福建省固体潮学科发展研究报告



福建省固体潮学科发展研究报告

福建省地震学会

固体潮学科由地倾斜、地应变和重力固体潮等子系统构成。该文详细介绍了地倾斜、地应变、重力进行地震预测预报的基本原理及研究现状，并指出了福建省固体潮学科发展面临的挑战，最后给出了相应的战略对策。

地震 固体潮 学科发展

1 概述

地震固体潮学科是在1966年邢台大地震后逐渐形成的，从学科分类来讲，固体潮学科既属于地球物理学，又可属于大地测量学，因为这两者都包括了重力测量学，而地球潮汐或固体潮又是重力测量学着重研究的内容之一。由于大地测量学与地球物理学是密不可分的，因此在国际上就成立了国际大地测量学与地球物理学联合会。

早在1966年邢台地震之前，前苏联、日本就曾采用地倾斜仪、重力仪与伸缩仪作为检测地震前兆手段，后来美国与欧洲一些国家也曾采用这些方法作为地震前兆监测手段，也积累了一些成功案例。到目前为止，我国已建成了固体潮汐形变监测系统，这个系统是由地倾斜、地应变和重力固体潮等3个子系统构成，这样一个系统经历了3个阶段的发展。第一阶段，以装备低灵敏度、目视观测仪器（第一代）为主，第二阶段以装备高灵敏度、能清晰自动连续记录潮汐形变的仪器（第二代）为主，第三阶段则是从以模拟记录为特征的第二代仪器向数字化仪器转换为主，在实现数字化观测后，固体潮汐监测系统就可通过不同时间的采样，在一个非常宽阔的频带范围内对地壳动力学现象进行监测地表运动的方向、速度及其岩石特性的变化，从而填补了测震学与大地测量学之间频率范围的空白，有利于监测短期前兆向临震前兆演变图像，并有利于监测震后的地壳调整过程（蠕变成松弛过程）。

2 国外固体潮学科发展现状及国内外对比分析

2.1 固体潮成为国内外监测地震关注的焦点

自牛顿发现万有引力定律以后，就有国外学者试图从实验角度对万有引力定律进行实证，既然海潮涨落与月相有关，那么作为弹性地球表面必然会在月亮的万有引力作用下发生像海潮一样的涨落，地表面也会发生倾斜，重力也会发生变化。最早在深处矿井中进行了铅垂线的变化观测，由于观测精度太低，无法验证。后来发明了水平摆，水平摆实际上就是摆线放大了的铅垂摆，水平摆的旋转轴与重力铅垂线夹角越小，放大倍数越高，这种水平摆观测到了地表在月亮万有引力下发生的每日两高两低的潮汐变化。随后又研制了高精度的重力仪和伸缩仪，先后观测重力与应变固体潮，观测技术的进步又促进了固体潮理论的发展。19世纪20年代，英国人Doodson（杜森）将起潮力按照幅角数对潮汐波进行了自然分类，把起潮力位表示成振幅为常数的386个分潮波之和。在同一时期，Brouwa（布朗）给出了对某一瞬时计算杜森起潮力位的6个天文参数的计算公式，从而可以从理论值计算任何时刻的固体潮理论值，并且固体潮理论值与其观测性符合得非常好，从而坚定了人们对固体潮观测值的可靠性信心。在上世纪初，美国学者里德根据对1906年美国旧金山8.3级大地震发生前后的地壳形变测量结果，提出了弹性回跳理论。根据这个理论，当断层的相对运动导致的地壳中弹性应变能的积累达到地震应变所能允许临界点时，断层断裂产生回跳，从而引发了地震。当大地震发生后，道路会错开，铁轨扭曲，地面开裂，沉陷或隆起、冒沙、喷水等一系列地面变化会发生。根据里德弹性回跳理论，在地震之前断层会发生应变，必然会引起地面倾斜、伸缩和重力的变化，从而促使各国学者试图采用固体潮观测来捕捉地震前兆的想法。我国是在1966年邢台7.2级地震后，开始了地震形变监测，并建立了许多定点台站进行地面倾斜与重力观测，到19世纪80年代又开始了地应变观测工作。前苏联、美国与日本开展固体潮观测比我国略早一点，前苏联在处于欧亚地震带的乌兹别克、塔吉克、土库曼等地开展了倾斜固体潮观测，美国则在西部的圣安德烈斯断层地区开展了固体潮观测，日本上世纪30年代就开展了地倾斜与应变观测。上世纪80年代，在美国研究理事会所属的大地测量委员会和地震学委员会下设了地壳运动测量专业委员会，提出了一个十年规划，其任务是：“提出有关确定现代地壳运动，尤其是地震活动带地壳运动战略建议。”在该研究报告中，特别是捕捉地震短临前兆信息方面，强化了进行固体潮观测的重要性，并对如何改进观测精度，减少环境影响，进行了许多实验和理论探索。例如，空腔效应对地面倾斜与应变观测的影响。前苏联则在太阳加热效应对地面倾斜的影响进行了观测与研究，发现地面倾斜观测受气温影响会出现周日变化，在太阳的年周期影响下，会出现周年变化现象。为了避免外来干扰，地面观测转向了洞体与钻孔观测。

