第1届地震预报国际讨论和展览会(EFC2011)概述*

2011-04-04 01:11李清河
地震科学进展 2011年11期
关键词:前兆仪器科学家

李清河

(江苏省地震局,南京210014)

第1届地震预报国际讨论和展览会(EFC2011)概述*

李清河

(江苏省地震局,南京210014)

第1届地震预报国际讨论和展览会(1stInternational Conference and Exhibition“Earthquake Forecasting”(EFC2011)是“自然巨灾和现代文明的全球性问题2011年世界论坛”(World Forum:Natural Cataclysm&Global Problems of the Modern Civilization(Geocataclysm-2011)下设的一个专门会议。Geocataclysm-2011于2011年9月19—21日在土耳其伊斯坦布尔召开。此次会议由设在德国慕尼黑的全球地质和环境变化(GEOCHANGE)国际委员会、土耳其Ondokuz Mayss大学、美国Helberg时间生物学中心、奥地利国际科学院H&E、俄罗斯科学院、巴基斯坦科学院、设在德国的科学合作世界组织、土耳其SETAC化学和工业公司、设在英国的用于地震预报的全球台网等10个国际组织或单位发起并组织。报名并提交论文的有46个国家和地区约300多人,参加会议的有30个国家200多人,反映了各国科学家对自然灾害及对现代文明影响的高度关心。此次会议除设第1届地震预报国际讨论和展览会(EFC2011)外,还有地球科学,金融、财经和国际法,宇宙-地球关系,时间生物学,公共健康问题,危机管理和通讯问题,建筑结构,生态和环境等几个专题。其中第1届地震预报国际讨论和展览会专场人数最多,报告也最多。江苏省地震局李清河研究员在会议上作了“中国郯庐断裂带苏鲁段未来可能的大震位置”(The possible position of future large earthquake on the Jiangsu-Shandong segment of Tan-Lu Fault Zone,China)的口头报告。

EFC2011提交的45篇论文覆盖了与地震和地震预报有关的广泛领域,包括理论、方法和技术,地球物理,地质,古地震统计分析,数据处理,图像模型处理,反演等,会议还有仪器展览。以下就我感兴趣的几个报告作简单介绍,更全面的资料可在网址:www.2011.geocataclysm.org上查到。

设在英国的用于地震预报的全球台网报告了近年来全球几次大地震过程中该台网记录的重力变化,显示了对这些大地震的明确的异常变化。这个台网秘书处在伦敦,数据中心在德国的法兰克福,目前布设了4个台站,分别在土耳其的伊斯坦布尔(Istanbul),阿塞拜疆的巴库(Baku),巴基斯坦的伊斯拉玛巴德(Islamabad),印度尼西亚的友格亚卡塔(Yogyakarta),仪器名为ATROPATENA。这些台站观测天然重力场在3个相互垂直方向随时间的连续变化。他们认为,地震震源能够产生构造波,这种波类似地震波,有纵波和横波之分,但传播不是球面,构造纵波传播到台站下方,对台站下面大的岩层的密度和质量产生影响,进而影响到岩石圈应力场,使得该仪器的卡文迪许平衡受到影响。仪器观测相互垂直方向的重力常数G和相对重力值Δg。类似地震仪的初动方向,不同象限的构造波压缩和拉张反映了传播方向,压缩表现为重力值为正,反之为负。相应构造横波造成岩石圈内大的岩层岩石密度在垂直于传播方向的变化,因而该仪器可记录到重力场在水平的互相垂直方向上的交变变化。这可以解释与地震有关的重力特征:重力场长期三维变化,重力的无潮汐变化,地震-重力影响,重力梯度变化等。构造波理论还可以解释和分析地震的地球化学特征,流体-地质特征,地震波和声波特征,电、磁特征等,也可对地震的长期和短期预报给出分析。该报告给出几个实例:2008年1月7日印度尼西亚的M5.9地震,2008年1月20日汤加的M6.5地震,2008年1月22日印度尼西亚的M6.2地震,2008年2月8日大西洋的M7.2地震,2008年5月7日日本本州的M6.2和M6.8地震,2008年5月12日的中国汶川M8.0地震,2010年10月25日的印度尼西亚M7.3地震,2010年1月12日的海地M7.0地震,2010年2月27日的智利M8.8地震,2010年3月8日的土耳其M6.1地震,2010年4月14日的中国玉树M7.1地震,2009年4月6日、7日、9日的意大利拉奎拉系列强地震,2011年3月11日的日本M9.0地震等一系列强震前该仪器均反映出明显的异常。从2009年8月1日到2010年11月10日,该台网对全球115次强震记录中的93%有前兆异常。会议展出了该仪器。

阿尔及利亚科学家Boughcha MS报告了1980—2004年间在阿尔及利亚北部大于6级地震的应力转换,他认为断层可分为两类,一是主断层或叫震源断层,另一类是目标断层。满足库仑破坏准则的静态应力变化可诱发地震,计算这些变化,如果为正,表明未来会有地震活动,为负则反之。由于地壳的自组织准则,故静态应力变化呈亚稳态,计算表明,1980年和1985年发生的地震区域静态应力变化为负,而正的区域发生了1989年地震。1980年、1985年和1989年发生的地震区域静态应力变化为负,另一区域为正,发生了1994年的地震。之后又发生了2003年的地震,此时前几个地震区的静态应力变化为负,新地震区的静态应力变化为正。再后,又发生了2004年地震,静态应力变化状态同前。

