角線空間
吾生也有牙，而雉也無牙，以有牙碎無牙，耶～！但是要記得刷牙，否則會有蛀牙，蛀牙導致無牙，無牙則置身碎於有牙之險境。。。
正文
來源：http://www.cea.gov.cn/kewei/shownew.asp?new_id=38&sort_id=14
更新日期：2005-4-25 17:40:44
檢索日期：2008-5-26
我國地應力觀測與地震預報
謝富仁 邱澤華 王 勇 蘇愷之
（中國地震局地殼應力研究所）
一、發展曆史
我國是最早開展地應力連續觀測並將其用於地震預報的國家。1962年3月19日廣東新豐江6.1級地震後,由廣東765地質大隊和第八物探隊共同組成廣東新豐江地震隊，同時組建了廣東新豐江試驗觀測站。1965年黃力生出任站長,在坑道內試驗性觀測,進行水平向電感地應力測量,取得了一定的經驗。1966年3月8日發生了邢台6.8級大地震,整個華北及鄰近地區強烈有感.邢台震區房屋倒塌嚴重,人民生命財產遭受巨大損失。黨中央,國務院高度重視。李四光教授提出了用電感法地應力測量進行地震預報研究的思路。3月15日急速在邢台地區建立了隆堯應力站，由地質部地質力學所廖椿庭同誌負責，開始了第一個鑽孔電感地應力測量，3月21日邢台發生7.2級強烈地震,位於極震區的隆堯電感地應力測量已取得了六天寶貴的資料，1966年6月由地震地質大隊派出朱英樞、劉紹興、蔡火片、吳已讓等同誌正式開始了隆堯站地應力觀測。李四光教授根據電感地應力測量前兆觀測的實踐和電感應力套芯法的實測,確定地殼裏確實存在地應力,用電感地應力測量法能測到地應力的變化,其後在隆堯應力站進行了不同深度,不同尺寸(大小框架)的電感地應力測量。同時也利用鋼弦法、超聲波法、電阻片法等不同方式進行地應力測量試驗,力求選取最佳方式測量地應力變化。
在此後的短短的幾年之內，地震地質大隊在國內十三個省市區建立了三十九個地應力觀測站。為了更好的促進地震事業的發展,發揮中央和地方兩個積極性,根據中央地辦的指示精神,地震地質大隊於1972年元月1日將除隆堯站、昌平站、三河站以外的所有台站移交地方政府管理。
1975年初,地震地質大隊決定在北京海澱區溫泉村建立地應力綜合試驗觀測台。相繼開展了壓磁式地應力觀測和電容式、體積式、水聲、井溫、土層體積式、水位、測震等7項實驗性觀測，為地應力新方法的研究提供了寶貴的觀測依據（該台1981年撤銷）。
1984年經國家地震局批準,在昌平站的基礎上建設我國地應力標準台,增上了五種高精度第二代鑽孔應變儀，實現了“觀測、研究與預報”相結合的設想。
八十年代後期開始，我國先後研製成功五種鑽孔應變儀，其性能經鑒定達到國際先進水平。我國研製的體積式和分量式兩種鑽孔應變儀的觀測資料表明，它們能紀錄到清晰的鑽孔應變固體潮汐、地震應變波、同震應變階。紀錄結果的理論固體潮汐分析結果表明，它的觀測應變精度不低於10-9。壓容應變儀各受力元件與不受力的懸空元件的紀錄資料表明，它的日漂移通常低於10-8甚至可達10-10，儀器的年漂移小於10-7。體應變儀的固體潮觀測精度已與硐室石英伸縮儀相當，有的已與重力儀的資料相當，即潮汐因子的中誤差已達10－9的水平。
目前我國有41個用於地震預報的地殼應力應變連續觀測站，46套鑽孔應力應變儀器在運行。其中除16套壓磁應力計屬於中等靈敏度的應力觀測儀器外，其餘30套均為高靈敏度的鑽孔應變儀，包括19套體積式應變儀和11套分量式應變儀。這些台站分布在全國11個省市，大都位於地震多發地區。在多年的觀測中，積累了大量的應力應變隨時間演化的資料，包括豐富的地震前兆信息，各級分析預報人員據此進行了多次成功的預報。由於台站密度過稀，這些資料隻能作為前兆觀測手段之一予以利用，還遠不能滿足應力場變化研究的要求。
二、預報實例
1. 我國第一個研究和進行地震預報的地應力中心實驗觀測站
