汶川8．0级地震HRT波地震短临波动前兆及HRT波地震短临预测方法——关于实现强震短临预测可能性的讨论

2004年初开始在川滇地区布设的4个地电台,使用所研制的抗干扰性能极强的PS-100地电测量系统和技术,捕捉地震短临前兆．至2008汶川8．0级地震前,唯一仍在工作的红格台记录到了汶川地震的HRT波短临前兆．根据潮汐力谐振共振波（简称为HRT波）短临地震预测模型,在汶川8．0级地震前5月11日夜至12日凌晨5时分析得到了大震即将来临的结果．所记前兆同以前各台对其他强震所记的HRT波震例的规律有很强的一致性．所测物理量（地电阻率与地电流）仅在强震前才出现潮汐力的周期,而其振幅在震前数月至几天明显增大．通过研究所记的实例表明,它们通常与几天后所发生的地震有因果关系,这种波的到时与台站的震中距成正比;由这种波动所测的断层固有周期％与断层长度（震级）有关,对6-9级地震,死的范围为1-6h．有证据表明,它们是来自即将发生地震的震源区．这种波动周期较长,在地壳中,可传播数百乃至数千公里．对发生在地壳中的浅源大震,地壳固体在其孔、裂隙中通常含有易于流动的（导电的）流体（溶液）,这种流体在地震孕育过程中因受力（孔隙压力）先于断层位移（地震）产生的（微小）扰动（波动）,对所观测的HRT波提供了一种可能的解释．从2004年在川滇地区增设4个PS-100HRT波台站,试图捕捉强震短临前兆,到2008年发生汶川8．0级地震（距离新增的MN台△=288km;距离记录到HRT波短临异常的HG台△=465km;距离青川640km）前,HG台捕捉到汶川8．0级地震的HRT短临前兆的全过程,表明地震是有前兆的,地震是可以预测、预报的,在可预见的将来实现地震的短临预报是可行的．     

HRT地震前兆波及其机制

PS-100仪器是我们研制的抗干扰性能极强的、新一代高精密度地电测量系统.设在川滇地区的一个PS100台网于苏门答腊海啸大地震前记录到HRT前兆波动.本文将主要分析报道来自震源区的这种前兆波,特别是其传播特性.潮汐力驱动的谐和振荡波（HT波）具有与潮汐力相同的周期（如MSf,K1,M2等）,但其振幅却仅在震前（约3个月）才出现异常增大;潮汐力驱动的共振振荡波（RT波）,出现主震前2天（北京时2004-12-24的10时）,RT波分为纵波与横波.初步确定其纵波波速Vl约为307 km/h,横波波速Vs约为126 km/h.它们可能是在地壳多孔岩石孔隙流体中以声模式传播的一类波.对RT波,苏门答腊主震断层系统的固有周期T0约为5~6 h,其幅度可达2.9%（超出观测标准偏差17倍）,成为极其显著的异常.RT波通常以突然急剧变化的方式达到其峰值.震源区多孔介质的固体基质骨架与其间孔隙流体的耦合振动满足共振条件时,即从震中区同时发射出（纵、横）RT波.苏门答腊Mw9.0级地震前首次记录到RT波,此后已在20余次强震前记录到HRT波.诸强震前所记的HRT波彼此可以很好地对比,表现出一定的重复性、一致性和规律性.汶川Ms8.0级地震前,当时唯一仍在工作的红格台（距震中465 km）,也记录到HRT波.我们还在震前发现红格台于2008年5月12日凌晨（0~5时）记录到与汶川地震有成因联系的、显著临震信息.（从2004年在川滇地区增设PS100台网捕捉地方强震的短临前兆开始,到汶川地震前发现红格台记录到临震信息的）这些事实有力地证明：HRT前兆波是客观存在的;地震,特别是强震是有前兆的;是可以预测、预报的,在不太远的将来,实现强震的短临预报是可行的.如果有一布设合理的PS-100台网,根据震前所记RT波,提前1~3天定量地预测强震的三要素是可能的.     