我国固体潮观测走在世界前列，在全国建立了一个较好覆盖的固体潮观测系统，它由倾斜、应变与重力固体潮观测组成。在一些重点台站，建立了完备的固体潮观测系统，集重力、倾斜与应变观测于一体，并同时进行气压、气温等观测。从本世纪初，由模拟观测走向了数字观测，实现了数据远程传输与数据处理。由地面转向洞体、钻孔，在时空尺度上把地壳形变观测的各种手段连成一体，可获取地壳运动的综合图像的观测，促使研究由几何学向运动学、动力学方向发展，从而使定量化研究地震前地壳形变的短临图像成为可能。我国十分重视经验总结，在上世纪80年代，开展了固体潮观测清理攻关工作，包括仪器的性能、干扰以及前兆反映，90年代又进行了实用化攻关，对前兆指标进行了研究。

2.2 固体潮综合观测技术进展

国外固体潮观测与研究大多是一种“拆零研究”，是分散地布设固体潮观测，没有把几种不同类型的固体潮观测集中到一起进行综合观测，因此其研究也是分别进行的，这可能是与他们的体制有关。因为一般是在地调局，或有关大学与研究所分列进行观测与研究，不像我们在中国地震局系统统一布署下进行。随着观测与研究的深入，发现由于地壳介质不均匀会在破裂（地震）之前出现明显的不同阶段，会出现周期不同的地形变，越接近破裂，影响就越明显。众所周知，应变固体潮为起潮力位对经纬度的二阶导数，倾斜固体潮为起潮力位对经纬度的一阶导数，而垂力则是对径向半径的一阶导数。从滤波角度看，应变固体潮相当于一个二阶微分器，实际上是一个高通滤波器，所以对短临前兆反应最为灵敏，重力固体潮相对来说是一个低通滤波器，对范围较大的异常反应较敏感，而倾斜固体潮的反应恰好位于这两者之间，因此，这三种类型的固体潮前兆在应变积累过程中会出现一种有序性，从而增加了我们判别异常前兆的可靠性。此外，这三种固体潮虽然是同源异常现象，但三者具有内在联系，它们对天体起潮力响应的潮汐因子都是与固体地球勒夫数有关，因此，可以从对同一台站三种固体潮的综合观测数据中提取震前由于应变积累出现的物性变化。从上世纪末到本世纪初，我国开始建立了一些集重力、倾斜与应变固体潮观测于一身的固体潮综合观测站，我省厦门地震台就是其中之一。由于高精度的微伽重力仪价格昂贵，一般台站除不进行重力固体潮观测外，大都同时进行了倾斜与应变固体潮观测。为了增加观测的可靠性，我国一些地区，例如四川，在一些台站已开展了三个方向的洞体应变固体潮观测，一些台站已进行了4分量钻孔应变观测，丰富了研究的内容，提高了可信度。

我国固体潮观测在规模、观测质量以及干扰排除方面都取得了较好的成绩，这缘于我国非常重视规范化管理，制定了地壳形变及前兆数字观测技术的规范，对地倾斜、固体应变及钻孔应变、重力观测台站的建设、仪表选型、布设安装、观测原理都作了详细的规定。除此以外，还定期颁布了地倾斜、洞体应变、钻孔应变及重力观测的行业标准。

