博文
汶川地震的应变前兆（上）
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1. 地震前兆与地震预测
为抗御强地震伤害，上世纪六十年代初，日本开始全国性的地震预报计划，几年后，中国也开始地震预报研究。1976年，日本地震学家力武常次写出“地震预报”专著。1993、2001年，中国地震学家梅世蓉、张国民分别发表“中国地震预报概论”、“地震预报引论”专著。日、中两国在地震区新建了大批测震和前兆观测台站，积累了大量观测数据。这些著作以此为基础对经历的多次大震震例进行系统分析，叙述震前宏观现象、地壳形变、地震活动和地磁地电等各类前兆预报地震的情况。
在“地震预报引论”一书中，第一章绪论主要介绍地震预报的科学思路；第二到第八章分别介绍：地震活动性前兆、地壳形变前兆、地下水前兆、水文与地化前兆、地电前兆、地磁前兆、重力前兆；第九章谈前兆综合研究；最后一章讲地震预报的物理基础。可见，地震前兆是地震预报研究的核心内容。
强震能否准确预测决定于地震有没有 ‘确定性前兆’－即可以在大地震之前被无一例外地观测到，并且一旦出现必将发生大地震的异常变化。数十年探索得到两点基本共识：地震（至少是许多强震前）是有前兆的；地震前兆是复杂的，某种前兆在这次地震前出现，在另一些地震中又不出现。地震科学家仍未寻找到‘确定性前兆’。
中国地震预报实践中于是关注多种前兆的综合分析（但并不放弃对‘确定性前兆’的探求），中国的地震预测数十年中，震、电、磁、热……等九大或十大手段的多路探索一直延续至今，方法种类还在不断增加中。
战争的指挥员要选择最有利的主攻方向，找不准主攻方向，战争就会失利。必须找到地震孕育过程中的主要物理观测量。在破坏性地震威胁面前，我们重视任何一种能提供前兆信息的前兆观测方法，但一定要找出最有利的主攻方向。不同学科的专家会青睐不同的方向，我们则选择地壳应力、应变观测方向。因为：
• 构造应力积累超过硬岩强度而致地层破裂是公认的地震原因。强震是岩层应力应变积累所致。反之，没有应力应变积累就不会发生强震。强震必定有确定性应变前兆。
• 观测地层应力、应变变化是探索地震预测最直接的技术途径。
• 国际上正在开展的一系列对地观测研究，应变观测占有重要地位。
2. 地震前兆异常的判据
观测到的应变异常是否前兆异常，通常按照下面的判据确定。
• 判据1）：有正常背景。所谓异常，是相对正常而言。而要确定异常，就必须给出正常背景。
• 判据2）：非干扰影响。异常不一定都是地震孕震产生的。首先应该检查仪器是否有问题？是否降雨、河、湖、海水位变化、附近抽、蓄水、工程建设等影响？是否滑坡等局部地质活动影响？以往是否出现过类似的情况？要排除所有可能的干扰影响。
• 判据3）：与地震相关。只有这种异常变化与地震在时间、空间、机制上直接相关，才可能是地震前兆。有了围绕震源多台应变数据后就有可能作机制分析。
寻找地震前兆是地震预测取得进步的关键，科学地评价和识别地震前兆异常是学界的重要责职。确定地震前兆现象需要认真排除干扰，是项需要“去伪存真”慎重分析取舍的工作。个人分析，更需同行评议确认。
3. 源兆与场兆
张国民在“地震预报引论”中介绍了我国数十年地震预报实践中逐步形成的将前兆分为源兆与场兆的思想。“源兆”为强震孕育过程中，在震源区及近震源地区出现的各种效应；“场兆”为在强震孕育过程中，因大范围区域应力场作用，在离震源较远处某些敏感地点显示的异常现象。
对应变观测来说，源兆与场兆的由来特别好理解。震源区就是地块因构造应力驱使，地层滑动或蠕动受阻应变能不断积聚，未来破裂发震的地区。在未破裂前，障碍块体上作用的力系是平衡力系。根据弹性力学中圣维南局部影响原理，这种应力积累变化的效应只能传播有限的距离（震源深度的3-5倍），其表现出来的应变异常就是源兆。震源区的应变能来自更大区域某种定向构造应力的作用，这种大区域定向应力作用可在离震源较远的地方引起应力异常现象。尽管地层中存在大量断裂破坏了地壳的连续性，出现的这些远场附加应力的方向仍能大致指向震源区。
同时捕捉到强震足够数量的源兆与场兆，震魔将被捏牢在我们掌心中。
2012-06-20
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