隆堯台台址是由原地質部部長著名科學家李四光先生選定的。他經過實地考察和地質力學理論分析認為：隆堯堯山的出現不是孤立的，而是地下構造體係突出地表的部分，在這個地方可以觀測到構造體係的地應力活動。隆堯台距1966年3月8日河北隆堯6.8級地震震中約10餘km，附近是采石埸和石灰廠。隆堯地應力觀測台始建於1966年3月15日。最初測孔深約2m，安裝了一套三分量壓磁應力元件夾角互為60進行地應力觀測。
隆堯台建立不久，據周恩來總理的指示，當時的大隊黨委書記朱林青曾親自指揮了排除幹擾的攻關工作。隆堯台地應力觀測曲線的說明刊登在當時（1966年）國務院秘書廳編印的《簡報》上，並上報中央。1966年3月下旬的一個晚上，周總理接到了隆堯台地應力觀測曲線下降和其它網點報來的異常信息，經與李四光部長研究後確定在震區發布預報。結果於當晚，在邢台老區發生了6級多地震。這是我國第一次發布地震臨震預報的嚐試，並獲得成功。
2. 1976年上半年，地震地質大隊根據華北地區的地應力觀測，形變測量及土應力的異常反映，結合京津地區的地震地質條件，多次進行會商，並於7月14日向國家地震局提出了預報意見：
時間：1976年7月20日左右；1976年8月5日左右
地點：（1）集寧-繁峙-涿鹿-張家口一帶；（2）寶坻-樂亭-及渤海地區
震級：5級左右
結果於1976年7月28日在唐山發生7.8級地震。青龍縣政府據此預報意見和其他單位的異常分析預報意見組織全縣群眾搬出住房，產生了地震時人畜傷亡很少的減災效果。
3. 新疆鑽孔應變觀測始於1984年，曾先後在烏什、庫爾勒、烏魯木齊、石場、克拉瑪依等地建立台站，至今已有20年的觀測資料。使用儀器為中國地震局地殼應力研究所研製生產的RZB-1型分量式鑽孔應變儀。自觀測以來的20年間經曆了5級、6級、7級乃至8級地震。在部分強震前，鑽孔應變儀記錄到了清楚的異常，以此為依據震前曾做出了較好的預報。
1985年以來，新疆境內發生6級以上強震及鄰區發生7級以上強震30次，在19次地震前記錄到明顯異常，占63%。其中，天山地震帶上有17次地震，有明顯的地震前兆記錄的13次，占76%，鑽孔應變台站均分布此帶上，對地震的震前異常記錄效果更好；昆侖山地震帶上有9次地震，其中5次地震前記錄到應變異常，占56%。阿勒泰地震帶上有4次地震，均無異常記錄。可見鑽孔應變的映震能力是比較強的。
根據應變異常特征，震前提出預報意見的12例，占全部30次地震數的40％。震前提出明確的預報意見且預報正確的僅8例，占全部30次地震的27％，占天山地震帶17次地震事件的47％。占有異常地震數的42％。
此外，鑽孔應變觀測在四川、甘肅、吉林等地區的地震預報中亦發揮了十分突出的作用，取得了明顯的減災效益。
三十多年的地震預報實踐表明：鑽孔應變觀測在地震預報中是有效的；觀測的物理量是清楚的；在特定構造區域對地震預測的監控能力是較強的。
三、我國地應力觀測麵臨的主要問題
盡管我國地應力觀測預報地震起步較早，也取得一些令人興奮預報結果，但由於曆史的原因，這一方法手段並沒有得較好的發展。相對其他監測手段，地應力觀測技術的發展受到明顯的製約。麵臨的主要問題包括：
1. 我國的地應力測量缺乏統一布局，分布比較零散，測量深度較淺，因而不能滿足研究區域應力場空間分布的要求。
2. 用於地震預報的應力連續觀測台站數量稀少，各個台站測量的結果不能形成連續的變化場。
3. 需要在統一的規劃下開展對全國和一些主要構造塊體中應力場的空間分布進行深入的研究。
4. 需要深入係統地開展應力場理論與地震發生機理之關係研究。
四、國際發展現狀
以科學研究為目的的地應力原地測量工作在國外，特別是日本和美國開展得相當廣泛。在日本，為進行地震預報基礎研究所做的地殼應力測量始於1978年前後，直到現在一直將地應力測量納入地震預報計劃。在東京附近的首都圈及關東東海地區主要是由國立防災研究所和地震調查所實施，而西部則主要以京都大學為中心聯合各大學進行，主要負責關西地區。