2.3 固体潮数据处理方法进展

大面积地形变测量方法分为重力测量、水准垂直形变测量、水平形变测量三种。重力观测资料数据处理包括提取相邻两点的重力差（段差）、各点相对于某一点的重力值变化。垂直形变测量数据的分析计算，可以获取两点的高差及其速率变化。水平形变资料的数据处理可以获得两点的距离和方向的改变量，以及各点的坐标值及其变化。

固体潮观测处理方法，国外除一般采用波形与相位比较多外，大多采用维克尼科夫数字滤波器对固体潮观测数据进行调和分析以取得潮汐因子。潮汐因子即在某个波群频段上观测振幅与其理论振幅之比。重力与倾斜固体潮潮汐因子有一个预期的理论值。据前苏联学者研究，震前潮汐因子可能有5%的变化。我国除采用上述方法外，还特别重视观测数据的预处理，结合气象资料排除干扰，采用拉加伊（NaKai）方法对观测数据进行检验以剔除粗差，采用别尔采夫滤波方法剔除线性漂移。

3 地震固体潮学科面临的挑战

3.1 对我省地震预报工作提出严峻的挑战

天体起潮力引起的地壳形变问题归根结底是一个力学问题，通过地壳形变观测达到预报地震的目的，其理论基础可理解为地壳形变是作为弹性地球介质对力的一种响应。力是物体对物体的作用，这种作用可以是直接的，如板块间的相对碰撞和断层间的相对滑动；也可以是不接触的，如月亮和太阳对地球的起潮力。力是改变物体运动状态的原因。若是物体的运动状态发生了改变，则一定受到了力的作用。但物体受力的效果则不尽相同，或是改变了物体的运功状态，或仅是物体的形状发生了变形，或两者兼而有之。

现有形变观测方法，其观测时间尺度大致为几秒至100年，这是地壳运动的一个特殊时段，高于这一频段的是地震学研究的时段，低于这一频段的是地貌学和地质学研究的时段。几秒至100年之间各时段的地壳运动问题，就是地壳形变学科研究对象。由于观测技术的发展，现在已占有这一研究对象的一些事实，并正在不断积累事实，在有关地形变预报地震的原理、方法方面做深入的探索，为地震预报提供一个扎实的理论基础，在此基础上提出一些预报方法。毋庸讳言，地震预报是当今世界科学难题之一，与此同时，地震又是给人类造成惨剧的严重的自然灾害之罪魁祸首。正如人类面对自身的癌症一样，在没有最终弄清癌症病因之前，医生也得悬壶济世，以治疗和解除病人的痛苦。地震宛如地球的癌症，在地震机理尚未完全弄清楚之前，作为地震科技工作者，不能坐等机理完全弄清楚了才去进行地震预报，只能边监测、边研究、边预报，这完全符合我国国情。

地震预报水平的提高，从根本上说，依赖于有关学科领域研究的深入和近代技术的进步。目前地震预报仍处于以经验预报为主的阶段，预报经验的把握和应用十分重要。为此，必须要把分散的经验集中和提炼起来，以应用于地震预报，同时在预报实践工作中不断加以检验、总结和改进，以促进地震预报水平的提高。

我省地震固体潮学科目前面临着严峻的挑战，正如我国地震预报面临的情况一样，主要是：

①天体起潮力的地震触发机制还未弄清楚。虽然我们现在借助倾斜仪、重力仪及应变仪可以清晰地了解地壳在起潮力作用下是如何变形的。重力是如何变化的，对起潮力是如何引起这些变化也是清楚的，但对起潮力的地震触发机理还知之甚少，只是积累了一些经验事件。

