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从汶川地震应变前兆看大地震预测审慎乐观前景
池顺良 2010-3-23 10:23
从汶川地震应变前兆看大地震预测 审慎乐观 前景 池顺良 准确预测大地震的地点、时间和强度,可以拯救成千上万人生命,减少地震造成的经济损失,保障社会稳定与和谐发展。这一目标的实现,有赖于寻找到确定性的地震前兆,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。世界各国为寻找这种前兆,设计、布置了多处地震预报试验场。 美国 Parkfield 地震预报试验场中,安置了大量先进的观测仪器。之后发生了一个 6 级地震,科学家们并没有用它捕捉到任何明显前兆信号。全世界多个 地震预报试验场数十年守株待兔,至今未取得突破性进展,没有发现确定性的地震前兆。但地震科学家们仍未放弃这种努力 。 我国建设分量钻孔应变仪台网寻找大地震应变前兆 为继续寻找地震前兆,地震学界推出了新型地震前兆观测仪器―多分量钻孔应变仪。 2003 年,美国地球透镜计划决定在西海岸地区布设 200 台三分量钻孔应变仪,探索地质构造运动和地震孕育过程 。 2004 年,我国数字地震观测网络工程决定在全国布设分量钻孔应变仪。到 2007 年底, 40 套国产四分量钻孔应变仪在全国布设完成。观测点设备包括四分量应变探头、水位气压辅助观测探头、采集控制机箱、网络传输电路、全隔离供电电源、信号输出隔离光纤等。实现了全自动无人值守、网络传输数据、台网中心自动调集全国数据等新技术。数采采样率为每分钟一次。 图 1. 是分量应变观测台站分布图。 图 1. 分量应变观测台站全国分布图。 汶川地震前后分量钻孔应变仪记录到的应变异常 分量钻孔应变仪就是李四光倡导的地应力仪。 1985 年,我国四种钻孔应变仪通过国家鉴定。在钻孔应变观测技术方面,我国具有充分的自主知识产权,技术上也处于前沿水平。钻孔应变仪埋设在数十至数百米深,与岩层粘结为一体,它可以感应地层极微弱的伸长、压缩及扭切变形,其感应灵敏度相当于 1000 公里地面伸缩 0.1 毫米即可发现。由于深埋于地下,它可以避开地表各种干扰,使得这种仪器能够探测到地球的脉搏和心电图―固体潮。地震活动性弱、地壳稳定地区,固体潮曲线光滑、规则,潮汐调和分析精度高。如图 2 ,是上海佘山台连续 3 天的固体潮记录,它展示了一天一次大潮、一次小潮光滑而规则的固体潮曲线及远处传来的地震波,如果曲线长期光滑规则,表明这里地层稳定。但在地震活动性较强的地区,固体潮曲线上会出现一些不规则变化,出现潮汐畸变现象。 图 2. 上海佘山台 2008 年 3 月 3 日到 5 日连续 3 天的固体潮记录图。 在四川汶川发生 8.0 级特大地震前后,离汶川最近的 姑咱台分量钻孔应变仪就记录到延续三年多的 潮汐畸变、 压性脉冲应变异常。 姑咱台处于北西向的鲜水河断裂带、北东向的龙门山断裂带和北南向的安宁河断裂带复合部位靠北的地段,坐落于姑咱镇西面鸡心梁子山背斜的核部。 姑咱台离汶川 140 公里 (图 1 ) 。仪器 2006 年 10 月 28 日安装,几天后就记录到清晰连续的固体潮汐。 图 3 是 2007 年 2 月 1 日到 3 日, 姑咱台记录的 连续 3 天 光滑,规则 的固体潮曲线。 图 3. 汶川地震十五个月前, 2007 年 2 月 1 日至 3 日姑咱台记录的 光滑规则 的固体潮曲线 。 从 2007 年 4 月中旬以后,原先光滑的固体潮曲线上,不时出现 压性脉冲 和 潮汐畸变 。