与尺度无关的破裂失稳预测模型

3. 能定量界定活动块体边界

4. 依托长期可靠的深部监测数据

5. 能判断某次大震的地震类型

6. 能判断某次大震是否为主震

本来嘛,地震预测是严肃的科学问题,但在某些糊涂虫们的忽悠下,特别是在某些科学素养较差的学者蛊惑下,视预测为猜测的儿戏,甚至把预测当成了“算命”,真可悲呀!

学者嘛,钱少点、项目少点并不可怕,没啥想法坐冷板凳不可怕,可怕的是科学精神的丧失。


图片来自网络,无商业目的,在此致谢!

参考(略)




http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1070467.html

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