③我省处于海峡西岸，固体潮受海潮负荷影响很大，增加了提取与识别地震前兆的困难。

④我省有些固体潮仪器运行时间较长，观测质量有所下降，有待更新。

⑤固体潮观测正处于由地面向地下观测转型，我省深井观测台站只有漳州台，应适当增加深井综合观测。

⑥固体潮观测应加快由拆零研究向综合观测研究的转型。

⑦对固体潮前兆短临前兆指标还缺乏清晰的认识。

3.2 对我省固体潮观测转型的挑战

面对固体潮观测从地面转向地下，从拆零观测转向综合观测的趋势，我省必须未雨绸缪，从现在起应从以下几个方面做好有关准备工作：

①根据地震活动水平及断层活动状态，结合地质情况，作好选址和勘探工作。

②结合我省地震监测部署，对深井综合观测项目进行调研工作，包括还要进行哪些综合观测、观测项目及欲选用仪器的性能及其技术指标。

③做好深井综合观测人员的培训工作，为日后做好技术储备。

④派出去、请进来，使观测人员了解并熟悉深井综合观测的现状与进展。

⑤对现有漳州台深井4分量应变观测井加强管理，做到观测连续可靠，并做好对观测资料的综合分析工作。

3.3 对我省固体潮分析方法研究的挑战

采用固体潮方法预报地震的原理，按国际通行说法，由于天体起潮力的触发和调制作用，当震源区的应变积累到岩石的临界点时，天体起潮力可能会触发地震发生，这就是所谓的加载和卸载原理。从震源机制看，断层发生破裂（地震）之前周期不同的地形变越接近破裂，这种现象越明显，且岩石的特性也会发生变化，从而会引起固体潮潮汐因子发生变化以及固体潮波形与相位畸变，把观测曲线与其理论曲线相比照，就很容易发现这种畸变。当然，上述两种原理仅仅是一种假设，很难得到实证。并且有些现象与在一定条件下所假设的物理和化学实验中出现重复性的现象相违背，例如有地震并一定发生在满月附近，在满月附近也不一定就发生地震，这种前兆多样性现象造成了所谓的前兆异常复杂性。

固体潮的分析预报方法大致可以归纳为波形与相位的畸变、潮汐因子的变化速率明显改变、测值发生波动以及差分判别法。倾斜固体潮由于有东西、南北2个分量，其分析方法有矢量图识别法，最大相关系数判别法。对钻孔应变，可采用面应变异常、主应变与主方向异常等来分析预报。毋庸置疑，以上方法主要是根据许多震例总结出来的，可以说是一种看图识字，其背后的物理机制，目前我们不甚了解，仅是一种统计与经验性，上升不到气象预报那样的理论高度，即根据当地的气温、气压与湿度三要素关系就可以做出较为确切的气象预报。近年来，虽然国内外在震源物理和前兆机理方面做出了很多工作，但地震毕竟发生在地下深处，又不能直接勘测，仅能依靠在地表面的观测加以反演推断。因此，目前所能得到的一些前兆模型仅能用来对一些前兆现象进行解释，但目前还不能用于地震预报。产生这种现象的原因有两个：一是大地震本身就是一种小概率事件，能捕捉到前兆的机会不多；二是观测资料中还有干扰和噪声，由于干扰噪声的鱼目混珠，使本来很微弱的前兆信息变得模糊不清甚至被淹没掉，而要严格地把它们区分开来是十分困难的。由上述诸种分析方法所发现的地震前兆具有很强的主观经验色彩，带有很大的随意性。为此，寻找“必震前兆”就成为地震工作者努力探索的目标。所谓“必然前兆”指的是这样一种前兆，一旦捕捉到了这种前兆，发生地震就必然无疑了。就“必震前兆”这个含义而言，就隐含着表征断层位移的数学物理方程的解是唯一的，是一种决定论的看法。但根据非线性理论的研究，表征断层位移的解是不确定的。因为任何初始边界条件的微小变化，都会使其解发生很大的变化，出现复杂图像。根据有关学者研究，如果岩石介质是非均匀的，在发生地震前可能会出现多种前兆变化，即所谓前兆的复杂性。就这个意义上来说，寻找必震前兆是很难办到的。这样，就不仅只观测一种异常变化，而要注意面上呈现的群体变化，即进行综合观测，可能是目前可寻找前兆的一种较好途径。

4 我省地震固体潮学科发展思路和目标

我省地震固体潮学科发展要从观测系统的投入建设与科技人员分析能力和水平的提升入手，即从硬件与软件两方面着手。

在观测系统方面，有计划有步骤地做好以下几个方面的工作：

①排除与削弱外界干扰：固体潮观测仪器精度高，对外界各种干扰（例如人工爆破、气温、气压、降雨、海潮）极其敏感，如何消除和降低这些干扰是提取和识别前兆信息的一个重要环节。