随后,压性脉冲越来越严重。一直到 5.12 汶川大地震发生,几乎每一天的固体潮曲线都有 压性脉冲 和潮汐畸变 。这种现象持续了 13 个月。 (图 4 )是 2007 年 6 月 22 日到 24 日连续 3 天的纪录。 (图 4 ) 2007 年 4 月以后,固体潮出现畸变和大量压性脉冲,图为 2007 年 6 月 22 日至 24 日的纪录 通常情况下,分量应变仪钻孔记录数据出现不规则变化,我们首先判断是否仪器故障。但四分量应变仪具有检验观测数据真实性的自检功能。自检条件关系式为: 1 路数据+ 3 路数据 = 2 路数据+ 4 路数据 + 任意常数 = 面积应变 ( 1 ) 当上述关系式满足时,表明 4 路观测数据反映了地层真实的应变变化。 图 5 是从图 4 数据计算的( 1+3 )和( 2+4 )两条面应变曲线图,两曲线的相关系数达到 0.996 ,据此判断异常应变记录并非仪器故障,而确实是地层真实的应变变化。 随着 5.12 的临近,固体潮曲线畸变和 压性脉冲越来越频繁,幅度越来越大。直到 5 月 12 日 8.0 级大地震发生。图 6 是震前三个月时, 2008 年 2 月 14 日到 18 日 5 天的连续记录。 尽管在 5.12 之前 13 个月时 ,就发现了姑咱台记录的 压性脉冲和潮汐畸变 应变异常,但要肯定是地震前兆,单台仪器的记录终存在各种疑问。分析人员对姑咱台的应变异常是否是地震前兆也有不同看法,如是否仪器性能变化或某种未知的干扰源所致?曾经怀疑应变异常是由地下水位变化所致,但分析同步的水位记录,两者变化完全不相关。对周围环境条件的调查,也未发现可能的干扰源。但台上其它形变仪器并未发现类似异常,并且全国数百套形变观测仪器 30 年来几乎没有观测到过类似情况。如何判断姑咱台钻孔应变仪观测到的 压性脉冲和潮汐畸变异常,只有再在附近增设仪器比对观测来进一步分析。但还未落实钻孔地点,汶川大地震就发生了。 图 5. 压性脉冲和潮汐畸变在( 1+3 )和( 2+4 )体应变同步,相关系数达 0.996 图 6. 临近汶川地震,姑咱台 2008 年 2 月 14 日至 18 日, 5 天的连续记录。 2008 年底,邱泽华、唐磊、周龙寿、 阚 宝祥 用他们提出的超限率分析法 ,对钻孔应变仪的 分钟值数据(传统的地震预报分析,通常不使用分钟值数据)进行分析。发现离震中最近的姑咱台资料的短周期变化,确实与汶川地震有相当明显的相关性 。 2009 年 10 月,邱泽华、周龙寿等在《 大地测量与地球动力学》杂志上发表文章, 确认 汶川地震前 姑咱台钻孔应变仪观测到的频繁的脉冲变化,是地震前兆信号 。文章还将姑咱的前兆异常与唐山地震前钻孔应力观测的前兆异常变化 比较,引人注意的是,二者都是以周期比较短的频繁的脉冲为特点 。 汶川地震后, 我国材料科学与工程技术领域著名专家金日光教授,根据地壳断裂流变动力学和群子统计力学。对中国地震台网中心提供的钻孔应变、重力、倾斜等观测数据进行了细致的分析处理,也得出了姑咱台的应变数据反映了汶川地震孕震过程的结论 。 现在仍然 没有一种演绎推理的方法,可以最终证明地震前的某种变化是地震前兆。姑咱台记录到应变异常,之后地震发生,已有一些研究指出两者间有密切的相关性。 若地震后这些异常又逐渐消失,固体潮又能逐渐恢复光滑,那么就有更大的把握可以下这就是汶川地震应变前兆的论断。 地震发生后,钻孔应变仪的压性脉冲和潮汐畸变仍未消失,但随着时间的流逝,压性脉冲和潮汐畸变的频度和幅度逐渐减少。 