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芦山地震为钻孔应变观测的发展提供了新契机

已有 4502 次阅读 2013-6-18 14:33 |个人分类:学术思想|系统分类:科研笔记| 地震, 钻孔, 芦山

中国的钻孔应变观测来源于李四光倡导的钻孔应力观测。从一开始,这种观测就是以地震预报为目的的。因为学者们普遍认为,地震是由地壳中的应力(应变)变化造成断层运动导致,所以观测应力(应变)对预报地震的发生是特别重要的。

数十年的实践表明,地震预报并非当初人们以为的那样简单。一个基本的教训是,一步到位是不可能的。至少,我们要把地震前兆研究和地震预报研究分开。地震预报的根据是地震前兆,只有先把前兆研究清楚了,才可能进行地震预报。

地震前兆研究的对象是一个个震例。个案分析是这种研究的基本方法。2008年汶川地震,姑咱台钻孔应变仪记录到可信的前兆变化。如今,5年过去了,回头再看那个变化,更加一目了然。但是2010年玉树地震,当地的钻孔应变仪又没有观测到明显异常变化。这使我们得出结论,观测点所在位置是否处于应力集中区,对能否观测到地震前兆变化可能至关重要。

2013年芦山地震前数天,姑咱台又观测到显著的异常变化。经过我们的全面调查和深入分析,现在可以肯定:没有已知的干扰可以造成这种异常变化。也就是说,这种异常应该是地震前兆变化。这种应变异常的特征与震源机制的一致性,其与固体潮的对应关系,都相当确定和可信。这个地震前兆异常,又为我们的地震前兆研究提供了一个宝贵的震例。

姑咱台钻孔应变仪观测到芦山地震前兆异常,进一步说明了一个极其重要的事实:地震是有前兆的。中国开展地震预报研究几十年,投入了大量资源。这个前兆异常的确定,可以大大增强我们绝不前功尽弃,继续努力攻克地震预报这个“世界难题”的决心。

对地震前兆研究而言,最重要的就是观测。目前的研究受到的最大限制,就是观测严重不足。以芦山地震为契机,应该重新讨论在强震带上建立密集钻孔应变仪观测网的议题。这不仅对地震前兆研究意义重大,对四分量钻孔应变仪这个中国发明的科学观测仪器的发展也意义重大。

中国的四分量钻孔应变仪发展到今天,已经在核心技术方面领先世界。与此相配合,我们对这种观测数据的理论分析方法也趋于完善,得到国际同行的瞩目。这种仪器观测不仅在地震前兆观测方面有独到之处,而且在固体潮、地震波、震源机制、地球自由振荡等多方面的研究中都有不可替代的作用。这这种观测技术的成功,是几代人不懈努力的结果,是对世界科学的重大贡献,应该得到大力支持。通过更大规模地开展四分量钻孔应变观测,一方面能使这种科学观测得到发展,另一方面也必将促使中国的科学家利用这种独特的观测进行研究,取得创新性科学成果。

建立四分量钻孔应变仪密集观测网,实际上还面临一系列需要解决的问题。比如观测网应该建在哪里?观测点位置如何选择?观测点如何建?如何运转和维护?等等。能否解决这些问题决定着这个观测网能否成功。但是,一个更基本的问题是:我们是否有能力建一个大规模的观测网?目前的钻孔应变仪器生产仍然是小作坊式的。人们一直期待的产业化仍然举步维艰。在这种情况下,我们不能好大喜功,拍脑袋定数字,而必须面对现实,在充分实际调查的基础上,把观测网的建设规模,或者建设速度,限定在能力所及的范围之内。分步推进,步步为营。

必须清楚,与其它地面观测仪器不同,钻孔应变观测有特殊的风险,就是一旦探头安装到钻孔中便不能取出维修。从观测点位置确定、钻孔,到探头安装,哪一个环节出了问题都可能导致观测不能产出合格的数据。到时候探头不能取出,观测点难免报废的厄运。这是已往钻孔应变观测发展最被人诟病的事情。必须制定严格、细致、定量的规范,全力保证每一个观测点都产生可以科学应用的数据。必须避免出现这样的局面:一下子建很多观测点,看上去数目不少,但是没有多少能达到合格要求,不能产出可以科学使用的数据。这已经有前车之鉴。

“十五”地震前兆台网建设,钻孔应变仪安装的成功率超过70%。这是一个很了不起的成绩。未来的观测网建设,应该可以做到更好。

 



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