從1978年開始，東西日本每年大約各進行2至3個測點的原地應力測量。近二十年來在全日本大約進行了近100個測點的應力測量。測量的最大深度為2000米（足尾）。從1978年開始，日本還進行了應力變化的觀測，應力變化可通過反複測量或連續觀測得到。田中豐等1978年以來對平本礦山及寶殿測點進行了多次重複測量。並討論了根據地殼應力變化、地形變觀測結果預測大地震的發生。1995年阪神地震以後，以經驗分析為主要手段的傳統地震預測方法受到嚴峻的挑戰，輿論對應力測量更加重視。近年來僅在震中區的淡路島及神戶附近，就在13個1000米左右的鑽孔中進行了應力測量工作。
美國也早已將地殼應力測量納入地震預報觀測計劃，從七十年代初期，美國地質調查局（門羅帕克）就在加利福尼亞的聖安德烈斯斷裂附近應用水壓致裂法進行了一係列的原地應力測量。斯巴爾（Sbar）采用應力解除法也在聖安德烈斯斷裂帶附近進行了原地應力測量。美國在洛杉磯附近進行的3500米深鑽孔的科學深鑽計劃也將水壓致裂原地應力測量作為重要的研究項目之一。通過這一係列的原地應力測量，佐巴克等討論了聖安德烈斯帶斷層係的應力狀態。佐巴克等為研究水庫誘發地震還在南卡羅萊納州蒙蒂西洛水庫附近的兩個1100米深井中進行了原地水壓致裂應力測量，並根據應力測量結果討論了該地誘發地震的成因、發展趨勢、震級大小等。經近二十年的實踐，證明他們的認識是正確的。
從七十年代開始日本美國等國家在地震前兆監測中廣泛使用了鑽孔應變連續觀測。日本於1974年在首都圈安裝了31套鑽孔體應變計，並配有先進的數據傳輸和記錄分析係統。這一局域台網自投入運行至今從未間斷。自八十年代初開始，將小震活動與體應變變化速率兩項作為首要的短臨預報判據。日本對鑽孔應變儀的研製工作自八十年代初至今未曾間斷。防災研究所的阪田正治博士於八十年代中期研製成功三分量應變計，現已在首都圈安裝5套，並在此基礎上研製了井下綜合觀測儀（IBOS)，內含應變、傾斜、溫度等多種觀測儀器，井深達近千米，至1996年已安裝3套。東京大學防災研究所的石井博士於九十年代初研製出小型化電容應變儀，至1996年已安裝15套。防災研究所的阪田正治目前正與俄羅斯激光研究所共同研製激光式鑽孔應變計，將安裝在1000 米或更深的鑽孔中。
阪神地震後日本大大增強了地震預報計劃的力度，將在全國建設1000 多個包括連續應變觀測在內的前兆觀測台站（重點地區間距為20-30 公裏，一般地區 30-50 公裏），並加緊實施在首都圈安裝13個深孔（1-2千米）綜合觀測裝置。為了完善東京四周的觀測網，將在日本海中布設裝備寬頻帶地震儀、電磁波觀測儀及體應變儀的海底觀測網絡，儀器將安裝在海麵下2 公裏（水深1公裏，岩層1公裏）的鑽孔中。日本海溝的地震耦合係數較小，即有相當部分的板塊間運動是以非地震的方式實現的，同時安裝的地震計和應變計將能更好地對地震及非地震行為同時進行觀測。
美國目前在加利福尼亞的5個地區（主要是沿聖安德烈斯斷層）共安裝了26套鑽孔應變計，鑽孔深度在117至324米。高頻率采樣信號在當地存儲，10分鍾采樣的信號通過衛星傳輸到門羅帕克公園地調局進行實時顯示和分析。美國國家自然科學基金會和美國聯邦地質調查局新近開展的“板塊邊界觀測計劃”（PBO），亦是通過加密GPS觀測網與布設175個鑽孔應力應變觀測相結合，了解板塊邊界上地震活動時地殼應力應變的變化狀況。
此外，冰島的Crampin教授利用剪切波分裂中微裂紋的幾何變化效應，提出了“應力預報”地震的方法，並用這種方法成功的預報了冰島西南部Mb≈5級地震的震級和時間的預報。Crampin教授還提出應力監測台網可以像氣象台網進行天氣預報和風暴預測那樣進行地震預報的構想。
目前世界範圍的鑽孔應變連續觀測，除記錄到了震時應變波應變階外，還捕捉到了一些與地震相聯係的異常應變事件、斷層蠕變及慢地震信號等，為研究斷層力學行為、地震成核過程及震源機製等提供了有用的資料。但是迄今為止台站數量還較少，沒有形成真正的觀測網絡，還不能滿足地震研究的需要。