汶川Ms8．0地震的短临地电波动（潮汐力谐振和共振波-HRT波）前兆

简要介绍了强震短临前兆的HRT波模型,和用HRT波模型分析强震前地电观测资料预测未来强震的时间、地点、震级三要素方法。用HRT波模型分析了2008年汶川MS8.0地震前四川红格地电台的记录资料,提取出了汶川MS8.0地震前短临前兆信息。     

盐津地震流体前兆异常分析

在分析了滇东北地区2006年7月22日、8月25日2次盐津5.1级地震前近震区和外围观测井点地下水物理、化学及断层气CO2异常基础上,总结了地下流体异常特征。研究结果表明:临近地震发生的短期阶段,流体前兆异常数量有增多的趋势;短临阶段在近震区附近出现宏观异常,异常点分布在距震中120 km范围内;从异常点的时空演化特征来看,距震中180km以内的观测井在震前异常显著,异常演化具有扩散、收缩现象;距震中180 km以外的2个二氧化碳观测点均表现为中短期异常,短临阶段有加速转折特征。由此可见,在地震孕育的短临阶段,地下流体微观异常与宏观异常的配套性综合分析是提高预测能力的重要依据。     

汶川8.0级地震以及其它大震前的地电阻率异常特征

对2008年汶川8.0级地震前周边远近台站的电阻率异常特征进行了分析.离震中400 km内的郫县、甘孜、冕宁、武都四个台站基本都存在1年以上的中期异常;距震中较远的兰州台和天水台则出现了短临异常变化.总结了我国9次7级以上大震前地电阻率台观测资料,认为电阻率异常形态以负异常为主,在极值附近或转折恢复过程中发生地震.震中附近台站多数有异常,大部分为一年以上中期的变化,年变形态消失;震前能观测到短临变化;一般在极值点附近发震.较远台站部分存在异常;短期和临震异常变化相对增多;在回升过程中或异常恢复后发震.     

2010年山西河津4.8级地震前兆异常分析

通过对2010年河津4.8级地震前周边台站前兆测项资料进行梳理、分析,发现震前临汾台短水准观测曲线先后呈加速—持平—转折—发震的典型异常图像,且与2003年洪洞4.9级地震前异常图像相类似;其他“十五”改造新增的形变、流体、地电等学科手段也存在多台项短期或短临异常,异常主要分布在山西、陕西2省5个台站,涉及多项前兆仪器;并利用地震行业网络资源共享的优势,采用陕西省部分地震台站的观测数据进行分析,使文章的研究结果更具科学性和准确性.     

柯坪6.5级地震的部分前兆异常及预报

1991年2月25日柯坪6.5级地震前,震中附近地区的土层地应力、金属摆倾斜仪等多项前兆观测出现异常变化,说明强震发生前近场灵敏度较低的简陋仪器也能观测到明显的前兆反应。分析、认识这些异常对地震短临预报的决策是有益的。     

攀枝花和姚安地震前云南省数字化前兆资料的异常分析

2008年8月30日四川攀枝花发生6.1级地震,2009年7月9日姚安发生6.0级地震。笔者统计了震前距震中210 km范围内云南省的"九五"及"十五"数字化前兆资料,发现部分资料在两次地震前有很好的短临异常显示。数字化仪器是"九五"和"十五"期间逐步安装应用的,数字化仪器与模拟仪器相比,数据量大,数据精确度高,能提取更多、更丰富的来自地下的信息。因此,数字化仪器最终将取代模拟仪器。加强对数字化前兆资料的分析研究、探索及应用,是一项新的研究课题,也是提高地震预报成功率的有效途径。     

2011年盈江5.8级地震前近场流体异常初探

通过对2011年3月10日盈江5.8级地震近场区水位、气汞等前兆观测资料的分析,发现该地震前震中附近区域的前兆观测异常较为显著,2010年初异常开始出现,7月后异常数量显著增加,盈江5.8级地震前1个月前兆异常出现转折、异常数量开始减少;怒江断裂以西的震中附近地区异常以水位升高和气汞浓度增加为主,显示震区附近地区受到挤压,孔隙压力增加的应力状态;短临阶段异常由外围向震中迁移的特征可作为地点预测的参考依据.最后对近场异常从机理上进行了初步的探讨.     