②仪器的保养与维护：有的台站仪器老化比较严重，要予以及时更换和维修。

③固体潮综合观测台网的调研工作：结合我省地震活动特性和地质构造特征，通过充分验证，做好固体潮综合观测台站的选址工作。

④深井地球物理综合观测系统仪器选型：做好深井综合观测系统仪器的选型及配套调研工作，对现有仪器的精度、性能及技术指标、价格，进行比较研究，做到心中有数。

只有做好了以上各项工作，才能在仪器装备上为我省地震固体潮学科的发展奠定坚实的技术装备基础。

在科研人员业务水平的提升方面，应有计划、有步骤地做好以下几个方面的培训工作：

①了解熟悉固体潮观测系统的原理：从事固体潮观测资料分析的科技人员，首先要清楚了解水平摆倾斜仪、连通管倾斜仪、垂直摆倾斜仪、重力仪、伸缩仪的性能和技术指标。如它们的传递函数、格值及其标定方法、数采的最高截止频率，才能对观测资料中所含的信息做到心中有数。

②熟悉并掌握有关观测资料的数据处理方法：对固体潮观测资料的数据处理，涉及到弹性力学、固体潮理论、张量分析、频谱分析、数字信号处理、时间序列分析、平差理论，省地震局的有关部门应有计划地安排现有年轻科技人员加强培训，以提高他们的学术水平和能力。

③弘扬独立思考与创新精神：在平时工作中，应提倡独立与自由思考，创造出一种学术自由的氛围，充分发挥科技人员的创新精神，以培养科技人员坚韧不拔、甘耐寂寞的科研精神。

④要了解国内外固体潮学科的进展，跟踪国内外固体潮学科的最新动态，要鼓动科技人员多思考、多阅读有关国内国外的专业文献，动手撰写论文与研究报告。

⑤在地震预报工作中，培养科技人员知难而进的攻关精神、提倡科学求真的精神与求善的人文情怀，为攻克地震预报科学难题贡献毕生。

重点战略是消化吸收国内外地震固体潮学科的最新科研成果，做到为我所用，同时做好深井观测与固体潮综合观测分析的诸项准备工作，并做好人员培训工作，为日后的学科发展研究奠定基础。

总体目标：我省地震监测建立一个固体潮深井综合观测系统，以提升监测大震短临前兆的能力和水平。目前的阶段目标是对现有的固体潮观测手段与分析资料进行整理，找出薄弱环节，明确今后工作方向。

5 我省地震固体潮学科发展的战略任务

5.1 促进固体潮监测地壳能力的提升

地震是地壳介质在构造应力作用下发生破裂的一种表现形式。应力积累需要一段时间，通常为许多年，且必然伴随着岩石的变形与应变。实验的理论研究表明，应变率的变化是在破裂之前发生的，与地震前的应变率变化一样，其时空分布较难以捕捉。

传统大地测量网和水准网的复测一般为1年甚至几年，GPS技术兴起后，大大缩短了复测周期，其采样率可提高到1分钟甚至更高，但对于大面积的地壳形变监测而言，一般复测周期都是比较长的，而绝大多数地震只能记录到几分钟。因此，在监测地壳活动方面，传统的常规测量和地震学方法在时间尺度上还存在一个空挡。有效地沟通这个空挡是通过对个别地震危险性的地壳增加大地测量的观测次数，布设全球性的长周期、超长周期地震仪台网以及发展地球物理和大地测量仪器来达到的。从理论上讲，这对测量任何时间尺度的地壳形变都是可行的，而固体潮观测则是监测大地测量与地震学两者之间的频率空挡。因此，如何提升固体潮在这个频率空挡中的监测能力是值得重视的一个战略任务。应从以下几个方面加以促进：