在汶川地震一年半后,固体潮曲线果然又慢慢开始恢复光滑了。 图 7 是 2009 年 10 月 6 日到 8 日,连续 3 天的记录。将图 3 至图 7 整个过程联系起来,历时 3 年多, 经历平稳-紊乱-恢复平稳 变化的渐变过程,排除了气象因素等干扰的可能。 这些事实使我们相信,姑咱台确实记录到了汶川大地震的应变前兆。 图 7. 姑咱台 2009 年 10 月 6 日至 8 日的记录曲线,固体潮曲线已大体恢复正常。 大地震的孕育是个漫长、渐变的过程。实际上,在震前 16 个月,固体潮曲线上已经出现了压性脉冲和压性台阶,只是数量少、幅度小。仔细观察图 3 ,可以发现 2 月 3 日有一个不易察觉的压性小台阶。但在震前一年到震后一年这段时间中,压性脉冲和压性台阶数量多、幅度大,几乎找不到一天的固体潮记录是清晰、光滑的。 大地震后,压性脉冲和压性台阶数量开始减少,幅度减小。一年半后,较为清晰的固体潮记录图形逐渐开始出现。一个 8 级大地震的余震会延续数十年,要恢复到非常光滑、规则的固体潮记录,怕要若干年后了。 地震前后 3 年多,姑咱台共有 1200 多天记录数据,数据完整率接近 100% ,难以全部展示。我们将 2006 年 11 月到 2010 年 2 月共 40 个月,每个月取前五天,共 200 天的第一分量消除趋势变化后的记录图形,展示在图 8 至图 11 中,从中我们可大致了解应变异常的变化过程。 我国分量钻孔应变观测台网 第一次 在一个观测点上 捕捉到了一次特大地震近场应变 经历平稳-紊乱-恢复平稳 变化的完整过程。这在 国际上也是第一次。 图 8. 2006 年 11 月至 2007 年 8 月,每月前 5 天的记录曲线 图 9. 2007 年 9 月至 2008 年 6 月,每月前 5 天的记录曲线 图 10. 2008 年 7 月至 2009 年 4 月,每月前 5 天的记录曲线 图 11. 2009 年 5 月至 2010 年 2 月,每月前 5 天的记录曲线 关于强震近区应变前兆普遍性的讨论 姑咱台记录到的这种应变前兆只是个个例。无法确定其普遍性,或者说,无法据此判断这种应变前兆是否 确定性地震前兆。从统计学观点,如果想回答这个问题,就要经历相当多次大地震的检验,才能从统计上得出结论。经历了唐山、汶川惨剧,我们不能再听任破坏性大地震施虐,靠一次次的惨剧来扩大统计样本。必须充分利用 40 年宝贵的实践资料及数据形成的对地震过程的科学认识,用科学分析来解答这一问题。 1976 年唐山 7.8 级地震 发生的时候,震中区有赵各庄、陡河两个压磁钻孔地应力观测点。 震前两百多天两个台记录的曲线就开始异常抖动,特别是向上跳动(表示受拉伸),越临近地震跳动得越厉害。 当时仪器灵敏度低,采用人工读数每 4 小时记录一次数据,采样密度小。 但震中区异常幅度大,震前的应变异常还是被测出来了。两个台可以互相佐证的观测资料保证了它们的可靠性 。 1985 年 8 月 23 日 新疆乌恰 7. 1 级地震。距震中 30 - 40kmd1 喀什台土层应力仪在地震前两个多月就出现异常变化。喀什台的土层应力仪有连续的纸带模拟记录。 1984 年全年和 1985 年 6 月份前的观测记录还相当光滑,而 7 月份的曲线却出现了向下的受压变化及很多毛刺。到了 8 月份,地震发生前,毛刺已经变成了剧烈的波动。地震后波动逐渐衰减,之后恢复平缓 。 这种地震前兆变化与唐山地震前的现象非常类似。 唐山和乌恰地震,地应力仪的灵敏低,但仪器离震中很近,仍记录到了强震孕育可信的应变异常。