五、發展構想
地震預報是世界難題，但地震不是不可預報的，我國在地震預測方麵具有長期的積累，業已建立了經驗性的預測體係。在這一體係的指導下，成功地預報了海城7.3級地震(1975)，這是人類曆史上第一次具有科學意義和明顯社會效益的強震預報；同樣是在這一體係的指導下，對唐山7.8級地震(1976)卻沒有做出成功的預報。這兩次地震的預報成功與失敗，反映了目前國際經驗性地震預測研究的水平。由此暴露出來的突出問題是：一是缺乏高質量、有效的、足夠數量的反映地震前兆信息的觀測數據；二是對地震發生的機理認識不清；三是沒有建立一個科學的預測預報地震的思路。
解決地震預報問題關鍵首先是需要有一個科學的思路，在科學思路指導下，利用先進的科學觀測技術，捕捉地震發生前的各種征兆。地震是岩石圈斷裂在構造應力作用下突發失穩的結果，岩石圈是地震孕育和發生的母體，地震則是岩石圈動力作用的表現方式之一。“地震之所以發生，是地殼某地點的岩體或岩層劇烈變形，這個變形總得有力的作用才有可能發生。我們很難設想，這個力來自幾百分之一秒這一瞬間，他總得有一個逐步加強的過程，即積累過程”，大量科學觀測與研究證明李四光教授的這一想法是正確的。盡管，地球是一個具有自組織臨界性的複雜臨界係統，臨界性使對臨近大地震發生時間、震級和位置的確定性預測相當困難，但對一定震級能量釋放來說，大地震不可能發生在沒有足夠應力積累的地區。既然存在構造應力積累、集中、加強的過程，就應該在地震危險區布設應力監測台網，尋找和確定當前地應力的集中區，並追蹤地殼應力狀態的變化，從而做出具有物理依據的判斷。當然，地震現象也十分複雜，需要多學科聯合攻關。就地震預測而言，還需要搞清震源結構特征、地震孕育與發生的複雜過程，還需要研究地震過程中地應力變化的規律，不斷提高我們監測地應力的能力，尤其需要提高捕捉深部震源區應力變化信息的能力。
地震預測是一門以觀測為基礎科學，需要建立在具有獲取高質量、連續的、係統的、足夠數量的反映地震前兆信息的觀測數據能力基礎上。因此合理的布設台網，在科學思路指導下上哪些觀測手段，就顯得尤為重要，而不是一有項目，就一窩蜂上各種手段，結果是那種方法都得不到係統的發展，地震預報的科學含量未獲增加。在此建議：地震觀測台網的布局要強調科學性，不能片麵追求覆蓋麵，台站之間距離過大，台站手段不配套，觀測資料缺乏互相對比，無法驗證其可靠性，物理意義說不清楚，導致地震預測隻能停留在經驗性的水平上。我國應盡快發展由鑽孔應變和GPS連續觀測組成的應力應變觀測係統，選擇重點地區建立應力應變監測網，動態產出應力應變場圖像，並綜合其他學科的觀測與研究結果，建立具有物理意義和預測功能的地震災害分析模型，實現具有物理基礎的數值地震預報，為國家的防震減災事業做出我們應有的貢獻。
地震預測是一門探索性很強的科學，因此開展地震預報試驗場工作十分必重要。我國是一個大陸地震十分活躍的國家，是開展地震預測研究理想地區。選擇中國大陸典型地震構造區，通過綜合探測，剖析發震構造，測量應力狀態，觀測震源區物理化學變化，建立地震綜合觀測及預測預報試驗場區，研究強震孕育機理，預測地震危險性。必須重視觀測資料的對比，這是科學性的具體表現。一方麵要注意同一台站不同儀器觀測資料的對比，更要注意不同台站相同儀器觀測資料的對比。國外一些重要事實（例如慢地震）的發現，都是有兩個以上觀測點的相同儀器同時觀測到的，因而具有說服力。這要求台站距離近，最好為數公裏～幾十公裏。建設實驗場是實現對比觀測的一個重要方式，比較成功的例子是日本氣象廳利用美國Sacks-Evertson應變儀在東海地區建立的高密度應變觀測網，已經初步實現了在台站之間觀測資料可比基礎上繪製體應變變化等值線圖，在地震前兆研究方麵取得了有意義的成果。建設實驗場，一方麵解決台站觀測代表範圍的問題，另一方麵也可以探索直接研究地震前兆的變化圖象。關鍵是密度要足夠高，可以借鑒日本的實踐經驗。