①目前，对我省现有固体潮观测进行重新审视，形成一个覆盖我省地震重点监测区的固体潮监测网络。

②对现有固体潮观测仪器的运行状态进行摸底，仪器是否老化、精度是否降低、运转是否稳定、仪器标定以及外界干扰情况，进行清理，发现问题及时校正。

③对近年来发生在台湾海峡5级以上的地震以及我省及其附近大于3.0级地震进行震例总结，就固体潮在地震前后的振幅和相位畸变、变化速率以及潮汐因子变化特征进行统计分析，寻找震前异常特征。

④井水位尤其是承压井水位是一个天然体应变计，可作为应变固体潮体应变观测的一种补充。井水位的观测井在我省分布远比体应变要多，应发挥井水位观测面广、点多的优势。

5.2 固体潮观测方法与地震预报指标的研究

固体潮观测判别异常及主要指标一般应从中期异常、短期异常与临震异常特征着手。中期异常是指观测值的速率变化、潮汐因子偏离正常值、地倾斜还会出现方向变化；短期异常反映在观测曲线是否出现频繁跳跃、潮汐因子不稳定、潮汐因子均方差急剧增长；短临异常因上述各类短期异常愈发展且不平衡，曲线变化愈复杂。对这些异常要采用形态法、差分法、相关分析法来提炼与研究地震指标。

6 我省地震固体潮学科发展的关键技术

6.1 提取固体潮短临地震前兆指标的方法

地震预报是当今世界性难题，目前还未攻克过关。中国地震局在上世纪80年代对固体潮观测外界干扰异常进行过清理攻关，90年代进行了实用化攻关，提出过一些预报指标，但都是经验性的统计结果，还未找到“必震前兆”背后的机理。但这些清理攻关与实用化攻关得到的某些统计结果，仍然值得我们认真研究。在这些基础上，结合我省震例情况进行研究，这是一个漫长的探索过程。

6.2 中短临固体潮指标可靠性检验方法

固体潮前兆的物理机制，涉及到什么是前兆和如何判别的问题。对出现的前兆指标，首先要对观测资料的可靠性进行检验，这与无震时期固体潮观测曲线与其理论曲线是否一致有关，在震前出现异常时，需要排除外界干扰或人为干扰。即使如此，数据变化也不能肯定就是前兆指标，还要查看附近台站的观测是否出现了类似的变化，同时，不仅是观测某台站出现的变化，还要观测附件其他台站的变化。在测向观测上，不仅只观测某类型固体潮的变化，而且要观测是否其他类型的固体潮也存在变化，最后还必须观测面上呈现的群体变化。目前，地震前兆指标远未定型，具有很强的主观经验色彩，带有很大的随意性。为此，寻找“必震前兆”指标是我们努力探索的目标。

7 我省固体潮学科发展的战略对策

7.1 引进深井综合固体潮观测技术研究

观测系统是人类感觉器官的延伸，我们借助高精度的倾斜仪、重力仪、伸缩仪与固体地球进行对话，进而发现了“深藏不露”的固体潮现象。原来固体地球也像海水一样在天体起潮力作用下发生地面倾斜、重力与伸缩变化。地球科学是一门以观测为基础的科学，观测资料的真实性，直接决定了科研和应用的成效，其理论源于观测，终于观测。地震前，固体潮呈现的前兆异常是一种叠加在固体潮波形上的短临信号。然而在工业化、信息化飞猛发展的今天，各种噪声加上地球表面效应，严重干扰了固体潮观测结果。从地面观测资料中，很难识别混杂在噪声背景下的真实固体潮信息，严重制约了地震科学的认识和发展。从上世纪末到本世纪初，美国、日本、德国先后推出了深井固体潮观测计划。

深井观测通常利用一口深井实现包括多分量应变、倾斜、重力、温度、地磁、测震等多种观测手段的综合观测系统。目前日本已经建设了多个深井地震综合观测系统，最深的可达1030米，开展了井下测震、钻孔应变、立体温度、气体、空隙压等综合连续观测。该计划的目的是建立形变观察网，既能充分覆盖板块边缘地带，了解长期的构造变化，又能以适当密度的观测点，观测局部现象。通过必要的带宽还可以观测到从孕育地震、慢地震到地震之间的应变积累以及地震之后的粘弹性松弛的蠕变现象等。国内也积极开展了深井地震综合观测技术的研究，但是目前仍处于探索研究阶段。例如中国地震局地壳应力所研制了“RZB型地壳形变深井宽频带综合观测系统”，河南鹤壁市地震局研制了深井YRY4型钻孔应变多分量应变仪。中国地质科学研究所在西藏地区开展了深井地震综合观测实验。中国地震局和科学院合作也开展了井下光纤应力应变测量的有关研究。珠海泰德公司研制了TBI-101/102型深井综合观测系统，在广州、深圳等地进行测试，取得了较好的观测数据。