地电前兆异常特征及澜沧—耿马7.6级等地震预报问题

深入研究了全国地电台网内M_s≥5.0的45次地电前兆震例,用统计方法按大震、强震、中强地震分别研究其地电前兆特征。 通过研究得到:大震地电阻率异常范围,其半径超过200km,在700km以内,异常时间在12—20个月内发震的概率最高,为97.8％;强震地电阻率异常范围大多在300km以内,趋势异常的时间在12个月以内发震的概率最高,为86.5％;中强地震地电阻率异常范围,半径一般在200km以内,趋势异常时间在180天之内发震的概率最高,为95.0％。大震、强震、中强地震地电趋势异常时间似乎存在着20个月、12个月、6个月三个不同的异常时间段。 临震异常类型一般可分为加速型、转向型和波动型三类。对7级和7级以上大震能观测到临震异常前兆的震例只有33.3％、强震和中强地震能观测到临震异常前兆的震例均为50.0％。出现临震异常后1—20天发震的概率最高,达94.4％。 1988年11月以来,西部地区先后发生澜沧-耿马7.6、巴塘6.7、天祝6.2级地震。震前都曾依据地电前兆短临异常特征,作过某种程度的监测预报工作,取得了较好的短临预报效果。     

大安台形变与山西运城地震

分析了１９８６年１１月山西运城地区小震群活动前大安地震台ＪＢ型水平摆倾斜仪出现的异常情况。认为异常的表现形式为大速率的倾斜变化、倾向变化及固体潮汐的严重畸变等，叙述了根据这些异常变化预报该次地震后运城地区的地震活动的情况。     

基于震例的前兆统计特征分析

依据《中国震例》（1966——1999收录的185次震例的2500多条地震活动及前兆异常资料,研究了各学科平均异常数量、空间分布范围、异常时间等统计特征及其与主震震级的关系．结果显示,地震学、形变、流体异常数量相对较多,且平均异常数量随震级增大有加速增长的趋势,前兆平均异常数量随震级的增加尤其明显．从地震学各方法来看,频次、空区、b值、条带等方法提供的异常数占总异常数量的1/2．前兆异常分布范围数倍于地震破裂尺度,形变、流体异常平均震中距随主震震级大体上呈线性增加．各类异常出现时间与未来主震震级定性正相关,即地震越大,出现的时间越早．研究结果还显示,当目标震级不高时（例如5——6级地震）,现有预测方法及手段可能不足以提供年时间尺度的地震预测依据．同时,流体和电磁等前兆学科在3年地震大形势预测研究,甚至是在年度预测研究中所能够发挥的作用,可能也不如人们所期望的那么大．本文较多震例的平均统计结果显示,随主震的临近,前兆异常空间分布向震中附近集中、收缩,同时异常数量明显增加．这一现象始于年尺度的中短期阶段而非更短时间的临震,同时本文亦未能够检测到前兆异常空间分布向外围明显的扩散过程．最后对《中国震例》前兆异常选取范围的合理性及对本文统计结果的可能影响进行了初步讨论.      

破裂带发展的扫描电镜实验研究及其对地震前兆的启示

在扫描电镜下对带割缝的大理岩试件进行了单轴压缩实验.在加载的全过程中,观察了试件表面裂纹的产生、扩展、平面分布以及断裂扩展前缘处的微裂纹在主断裂扩展前后的开、闭变化,并分析了它们与外载之间的关系.在显微照片上量测了主断裂的宽度随外载水平及测点所在部位的变化规律.在实验测定和结果分析的基础上,解释了脆性岩石材料在宏观裂纹扩展时的断裂能明显偏离线弹性断裂力学预测值的原因,提出了以标量作为岩石损伤力学中的损伤量的设想,探讨了实验结果对了解地震前兆（如大地形变和地下水位异常）可能起到的作用.将实验观察到的微破裂活动与1975年海城7.3级地震前地下水位异常做了对比分析,发现两者在时空分布方面有许多相似之处.     

