我国地震短期前兆特征和预测方法概述

李昆

（哈尔滨市应急救援保障中心，黑龙江 哈尔滨 150010）

一、地震预测难点

第一，是地球的不可入性。我国大多数破坏性强震震源位于地表以下10～20 千米或更深，而现今地震观测仪器布设深度绝大多数在地表以下1000 米之内，国际上最深的科学深钻达到10 千米左右。这种观点认为地震预测的困难在于观测的传感器不能达到震源处。

第二，是地震为小概率事件。主要是指一次大地震发生之后距下一次同一构造部位再次发生大地震的时间间隔（即复发周期）较长，板块边缘强震周期为几十至几百年，我国东部8 级地震复发周期为数千年至一万年，而地震事件仪器记录最长积累时间仅有100 余年，很多地球物理观测仅有几十年，地震前兆异常样本太少难以归纳出可信的规律认识。

第三，是地震预测实验困难。困难在于室内实验样本太过简化，实验结论的实际可参考性低；野外实验区面积大，7 级以上地震震源体达到几十至几百千米，实验场区应为震源体尺度的几倍，要在未来地震危险不确定的地区大范围、长时间地持续投入大量人力、财力是非常困难的

二、常见的震前预报方法

（一）地电异常

地电异常是地震预报和监测的科学方法之一。地震监测预报实例表明，地电阻率异常的确定是以正常值为基础的。当局部电阻率月平均值、五日平均值、日平均值与正常值的偏差大于1.5%，且偏差大于正常值的3 倍时，即可判定地电阻率异常。正常值的确定是选取连续非地震周期内小于1.5%的地电阻率月平均值（最大值与最小值之差与平均值之比）的平均值。

地电异常的主要表现特征是电阻率的异常升降。对甘肃省5 级以上地震临震地电异常的研究表明，地电异常的震级范围为67～360km，电阻率异常发生与地震发生的间隔时间为20～210d。

利用地电阻率进行地震预报时，应避免、消除或有效抑制某些干扰因素。结果表明，低阻观测的有利条件是：地下介质的电性结构中不存在浅层高阻屏蔽层，大部分供电电流能流向勘探范围内的地壳深部介质；第四系覆盖层厚度应适当不宜过大，下伏岩石以粘土为主；地下水动态变化幅度越小越好；地电监测周围无干扰电源；无干扰电源；测区无地表灌溉；在一定的监测范围内无金属埋藏；测区内无泵井。一般来说，增加勘探深度（不小于300m）可以将季节性干扰降低到2%以下。

（二）异常地声

地声异常特征是判断地震前兆的重要方法之一。地声是地壳介质破裂引起的，孕震活动常伴有明显的地声异常。

在地震孕育和发生过程中，地壳深部岩体的压应力随着时间的推移逐渐增大。当岩石中的压应力超过一定的临界值时，岩体中的裂缝就会扩展产生新的裂缝。在大范围的岩体中，会出现局部范围的前期断裂破坏。岩体局部裂隙的产生和扩展会产生声发射现象。通过对岩体声发射强度和频率的专业研究，掌握岩体声发射与地震过程的相关性，从而确定地震活动区，加密活动区内的声发射监测点。通过对监测资料的分析比较，为地震短临预报提供科学依据。

（三）地下水异常

1.地下水异常集中分布区域、异常时间与地震

地下水宏观异常与地震活动密切相关，且都集中在活动断裂带。研究发现，当地下水异常的空间形成与已知构造带一致时，应注意这些构造带的相关部位可能是未来地震的震中。通常异常数量多、密度大的地区容易成为震中地区。

震前平均天数49 天，震前平均天数12.7 天。脉冲振荡、自流涌出和下降异常往往是临震的重要信号。异常变化率和振幅的急剧增加是地震临震的重要标志。

2.地下水范围异常及量级

研究表明，地震的震级通常与地下水异常范围有关。如5、6 级地震地下水异常范围在300 公里以内；6、7 级地震地下水异常范围在600 公里以内；7 级以上地震地下水异常范围在1000 公里以内。在大震前，地下水常出现涌水等严重异常变化，但在中强震前很少出现。此外，7 级及以上大地震常有连续几年的趋势异常，6、7 级地震有一年左右的趋势异常，6 级及以下地震常无趋势异常。震级越大，震前出现的异常井、泉越多。特别需要指出的是，区域异常时空转移是7 级及以上大地震的标志，这种转移现象在7 级及以下地震中比较少见。