更新日期：2005-4-25 17:40:44
檢索日期：2008-5-26
我國地應力觀測與地震預報
謝富仁 邱澤華 王 勇 蘇愷之
（中國地震局地殼應力研究所）
一、發展曆史
我國是最早開展地應力連續觀測並將其用於地震預報的國家。1962年3月19日廣東新豐江6.1級地震後,由廣東765地質大隊和第八物探隊共同組成廣東新豐江地震隊，同時組建了廣東新豐江試驗觀測站。1965年黃力生出任站長,在坑道內試驗性觀測,進行水平向電感地應力測量,取得了一定的經驗。1966年3月8日發生了邢台6.8級大地震,整個華北及鄰近地區強烈有感.邢台震區房屋倒塌嚴重,人民生命財產遭受巨大損失。黨中央,國務院高度重視。李四光教授提出了用電感法地應力測量進行地震預報研究的思路。3月15日急速在邢台地區建立了隆堯應力站，由地質部地質力學所廖椿庭同誌負責，開始了第一個鑽孔電感地應力測量，3月21日邢台發生7.2級強烈地震,位於極震區的隆堯電感地應力測量已取得了六天寶貴的資料，1966年6月由地震地質大隊派出朱英樞、劉紹興、蔡火片、吳已讓等同誌正式開始了隆堯站地應力觀測。李四光教授根據電感地應力測量前兆觀測的實踐和電感應力套芯法的實測,確定地殼裏確實存在地應力,用電感地應力測量法能測到地應力的變化,其後在隆堯應力站進行了不同深度,不同尺寸(大小框架)的電感地應力測量。同時也利用鋼弦法、超聲波法、電阻片法等不同方式進行地應力測量試驗,力求選取最佳方式測量地應力變化。
在此後的短短的幾年之內，地震地質大隊在國內十三個省市區建立了三十九個地應力觀測站。為了更好的促進地震事業的發展,發揮中央和地方兩個積極性,根據中央地辦的指示精神,地震地質大隊於1972年元月1日將除隆堯站、昌平站、三河站以外的所有台站移交地方政府管理。
1975年初,地震地質大隊決定在北京海澱區溫泉村建立地應力綜合試驗觀測台。相繼開展了壓磁式地應力觀測和電容式、體積式、水聲、井溫、土層體積式、水位、測震等7項實驗性觀測，為地應力新方法的研究提供了寶貴的觀測依據（該台1981年撤銷）。
1984年經國家地震局批準,在昌平站的基礎上建設我國地應力標準台,增上了五種高精度第二代鑽孔應變儀，實現了“觀測、研究與預報”相結合的設想。
八十年代後期開始，我國先後研製成功五種鑽孔應變儀，其性能經鑒定達到國際先進水平。我國研製的體積式和分量式兩種鑽孔應變儀的觀測資料表明，它們能紀錄到清晰的鑽孔應變固體潮汐、地震應變波、同震應變階。紀錄結果的理論固體潮汐分析結果表明，它的觀測應變精度不低於10-9。壓容應變儀各受力元件與不受力的懸空元件的紀錄資料表明，它的日漂移通常低於10-8甚至可達10-10，儀器的年漂移小於10-7。體應變儀的固體潮觀測精度已與硐室石英伸縮儀相當，有的已與重力儀的資料相當，即潮汐因子的中誤差已達10－9的水平。
目前我國有41個用於地震預報的地殼應力應變連續觀測站，46套鑽孔應力應變儀器在運行。其中除16套壓磁應力計屬於中等靈敏度的應力觀測儀器外，其餘30套均為高靈敏度的鑽孔應變儀，包括19套體積式應變儀和11套分量式應變儀。這些台站分布在全國11個省市，大都位於地震多發地區。在多年的觀測中，積累了大量的應力應變隨時間演化的資料，包括豐富的地震前兆信息，各級分析預報人員據此進行了多次成功的預報。由於台站密度過稀，這些資料隻能作為前兆觀測手段之一予以利用，還遠不能滿足應力場變化研究的要求。
二、預報實例
1. 我國第一個研究和進行地震預報的地應力中心實驗觀測站
隆堯台台址是由原地質部部長著名科學家李四光先生選定的。他經過實地考察和地質力學理論分析認為：隆堯堯山的出現不是孤立的，而是地下構造體係突出地表的部分，在這個地方可以觀測到構造體係的地應力活動。隆堯台距1966年3月8日河北隆堯6.8級地震震中約10餘km，附近是采石埸和石灰廠。隆堯地應力觀測台始建於1966年3月15日。最初測孔深約2m，安裝了一套三分量壓磁應力元件夾角互為60進行地應力觀測。