姑咱台离强震震中较远,但由于仪器的高灵敏度,强震孕育时微弱的应变异常仍被记录到了。大地震终究是小概率事件,位于震中附近的仪器数量极少,有这样几次事件重复出现,说明强震近区应变前兆有普遍性。 地震本质是地层中积累的弹性应变能释放。根据弹性力学中圣维南局部影响原理 ( 圣维南,法国科学院院士,弹性力学家 ) ,震源体处引发地震的构造应力 是一个平衡力系,只会使震源区近处产生显著的应力应变 , 而远处的应力应变随距离增加迅速衰减。不论何种类型的地震,只要是应力积累引发的地震,岩层必然经历 从线弹性变形向破裂前的非线性变形迫近的一系列应变变化。 在震源及临近地区布设应变仪,就能监测到地层介质在构造应力作用下的应变变化过程。 因此,在大地震的震源及临近地区( 约 100 公里半径)有钻孔应变观测仪器,发现大地震孕震过程中的应变变化就有其必然性。 姑咱台的记录数据中包含了大量信息,与汶川地震孕震过程有关的信息正在被逐步认识。 从汶川大地震应变前兆时空特点看大地震预测 审慎乐观 的前景 我国 数字地震观测网络工程,有 40 台分量钻孔应变仪、 60 多台钻孔体应变仪。在一百多台钻孔应变仪中,只有离汶川震中最近的姑咱台记录到了明显的应变前兆异常,表明大地震应变前兆确实有近距性或定域性。― 明显的强震前兆异常只发生在震中及其附近地区,稍远处的仪器就记录不到应变异常;反之,只要在强震震源或临近地区布设有观测仪器,就能观测到强震孕育的应变变化过程。 单台仪器监测的区域面积小,全国就要布设大量仪器。这看似缺点,其实是个优点。前兆观测方法若是对数千公里远处发生的大地震有反映,全球每年发生约 20 次 7 级以上地震,长程响应仪器就会经常处于异常状态,缺乏正常背景,全国许多地区会经常处于紧张状态。而定域性的前兆仪器则只对有异常的局部地区发出警示信号,无异常时,还能对本地区报平安。 姑咱台记录到的汶川地震应变前兆在震前 13 个月就出现,表明大地震应变前兆具有相当长时间提前量。相应地,就会有较长的应急处理时间。 现有应变观测网密度很稀,汶川大地震只有姑咱一个台接收到应变前兆信号。在一个密度较高的台网中,就会有多套仪器同时接收到 同步的应变变化,就能圈出震源区以确定地点和震级。非常可惜的是,计划要布设的更接近震中的松潘台因地层岩性太软,仪器未能装成。 姑咱台探测到了汶川大地震清晰的、长时间的应变前兆,为大地震的预测提供了新思路和新方法。这一认识的得来是付出了血的代价的! 从唐山到汶川,地震预测虽然又一次遭遇挫折,但这 30 多年来,地震预测观测技术取得了巨大进展。我们正是在观测技术巨大进展的基础上,发现了汶川地震的应变前兆。 加紧在全国布设钻孔应变密集观测网络,处于困境中的大地震预测难题将逐渐得以破解。大地震预测审慎乐观的前景已 展现在我们面前。 (作者系中国地震学会地震观测技术专业委员会委员) 参考文献: 陈运泰,地震预测要知难而进 . 求是, 2008 ( 15 ) . 吴忠良、张东宁、张国民, 地震预测试验场的回顾与展望 . 东北地震研究, 2001 ( 2 ) . 1 ~ 7 . 张宝红,美国的板块边界观测 (PBO) 计划 .大地测量与地球动力学, 2004(3) : 105 ~ 108 . 李四光,论地震 . 北京:地质出版社, 1977 . 池顺良、武红岭、骆鸣津 . 钻孔应变观测中潮汐因子离散性与各向异性原因探讨 . 地球物理学进展 ,2007,22(6):1146-1753. 邱泽华,等.四分量钻孔应变观测的实地相对标定 .大地测量与地球动力学, 25(1) : 118 ~ 122 , 2005. 