（四）地震前动植物的异常行为

1.震前常见动植物行为异常特征

中国科学院动物研究所上世纪70 年代进行的一项调查显示，58 种动物在地震前的异常行为反应与地震有关。此外，研究还发现，穴居动物（如蛇、老鼠等）比地震前地面上的动物更敏感，小动物比大动物更敏感。

通过对蜥蜴和蛇的比较研究，发现蜥蜴具有超强的超声波听觉，其声程可达100khz，而蛇具有较强的低频振动接受能力。由于其特殊的神经系统，蜥蜴在地震前对电磁场和地磁非常敏感。地震前，蜥蜴经常离开洞穴。

2.地震前动物行为异常的时间特征

通常在地震前一天，动物表现出异常行为。根据1976 年唐山地震和辽宁海域地震的观测，动物的异常行为在地震前一天达到最大值。发现震前各种动物异常的发生时间相对集中，且主要集中在震前一天。而震前一天动物行为异常的频率更集中在震前11 小时，动物行为异常的平均时间约为2.7 小时。

3.动物行为异常的区域分布

地震前，动物行为异常的区域分布不均匀。异常动物行为的分布与未来地震发生地区的构造及相关活动断裂的走向、交汇点、拐点和端点有关。动物行为异常的区域分布与未来地震的极端地震区或高烈度区有关。1976 年唐山大地震中，约70%的动物异常分布在7 度以上的区域，且在震中、相关断层及其交汇区附近分布更为密集。

（五）云异常

据《隆德县志》记载，1622 年固原7 级地震是根据云异常预报的。日本7.8 级地震也是由地震云异常预测的。由于云异常对外界环境的敏感性，利用地震云异常进行地震预报一直存在争议。

寿忠浩和王斌利用地震云异常成功地预报了地震。该理论认为，应力引起地壳的摩擦、运动和破裂，产生大量热量，使地下水变成蒸汽，沿裂隙上升到地表凝结成云。这种云冷却后主要集中在震中及周边地区。这种云与其它云相比具有明显的异常特征。此外，杜乐天的云异常理论认为，地球内部存在大量高压气体（CO2、H2、CH4 等），这些气体在溢出地球表面后，使地表温度升高。随着地表热流的上升，云顶变薄，形成云异常。这一理论已在台湾东部海域6.0 级地震（2004 年1 月26 日）的地震活动中得到证实。

通过多年的观测，寿忠浩得到如下结论：从地震云出现到地震发生的最长时间为103 天，平均时间为30 天。另外，地震云尾部指向震中区域，但由于地震云的漂移受风向、风速等外部因素的影响较大，利用地震云尾部确定震中存在很大的不确定性。

王斌等对地震云进行了观测，发现震前地震云的异常时间一般多分布在震前几个月，但只有在地震发生的地方，地震云才会反复出现。另外，在判断地震云的震级时，影响震级的主要因素是云区的大小和云的时间周期，震级与二者成正比。

（六）异常温度

利用卫星遥感技术监测大气变暖现象进行短期地震预报，在我国取得了一定的科学成果。地震前，特别是大地震前，震区活动震中附近地区的气温有明显的增温现象，这主要是由于地壳运动使地球高温沿地壳裂缝向地表转移所致。另外，随着地震发震时间的临近，地壳裂缝一般沿震中区延伸，导致地壳向地面的温度传递区域向震中及附近地区移动。根据这一区域扩展异常可以判断未来的地震爆发区域。

李勇等研究了汶川地震发生时间段的温度，认为判断震级的因素包括异常温度的最高值、最高温度区的面积和背景温度值，根据对汶川地震的研究，汶川地震前有3 次地温异常升高，汶川地震前的异常温升持续了13天，异常温升高达10℃。汶川地震前，周边地区气温出现异常幅度，总体趋势是震区降温幅度由北向东减小。

结论

在地震预报过程中，任何一种预报方法都不是绝对的，其异常特征也会受到其他外部因素的干扰。因此，在地震预报中，应综合考虑外界干扰因素，综合各种预报要素的判断，联合运用各种方法，以达到单一异常与地震活动的关系，使时间，地震前的地点和震级可以更准确地预测。