隆堯台建立不久，據周恩來總理的指示，當時的大隊黨委書記朱林青曾親自指揮了排除幹擾的攻關工作。隆堯台地應力觀測曲線的說明刊登在當時（1966年）國務院秘書廳編印的《簡報》上，並上報中央。1966年3月下旬的一個晚上，周總理接到了隆堯台地應力觀測曲線下降和其它網點報來的異常信息，經與李四光部長研究後確定在震區發布預報。結果於當晚，在邢台老區發生了6級多地震。這是我國第一次發布地震臨震預報的嚐試，並獲得成功。
2. 1976年上半年，地震地質大隊根據華北地區的地應力觀測，形變測量及土應力的異常反映，結合京津地區的地震地質條件，多次進行會商，並於7月14日向國家地震局提出了預報意見：
時間：1976年7月20日左右；1976年8月5日左右
地點：（1）集寧-繁峙-涿鹿-張家口一帶；（2）寶坻-樂亭-及渤海地區
震級：5級左右
結果於1976年7月28日在唐山發生7.8級地震。青龍縣政府據此預報意見和其他單位的異常分析預報意見組織全縣群眾搬出住房，產生了地震時人畜傷亡很少的減災效果。
3. 新疆鑽孔應變觀測始於1984年，曾先後在烏什、庫爾勒、烏魯木齊、石場、克拉瑪依等地建立台站，至今已有20年的觀測資料。使用儀器為中國地震局地殼應力研究所研製生產的RZB-1型分量式鑽孔應變儀。自觀測以來的20年間經曆了5級、6級、7級乃至8級地震。在部分強震前，鑽孔應變儀記錄到了清楚的異常，以此為依據震前曾做出了較好的預報。
1985年以來，新疆境內發生6級以上強震及鄰區發生7級以上強震30次，在19次地震前記錄到明顯異常，占63%。其中，天山地震帶上有17次地震，有明顯的地震前兆記錄的13次，占76%，鑽孔應變台站均分布此帶上，對地震的震前異常記錄效果更好；昆侖山地震帶上有9次地震，其中5次地震前記錄到應變異常，占56%。阿勒泰地震帶上有4次地震，均無異常記錄。可見鑽孔應變的映震能力是比較強的。
根據應變異常特征，震前提出預報意見的12例，占全部30次地震數的40％。震前提出明確的預報意見且預報正確的僅8例，占全部30次地震的27％，占天山地震帶17次地震事件的47％。占有異常地震數的42％。
此外，鑽孔應變觀測在四川、甘肅、吉林等地區的地震預報中亦發揮了十分突出的作用，取得了明顯的減災效益。
三十多年的地震預報實踐表明：鑽孔應變觀測在地震預報中是有效的；觀測的物理量是清楚的；在特定構造區域對地震預測的監控能力是較強的。
三、我國地應力觀測麵臨的主要問題
盡管我國地應力觀測預報地震起步較早，也取得一些令人興奮預報結果，但由於曆史的原因，這一方法手段並沒有得較好的發展。相對其他監測手段，地應力觀測技術的發展受到明顯的製約。麵臨的主要問題包括：
1. 我國的地應力測量缺乏統一布局，分布比較零散，測量深度較淺，因而不能滿足研究區域應力場空間分布的要求。
2. 用於地震預報的應力連續觀測台站數量稀少，各個台站測量的結果不能形成連續的變化場。
3. 需要在統一的規劃下開展對全國和一些主要構造塊體中應力場的空間分布進行深入的研究。
4. 需要深入係統地開展應力場理論與地震發生機理之關係研究。
四、國際發展現狀
以科學研究為目的的地應力原地測量工作在國外，特別是日本和美國開展得相當廣泛。在日本，為進行地震預報基礎研究所做的地殼應力測量始於1978年前後，直到現在一直將地應力測量納入地震預報計劃。在東京附近的首都圈及關東東海地區主要是由國立防災研究所和地震調查所實施，而西部則主要以京都大學為中心聯合各大學進行，主要負責關西地區。