文安5.1级地震前后地壳形变特征研究

应用文安地震200km范围内的定点形变观测资料,在研究断层活动性质的基础上,进一步综合分析在文安地震前后地壳形变的时空演化特征及其与地震活动的关系,结果表明：（1）部分测项在震前均出现张性或者压性转折变化,或者阶跃变化;（2）地表潮汐平面应变状态在中强地震前后表现出不同的变化特征;（3）平面应变参数曲线2011年前后发生同步转折变化,且变化幅度很大,但首都圈及附近地区并没有中强以上地震发生,可能与引发2011年3月日本9.0级特大地震的板块构造应力场变化有关。     

破裂带发展的扫描电镜实验研究及其对地震前兆的启示

在扫描电镜下对带割缝的大理岩试件进行了单轴压缩实验.在加载的全过程中,观察了试件表面裂纹的产生、扩展、平面分布以及断裂扩展前缘处的微裂纹在主断裂扩展前后的开、闭变化,并分析了它们与外载之间的关系.在显微照片上量测了主断裂的宽度随外载水平及测点所在部位的变化规律.在实验测定和结果分析的基础上,解释了脆性岩石材料在宏观裂纹扩展时的断裂能明显偏离线弹性断裂力学预测值的原因,提出了以标量作为岩石损伤力学中的损伤量的设想,探讨了实验结果对了解地震前兆（如大地形变和地下水位异常）可能起到的作用.将实验观察到的微破裂活动与1975年海城7.3级地震前地下水位异常做了对比分析,发现两者在时空分布方面有许多相似之处.     

2017年琉球群岛6级地震前佘山地震台应变观测异常

2017年5月9日琉球群岛6级地震发生前,佘山地震基准台YRY-4型钻孔应变仪的2个观测分量S₂、S₄,在M₂波潮汐因子分析中表现出明显的趋势异常。通过实地调查排除环境、气象干扰,对应变与气压观测曲线的M₂波潮汐因子γ值进行对比及量化分析,认为应变分量观测异常非环境干扰造成,应与琉球群岛6级地震发生有关。     

帕克菲尔德地震预报实验场: 2004年6级地震及其对地震物理和地震预测研究的影响

亚失稳态的研究取得一定的进展,认为加速协同化是区域整体进入准动态亚失稳阶段的标志,也是必震标志。于是,实现对孕震体亚失稳态的有效观测与识别则成为关键问题。可通过“同源前兆波”获取孕震体信息,判别是否进入亚失稳态。地震短临预测无疑是以地震预测理论、地震观测台网布阵对策以及观测仪器为基础。分析其观测难点大致可归结为5个方面：无震滑动是地震预测中的一大难点,理论模式、实验结论与观测结果很难相符,岩石蠕变破裂全过程存在地区差异,深部解耦受制约以及当前观测体系的局限等。探求了以“同源前兆波”作载体克服难点的若干对策。就当前观测台网布阵对策以及观测仪器研制提出了改进措施。     

宁夏数字地震台网观测技术系统

宁夏数字地震台网观测技术系统是国家重点建设的防震减灾基础设施项目之一,系统架构的技术特点是:台网数据处理技术先进,子台布局合理,采用光纤传输方式,实现了网络到台站、IP到仪器。台网中心采用JOPENS地震处理软件包,可支持台网数据的实时监控和汇集,结合自动和人机交互方式实现地震事件处理,数据平台初具规模。新的台网观测技术系统使测震台网的监测能力得到明显提高,由原来的银川市区M_L≥1.5,宁夏大部分地区M_L≥2.0,宁夏境内M≥2.5,提高到宁夏大部分地区能控制在M_L1.5、边缘能控制在M_L 2.0。提高了台网的地震速报能力,这些改进将在防震减灾和地震分析预报工作中发挥重要作用。