邱泽华、 唐磊、周龙寿、 阚 宝祥 , 2008 年 汶川 8.0 级地震前分量式钻孔应变仪台网观测的变化 , 汶川 8.0 级地震地壳动力学研究专辑(中国地震局地壳应力研究所编) .北京:地震出版社, 2009 年 5 月 . 389 ~ 402 . 邱泽华、周龙寿, 用超限率分析法研究汶川地震的前兆应变变化 .大地测量与地球动力学, 29(4) : 1 ~ 5 , 2009. Qiu Z H , et al. On the cause of ground stress tensile pulses observed before the 1976 Tangshan earthquake . Bull.Seism.Soc.Am.,1998,88:989-994. 金日光, 地震前兆识别与地震灾害预警 .武汉:中国地质大学出版社 , 123 ~ 176 , 2009. 李茂玮, 乌恰 7.4 级地震的土层应力前兆 .内陆地震, 1(1) , 77 ~ 83 , 1987. 此文已在《科学时报》 2010-03-23 登载
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[转载]汶川地震研究发现可信前兆异常前后
池顺良 2010-2-1 08:39
汶川地震研究发现可信前兆异常前后 《科学时报》 (2010-2-1 A1 要闻 ) □本报记者 张巧玲 5 12 汶川地震让十几亿中国人沉浸在失去同胞的痛苦中。时隔一年半,伤痛仍未抚平,新的痛苦又开始在海地上演。地震灾害一再侵袭人们的正常生活,让大批无辜的生命消失在地震废墟中。人们在悲痛之余,不禁又将汶川地震时争论不休的话题再次提起:地震真的不能预报吗? 近日,中国地震局地壳应力研究所研究员邱泽华在其博客上发表了一篇博文《我们应该能预报大地震》。邱泽华为何能出此惊人之语?带着好奇心,记者走访了相关人士。 实证研究:汶川地震有可信前兆异常 在众多科学家认为地震不可预报或者从目前来看预报的可能性很小时,邱泽华从 2009 年 2 月到今年 1 月 14 日在其博客中发表了 20 多篇关于地震预报的博文。今年 1 月 14 日,他更是直接发表博文称,我内心深处有这样的信念:我们应该能预报大地震 邱泽华说:这种信念来自唐山地震的观测资料,来自乌恰地震的观测资料,更来自汶川地震的观测资料。从这些观测资料中,我们已看到大地震的应力应变前兆异常变化。只要再观测到类似的变化,我们就有理由提出预报。 1976 年,唐山地震前震中地区、坐落在断裂带上的两个钻孔应力台陡河钻孔应力台和赵各庄钻孔应力台,观测到互相可比的、与地面形变数据配套的异常应力变化,邱泽华由此认为,大地震震中地区钻孔应变仪可以观测到地震前的前兆变化,并据此撰文,于 1992 年在《中国地震》上发表; 1998 年,他又在《美国地震学会会刊》上发表英文论文。 然而,由于当时的观测仪器很简单,分辨率很低,也无法标定,只能看出曲线的变化,无法说明曲线变化幅度的大小。邱泽华也无法进行更深入的研究,他的这些研究并没有引起太多的关注。 十五期间,我国的钻孔应变观测台网得到迅速发展,中国地震学会地震观测技术专业委员会委员池顺良研制的四分量钻孔应变仪在全国布设了 40 套。然而,令人遗憾的是,所有钻孔应变观测点都距离汶川地震的震中区相当远,使用常规的分析方法根本识别不出明显、可靠的前兆信号。 