從1978年開始，東西日本每年大約各進行2至3個測點的原地應力測量。近二十年來在全日本大約進行了近100個測點的應力測量。測量的最大深度為2000米（足尾）。從1978年開始，日本還進行了應力變化的觀測，應力變化可通過反複測量或連續觀測得到。田中豐等1978年以來對平本礦山及寶殿測點進行了多次重複測量。並討論了根據地殼應力變化、地形變觀測結果預測大地震的發生。1995年阪神地震以後，以經驗分析為主要手段的傳統地震預測方法受到嚴峻的挑戰，輿論對應力測量更加重視。近年來僅在震中區的淡路島及神戶附近，就在13個1000米左右的鑽孔中進行了應力測量工作。
美國也早已將地殼應力測量納入地震預報觀測計劃，從七十年代初期，美國地質調查局（門羅帕克）就在加利福尼亞的聖安德烈斯斷裂附近應用水壓致裂法進行了一係列的原地應力測量。斯巴爾（Sbar）采用應力解除法也在聖安德烈斯斷裂帶附近進行了原地應力測量。美國在洛杉磯附近進行的3500米深鑽孔的科學深鑽計劃也將水壓致裂原地應力測量作為重要的研究項目之一。通過這一係列的原地應力測量，佐巴克等討論了聖安德烈斯帶斷層係的應力狀態。佐巴克等為研究水庫誘發地震還在南卡羅萊納州蒙蒂西洛水庫附近的兩個1100米深井中進行了原地水壓致裂應力測量，並根據應力測量結果討論了該地誘發地震的成因、發展趨勢、震級大小等。經近二十年的實踐，證明他們的認識是正確的。
從七十年代開始日本美國等國家在地震前兆監測中廣泛使用了鑽孔應變連續觀測。日本於1974年在首都圈安裝了31套鑽孔體應變計，並配有先進的數據傳輸和記錄分析係統。這一局域台網自投入運行至今從未間斷。自八十年代初開始，將小震活動與體應變變化速率兩項作為首要的短臨預報判據。日本對鑽孔應變儀的研製工作自八十年代初至今未曾間斷。防災研究所的阪田正治博士於八十年代中期研製成功三分量應變計，現已在首都圈安裝5套，並在此基礎上研製了井下綜合觀測儀（IBOS)，內含應變、傾斜、溫度等多種觀測儀器，井深達近千米，至1996年已安裝3套。東京大學防災研究所的石井博士於九十年代初研製出小型化電容應變儀，至1996年已安裝15套。防災研究所的阪田正治目前正與俄羅斯激光研究所共同研製激光式鑽孔應變計，將安裝在1000 米或更深的鑽孔中。
阪神地震後日本大大增強了地震預報計劃的力度，將在全國建設1000 多個包括連續應變觀測在內的前兆觀測台站（重點地區間距為20-30 公裏，一般地區 30-50 公裏），並加緊實施在首都圈安裝13個深孔（1-2千米）綜合觀測裝置。為了完善東京四周的觀測網，將在日本海中布設裝備寬頻帶地震儀、電磁波觀測儀及體應變儀的海底觀測網絡，儀器將安裝在海麵下2 公裏（水深1公裏，岩層1公裏）的鑽孔中。日本海溝的地震耦合係數較小，即有相當部分的板塊間運動是以非地震的方式實現的，同時安裝的地震計和應變計將能更好地對地震及非地震行為同時進行觀測。
美國目前在加利福尼亞的5個地區（主要是沿聖安德烈斯斷層）共安裝了26套鑽孔應變計，鑽孔深度在117至324米。高頻率采樣信號在當地存儲，10分鍾采樣的信號通過衛星傳輸到門羅帕克公園地調局進行實時顯示和分析。美國國家自然科學基金會和美國聯邦地質調查局新近開展的“板塊邊界觀測計劃”（PBO），亦是通過加密GPS觀測網與布設175個鑽孔應力應變觀測相結合，了解板塊邊界上地震活動時地殼應力應變的變化狀況。
此外，冰島的Crampin教授利用剪切波分裂中微裂紋的幾何變化效應，提出了“應力預報”地震的方法，並用這種方法成功的預報了冰島西南部Mb≈5級地震的震級和時間的預報。Crampin教授還提出應力監測台網可以像氣象台網進行天氣預報和風暴預測那樣進行地震預報的構想。
目前世界範圍的鑽孔應變連續觀測，除記錄到了震時應變波應變階外，還捕捉到了一些與地震相聯係的異常應變事件、斷層蠕變及慢地震信號等，為研究斷層力學行為、地震成核過程及震源機製等提供了有用的資料。但是迄今為止台站數量還較少，沒有形成真正的觀測網絡，還不能滿足地震研究的需要。
五、發展構想