捷克科学家Pavel Kalenda较系统地分析了地震预报的各种方法和从事预报的组织。方法分局部和全球两种。局部方法有氡气、热异常、地震丛集、电磁方法;全球方法有钻孔应力应变、水位、应力仪、倾斜测量、断层活动量的测量、微地震活动性的测量、重力测量等。他们给出了上述方法预报地震的实例。他们还介绍了美国、中国、印度、欧洲、阿塞拜疆、日本等国活跃的预报群体。他们认为局部和全球方法各有其不同的作用,并且两者应联合使用方可奏效。

俄罗斯科学家Shamil Mukhamediev报告了强震预防问题。他认为现在还没有关于地震震源的实际可行的数学模型,也没有充分的重复实验的可能性,现在只是对现象的观测。目前用于预报方法的基本概念是积累的应力或过度能量的释放。因此,当前对强震区结构的理论研究和探测是强震预防的首要工作。

保加利亚科学家Dragomir Gospodinov提出了约束流行地震余震模型(Restricted Epidemic Type Aftershock Sequece,即RETAS),用来研究地震活动性,该模型在震级符合模型要求时,获得的未来地震震级是较可信的。

俄罗斯科学家Vadim Saltykov报告了通过二十几年对噪声观测来预报堪察加到日本一带强地震的实例。

俄罗斯科学家Soloviev VM报告了欧亚板块、北美板块和鄂霍茨海板块三联点处深部结构和地震活动性的关系。

乌克兰科学家Vitaly Starostenko通过对几次大震过程的GPS资料的分析,发现了大震前大范围的(有的达到几千千米)形变异常,认为大地震发生过程全球都会发生形变,不可把大震看成是局域事件,而地震活动性不过是这种全球尺度形变变化的表象。GPS系统使我们可以对大范围的地球形变进行观测和分析。

俄罗斯科学家Kapochkin B B报告了海洋地震和海啸的短期预报方法。他们指出,海洋强地震之前,震中到100km深的底部水量在3~4天发生变化,改变了气体成分,改变了盐的组分,但地震发生前一天没有记录到异常,在地壳呈压性之前先扩张,此刻便发生地震。而氧含量却没有变化,改变碳氢化合物的分量结构,深部流体中氧的存在和不饱和碳氢化合物是海洋地震前兆的原因。不饱和碳氢化合物能导致碳氢化合物的爆炸(地震),深部流体氧的形成也导致碳氢化合物的爆炸(地震),这便形成了海啸。

伊朗科学家Mostafa Allameh Zadeh用人工神经网络分析地震目录以认识可能发生的强震,用自组织模式识别来分析丛集地震。

印度尼西亚科学家Boko Nurdiyanto用多地球物理参数作地震预报,包括地震学前兆,地磁前兆、地电前兆、温度前兆和湿度前兆,小波分析等。类似中国的作法,各种地震前兆各有其预报作用,如2.5~3.5年前可发现地震活动性异常(中期预报),2~22天前可发现地磁异常(短期预报),2~20天前可发现电磁测深获得的磁异常,10~17天前可发现表面温度和每日湿度异常等。

我国台湾地区科学家Kuang-Jung Chen提交了关于集集地震(1999年9月21日,MW=7.6)前用复解调方法计算短周期地磁总场的振幅变化的论文,他们发现用此方法可得到3个明显周期(24小时、12小时、8小时)的模量,集集地震前两个月12小时和8小时对24小时之比有明显的变化,这3个周期的模量自1999年始到1999年8月逐渐增加,而震后该模量恢复至常值。

李清河的报告“中国郯庐断裂带苏鲁段未来可能的大震位置”(The possible position of future large earthquake on the Jiangsu-Shandong segment of Tan-Lu Fault Zone,China),从地质构造,地壳上地幔结构,大震发生的机理,1668年郯城8⅟2级大震的推测微观震中,汶川地震的经验教训等方面入手对郯庐断裂带苏鲁段未来可能的大震位置作了判定。

总体来说,参加此次会议有如下感受:

(1)地震预报是世界性难题,这已是各国科学家的共识。要实现有减灾实效的预报,还需要做长时间的艰苦努力。

(2)各国科学家都继续为实现地震预报的目标而不懈地探索,从未放弃希望。召开此次会议就是很好的证明。不仅多地震国家的科学家研究地震预报,就是地震活动水平较低的国家,如德国、英国的科学家也关注并开展此类研究。会议上提交的报告虽然还看不出有实质性突破,但科学家在不断积累经验和总结失败教训中逐步向实现预报目标靠近。

(3)设在英国的用于地震预报的全球台网给出了与目前常用地震仪器不一样的仪器,该仪器在近几年全球多次强震前均有很好的异常显示,一定程度上增加了人们对地震预报的信心。但是,我认为该仪器在如何预测地震位置、震级上可能还有很长的路要走。

(4)很多科学家都认识到,单纯就表像分析难以实现地震预报,必须从空间到地面,深部三维观测,方可能获得更真实更全面的信息,对大地震的预报,视野要宽广,要站在全球角度观测和分析,局部信息和前兆可能不一定能认识大地震过程及前兆。要特别重视地球深部结构的探测,使预报建立在对更真实的地球内部结构认识的基础上。

(5)本次会议带有较强的区域特点,与会较多的科学家来自欧洲和中、西亚等国,美国和东亚的科学家较少。由于代表中使用俄语的较多,会议特安排了英俄语互译。

(6)从扩展视野、增加交流角度看,中国地震局从事地震预报的科研人员应多参加此类国际会议,既可以了解各国的进展,也可以展示我们的研究成果。

N27,P315;

D;

10.3969/j.issn.0235-4975.2011.11.007

2011-10-10。

国家自然科学基金40974031,江苏省科技发展项目BE2009691资助。

(作者电子信箱,李清河:qh_li2005@163.com;liqh2001@gmail.com)

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