5 12 汶川地震爆发前,池顺良便观测到位于四川省康定县境内姑咱台的钻孔应变仪连续一年多出现频繁的周期为分钟或小时的脉冲变化,因为这些变化精确地满足观测数据自检条件,池顺良认为这是一种地震前兆异常。这一提法在震后再一次引发了地震界对大地震能不能成功预报的争论,争论的焦点是汶川地震之前到底有没有异常信号?姑咱台观测的脉冲变化是否是可靠的汶川地震前兆信号?如何进行定量的描述?有无地震预报的参考价值? 在汶川地震过后的一年半中,姑咱台的钻孔应变观测数据又慢慢开始恢复正常,脉冲、毛刺和畸变又逐渐消逝,固体潮曲线又开始恢复正常。据此,池顺良认为,地震就是地壳岩层中弹性应变能的释放,地层应变是把握地震孕育过程最直接的观测量。我国钻孔应变观测台网第一次在一个观测点上捕捉到了一次特大地震近场应变经历平稳紊乱恢复平稳变化的完整过程。这在国际上也是第一次。 对有关争论,邱泽华没有立即作出自己的结论,而是对池顺良所说的毛刺异常进行了详细研究,在震后用常规方法无法看出明显异常的情况下,他带领研究组的其他研究人员尝试着用新的方法重新处理数据。 2009 年,邱泽华等研究人员在 2009 年第四期的《大地测量与地球动力学》上发表论文《用超限率分析法研究汶川地震的前兆应变变化》。 我们最终基本确认汶川地震前姑咱台钻孔应变仪观测到的频繁的脉冲变化,是地震前兆信号,姑咱台观测到的地震前兆异常变化与岩石破裂前的声发射现象有可比性,可能反映了地震前小尺度的岩层破裂。简而言之,我们终于发现了汶川地震的可信的前兆异常,邱泽华说。 而另一发现也给邱泽华的信心添分。邱泽华近来在由新疆地震局主办的《内陆地震》找到了一篇关于 1985 年发生的乌恰地震的文章。 1985 年 8 月 23 日,乌恰爆发 7.1 级地震,距离震中仅 30 公里、位于地震断裂上的喀什观测台捕获到了乌恰地震前的异常信息。其基本特征同样是逐渐增强的脉冲变化。 只要再观测到类似的变化,我们就有理由提出预报。邱泽华认为。 大地震预测:审慎而乐观 尽管关于姑咱台观测到的脉冲变化是不是可靠的汶川地震前兆信号至今仍有争议,但已有越来越多的专家在研究这一现象。 据悉,汶川地震后,我国材料科学与工程技术领域著名专家金日光教授受材料断裂力学启发,根据地壳断裂流变动力学和群子统计力学,对中国地震台网中心提供的钻孔应变、重力、倾斜等观测数据进行了细致处理和识别分析,也得出了姑咱台的应变数据反映了汶川地震孕震过程的结论,并且发现汶川地震的孕震过程和临震前兆在全国 30 多个钻孔应变台站中的十几个台站上都有明显反映,并在此研究基础上撰写出版了 80 多万字的学术专著《地震前兆识别与地震灾害预警地壳断裂流变动力学的形成与应用》。 地震是否有前兆是一个问题,这些前兆能否帮助人们预测地震则是另一个问题。姑咱台记录到的这种应变前兆只是个例。有没有普遍性,或者说,这种应变前兆是否是确定性地震前兆呢? 池顺良认为,从统计学观点来看,如果想回答这个问题,需要经历多次大地震的检验,才能从统计上得出结论。经历了唐山、汶川惨剧,我们不能再听任破坏性大地震施虐,靠一次次的惨剧来扩大统计样本。必须充分利用 40 年宝贵的实践资料及数据,对地震过程进行科学认识,用科学分析来解答这一问题。池顺良说,姑咱台的记录数据中包含了大量信息,与汶川地震孕震过程有关的信息正在被逐步认识。 池顺良认为,这种应变异常具有近距性(或定域性),只出现在邻近大地震震中地区,地震三要素中的地点、震级两个要素就有了线索。因此,只要台网布设密度适当,大地震前人们就能获得预警信号。 邱泽华也认为,姑咱台探测到了汶川大地震清晰的、长时间的应变前兆,为大地震的预测提供了新思路和新方法,这一方法对于解决 7 级以上的大地震的预报问题有重要的借鉴意义。 