地震預報是世界難題，但地震不是不可預報的，我國在地震預測方麵具有長期的積累，業已建立了經驗性的預測體係。在這一體係的指導下，成功地預報了海城7.3級地震(1975)，這是人類曆史上第一次具有科學意義和明顯社會效益的強震預報；同樣是在這一體係的指導下，對唐山7.8級地震(1976)卻沒有做出成功的預報。這兩次地震的預報成功與失敗，反映了目前國際經驗性地震預測研究的水平。由此暴露出來的突出問題是：一是缺乏高質量、有效的、足夠數量的反映地震前兆信息的觀測數據；二是對地震發生的機理認識不清；三是沒有建立一個科學的預測預報地震的思路。
解決地震預報問題關鍵首先是需要有一個科學的思路，在科學思路指導下，利用先進的科學觀測技術，捕捉地震發生前的各種征兆。地震是岩石圈斷裂在構造應力作用下突發失穩的結果，岩石圈是地震孕育和發生的母體，地震則是岩石圈動力作用的表現方式之一。“地震之所以發生，是地殼某地點的岩體或岩層劇烈變形，這個變形總得有力的作用才有可能發生。我們很難設想，這個力來自幾百分之一秒這一瞬間，他總得有一個逐步加強的過程，即積累過程”，大量科學觀測與研究證明李四光教授的這一想法是正確的。盡管，地球是一個具有自組織臨界性的複雜臨界係統，臨界性使對臨近大地震發生時間、震級和位置的確定性預測相當困難，但對一定震級能量釋放來說，大地震不可能發生在沒有足夠應力積累的地區。既然存在構造應力積累、集中、加強的過程，就應該在地震危險區布設應力監測台網，尋找和確定當前地應力的集中區，並追蹤地殼應力狀態的變化，從而做出具有物理依據的判斷。當然，地震現象也十分複雜，需要多學科聯合攻關。就地震預測而言，還需要搞清震源結構特征、地震孕育與發生的複雜過程，還需要研究地震過程中地應力變化的規律，不斷提高我們監測地應力的能力，尤其需要提高捕捉深部震源區應力變化信息的能力。
地震預測是一門以觀測為基礎科學，需要建立在具有獲取高質量、連續的、係統的、足夠數量的反映地震前兆信息的觀測數據能力基礎上。因此合理的布設台網，在科學思路指導下上哪些觀測手段，就顯得尤為重要，而不是一有項目，就一窩蜂上各種手段，結果是那種方法都得不到係統的發展，地震預報的科學含量未獲增加。在此建議：地震觀測台網的布局要強調科學性，不能片麵追求覆蓋麵，台站之間距離過大，台站手段不配套，觀測資料缺乏互相對比，無法驗證其可靠性，物理意義說不清楚，導致地震預測隻能停留在經驗性的水平上。我國應盡快發展由鑽孔應變和GPS連續觀測組成的應力應變觀測係統，選擇重點地區建立應力應變監測網，動態產出應力應變場圖像，並綜合其他學科的觀測與研究結果，建立具有物理意義和預測功能的地震災害分析模型，實現具有物理基礎的數值地震預報，為國家的防震減災事業做出我們應有的貢獻。
地震預測是一門探索性很強的科學，因此開展地震預報試驗場工作十分必重要。我國是一個大陸地震十分活躍的國家，是開展地震預測研究理想地區。選擇中國大陸典型地震構造區，通過綜合探測，剖析發震構造，測量應力狀態，觀測震源區物理化學變化，建立地震綜合觀測及預測預報試驗場區，研究強震孕育機理，預測地震危險性。必須重視觀測資料的對比，這是科學性的具體表現。一方麵要注意同一台站不同儀器觀測資料的對比，更要注意不同台站相同儀器觀測資料的對比。國外一些重要事實（例如慢地震）的發現，都是有兩個以上觀測點的相同儀器同時觀測到的，因而具有說服力。這要求台站距離近，最好為數公裏～幾十公裏。建設實驗場是實現對比觀測的一個重要方式，比較成功的例子是日本氣象廳利用美國Sacks-Evertson應變儀在東海地區建立的高密度應變觀測網，已經初步實現了在台站之間觀測資料可比基礎上繪製體應變變化等值線圖，在地震前兆研究方麵取得了有意義的成果。建設實驗場，一方麵解決台站觀測代表範圍的問題，另一方麵也可以探索直接研究地震前兆的變化圖象。關鍵是密度要足夠高，可以借鑒日本的實踐經驗。
評論
目前還沒有任何評論
登錄後才可評論.