我省于2011年在漳州地震台打了一口深度253米的钻孔，安装了中国地震局应力所的RZB型钻孔应变仪，其间仪器多次发生故障，至今已停测。相对于全国一些地区，如北京、上海等地，我省深井综合固体潮观测还处于待开发状态。为了促进我省地震固体潮学科的发展，我们必须引进深井综合固体潮观测系统，以先进的观测技术装备台站，迎头赶上固体潮综合观测的浪潮。应组织有关科技人员进行相关工作的调研，在固体潮综合观测站点的布设方面也必须做好规划，对综合观测系统的原理、性能及技术指标作深入的了解，为日后奠定基础。

7.2 引进冗余观测

引入深井固体潮综合观测系统，一是利用倾斜、重力、应变固体潮观测进行数据挖掘，以研究地壳介质的特性变化；二是若有一种固体潮观测数据发生异常，同时其他两种观测手段也有所反映，就可以提高前兆异常判断的可靠性。这是从综合角度考虑的，如要提高单项观测的可靠性，就必须引进冗余观测。如地倾斜观测是利用南北、东西两个方向的地倾斜值确定地面倾斜值及其方向变化，如果某一方向的观测值出现问题，我们就无法对地面倾斜变化的可靠性做出判断。若此时，我们在第三个方向也进行地倾斜观测，这时我们就可以由这三个方向的观测值组合得到三组地面倾斜及其方向变化数值，从理论上讲，这三组观测值应该近似相等。这样就提高了判别地倾斜前兆异常的可靠性。同样，对地面应变观测，若增加了第四个方向上的应变观测，就可以得到五组主应变及主方向的数值，从理论上讲，这五组数值也应该近似相等。如是提高了地应变前兆识别的可靠性。因此，目前应对现有固体潮观测台站如何引进冗余观测进行研究做出规划。

7.3 固体潮人才队伍建设

如何引进深井固体潮综合观测系统以及冗余观测都是属于具体的技术层面的问题，要做好调研规划，为其日后恰当时候和恰当的台站投入建设和安装做好准备。当然，要做好这一点，需要有充分的资金作后备，才能变成现实。一旦深井固体潮观测综合系统投入运行并产生海量的观测数据，如何对这些综合观测系统进行维护以保证系统连续可靠的运行，如何对其产生的观测数据进行数据挖掘，发现并归纳出地震前兆异常及异常指标，要做好这两个方面的工作，就要从现在开始着手培养固体潮学科人才。应联合制定人员培训计划，使现有科技人员不但要掌握固体潮原理、数据处理、软件设计方面的知识，而且要熟悉掌握倾斜、重力、应变固体潮观测仪器的原理，反映观测频域的仪器的传递函数，格值及其标定、观测精度等方面的仪器性能及其技术指标等知识。地震预报是一项非常专业化的人类科学实践，没有专门的训练，没有无法遏制的激情和持续专注的投入，没有同行不留情面地理性论辩和批判，就不可能有地震预报的进步和突破。因此，在人员培养方面，要提倡创新，并从制度上制定个人与团体的创新激励机制。在人员培训方面，还应采取派出去、请进来，使科技人员了解国内外固体潮观测研究的最新进展，跟踪国内外研究动态。平时要鼓励科技人员阅读钻研有关文献并撰写论文，做到博采众长，厚积薄发，方能在观测资料中寻找出地震前兆的蛛丝马迹，进而有所发现。相对于观测系统建设，人才队伍的培训与建设也是我省固体潮学科发展的关键因素。

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课题组成员：

1．刘序俨，福建省地震局，研究员。

2．王林，福建省地震学会，工程师。

3．王紫燕，福建省地震局，工程师。

4．郑小菁，福建省地震学会，高级工程师。