中国工程院院士许绍燮在接受《科学时报》采访时也表示,池顺良与邱泽华的工作是地震预报工作的一个重要进展,对于利用应用应变方法来研究地震预报问题是一个值得深入研究的新方法。许绍燮同时指出,就此认为地震预报就取得突破为时过早,尤其将地震的实质和核心问题归于地应力的变化的说法把地震问题总结得过于简单。 汶川地震之后,之所以越来越多的人认为地震预报仍无法突破,正是因为人们对地震问题依然没有研究透彻。不过,许绍燮相信,随着人们对地震认识的加深,地震预报的难题终有一天会迎刃而解。 关键在于精确的观测 预报的基础是地震前兆,而地震前兆的基础是精确的观测。邱泽华说。邱泽华认为,在分析地震前兆的涵义、提炼地震前兆的判据过程中,要确定一个难得的地震前兆异常需要多方面的保障:为了有正常背景,观测必须连续、稳定,并且观测点要足够多;为了排除干扰影响,必须有相关的辅助观测,并且了解观测点周围的环境变化;为了揭示与地震的相关性,要增加观测点、合理布局,并提高观测的采样率,等等。 分量钻孔应变仪就是李四光倡导的地应力仪。 1985 年,我国四种钻孔应变仪通过国家鉴定。关于钻孔应变观测技术,我国具有充分的自主知识产权,技术上处于前沿水平。邱泽华从日本东京大学地震研究所留学回国后, 2000 年起开始负责地壳应力研究所的钻孔应力应变观测。而此时,所有观测站的仪器已很落后,只有十几个台站在观测,当时的说法是让其自生自灭。邱泽华回忆说,其中一个主要问题是,钻孔应力应变观测的到底是什么东西,说是观测应力,实际上可能有各种干扰,无法分辨。 2000 年,美国启动了大的观测计划板块边界观测( PBO )项目,他们采用了三种观测手段:地震仪、 GPS 和钻孔应变仪。邱泽华获悉这个消息后,多方宣传,得到研究所领导和其博导、中国科学院研究生院石耀霖院士的支持,在十五计划制定过程中,积极向中国地震局呼吁钻孔应变应力观测的重要性。 2004 年,我国数字地震观测网络工程启动,决定在全国布设分量钻孔应变仪。到 2007 年底, 40 套国产四分量钻孔应变仪在全国布设完成。观测点设备包括四分量应变探头、水位气压辅助观测探头、采集控制机箱、网络传输电路、全隔离供电电源、信号输出隔离光纤等。实现了全自动无人值守、网络传输数据、台网中心自动调集全国数据等新技术,数据采样率为每分钟一次,整体技术达到国际先进水平。 历史地看问题,以往轻视地震前兆研究与观测水平的低下有直接关系。邱泽华认为,在低分辨率、低采样率、无辅助观测、无对比观测的条件下,研究人员得到的信息非常有限,无法对可能的观测异常进行深入的分析和研究,只能停留在看曲线、识异常的状态。近几年,中国的前兆观测实现了数字化,产生出一些比较连续、稳定的高精度、高采样率的观测资料。正是由于这种观测技术的进步,才使研究人员终于发现了比较可靠的、以往无法提取的汶川地震的前兆异常信号。 然而遗憾的是,我国的观测点仍然太少,并且分布不够合理,特别是在台网设计上缺乏科学的整体思路。在提出应加紧在全国布设钻孔应变密集观测网的同时,邱泽华提出:应沿主要地震断裂带布设观测站点,不过从现实出发,不可能建太多观测点,在监测区域划定上可以综合考虑历史强震多发和人口设施稠密两方面因素,并保证未来强震发生区(断层破裂带或余震分布区)内至少有一个观测点。 根据以往积累的震例观测资料,在观测点正常运行的前提下,这种布网是可能对强震作出有效预报的。邱泽华认为。
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