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究竟有没有临震前兆?【1】扑朔迷离

已有 4309 次阅读 2016-7-2 09:47 |个人分类:科研随想|系统分类:科研笔记| 地震前兆, 地震异常

记得今年6月相当炎热的一天,一位朋友请我晚上去簋街吃小龙虾时,朋友说“你知道世界上啥事儿非常难吗?”我心想“世界上难的事儿多了,还需要你来说。”但那天小龙虾做的样子“红红火火”,实在馋人,且我确实饿了,就敷衍道“你说吧,我洗耳恭听。”我于是边埋头苦吃,边心不在焉的听他说段子。

朋友说“第一件难事儿是把你的想法装进别人的脑袋,第二件难事儿是把别人的钱装进自己的腰包。”我抬头笑答曰“我早就知道了,别说了,赶紧吃吧。”

言归正传吧。

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多年来,地震学家们致力于寻找“确定性的地震前兆”,也就是说,任何一种在地震之前必定毫无例外地观测到,并且一旦出现必定毫无例外发生大地震的异常。但是这种期待中的前兆,始终是一个谜团。

与地震孕育、发生有关联的异常变化现象为地震前兆(也称地震异常)。它包括地震微观异常和地震宏观异常两大类。

人们可以听到、感觉到的,如小震前震、气象异常、动物异常、地下水异常、地声、地光等,称之为宏观异常

通过仪器测定获得的异常,如地壳形变异常、地磁异常、地电异常、电磁波异常、水化学异常等,称之为微观异常

根据已有的记载或传说,貌似这些异常通常发生在大震前数小时或数天,可视为临震异常。本系列剧的第一集先谈谈微观异常,这些异常与大地震有无确定性的关联呢?临震前这些异常是否必然出现呢?别急,搞明白这些事儿,咱不能拍脑袋,得摆事实、讲道理。

断层运动导致岩石破裂发生地震,标志性地震事件是锁固段被加载至膨胀点或峰值强度点发生的地震(如2008年汶川地震与1976年唐山地震等)。以地电监测(电阻率,图1)为例,从膨胀点至峰值强度点之间,电阻率长期持续显著降低,这可视为异常,但遗憾的是,我们事先并不知道降低到何种程度能发生大震


1 岩样加载过程中物理量变化规律(据陈颙和黄庭芳(2001)修改)

以唐山地震区【1】为例,看看1976年唐山大震的孕育过程。由图2知,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 $\geqslant$ 5.0级地震,即CBS监测值没有变化。换句话说,唐山地震区自1969718日渤海大震后,处于临界状态,1976年唐山大震前该区的物理状态与1969718日渤海大震后的物理状态一致。


2 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;横坐标对应的时间减去4000年为实际年份;误差修正已被考虑)

   若在震源体附近测电阻率,则会出现如图3所示的变化,即在1969718日渤海大震后至1976年唐山大震前,电阻率变化会呈现稳态特征


3 电阻率变化示意图

若有人把1969718日前后的电阻率由持续降低变成平稳,看成平安无事的话,就毁了;若有人把1969718日前后的电阻率变化的拐点视为异常,做短临预报的话,也不会成功。

若把电阻率换成波速,情况也一样。若选取1969/7/18-1976/7/27间的的监测数据,单独成图的话,相当于把局部的涨落放大了,则会出现如图4所示的情况。这样,事后根据某些突变点貌似也能找到异常,但若用于事前是不行的,因为这样的局部涨落反映的是随机(受各种干扰)变化

问题出在哪里呢?因为大震的孕育时间长(唐山地震区标志性事件1888MS7.8-1976MS7.8),若根据波速变化预测大震,监测时间得从1888年渤海大震后开始吧,如此,则会出现3所示的情况;若从1971年后开始监测,则会出现图4的情况。这就是每次大震后总能找到异常,而事前不能当诸葛亮的根本原因所在。


4 唐山地区及其外围地区波速比的平面分布(冯德益等,1981

再者,监测点位于地表或近地表,不但受各种干扰的影响,而且深部物理量的微小变化难以反映到地表。

根据电阻、电磁、热红外、温度、电离层、钻孔应变监测等得到的物理量变化,想事先短临预测大地震,至今未有成功的先例,根本问题就在于上述原因。

记得有大牛说过“这么大的地震,不可能没有前兆?”我们对诸多震例的分析表明,每个地震区通常会发生显著性前震,处于临界状态后的情况与唐山地震区类似。处于临界状态后的地震区,显著性地震活动不是处于“忙碌”状态,反而处于“睡眠”状态,在睡几年或数十年后,于无声处听惊雷——大震发生。

系列剧第二集将写:究竟有没有临震前兆? 【2】事与愿违,着重谈宏观异常。


参考

1】扒扒唐山大地震的内幕”(2016-2-14日更新)

http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-954960.html




https://blog.sciencenet.cn/blog-575926-988148.html

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