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《Maple Leaves枫叶》杂志

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《枫叶》2014年第三期(9月)《科普园地》《对地震成因、发生机制和预报的感受》 辛宝恒(研究员)  

2014-11-03 18:30:47|  分类: 科普园地 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文介绍了我对地震成因、发生机制和预报研究过程的一些思路和感受,与大家交流。地震成因、发生机制和预报,是关系到人类福祉和命运的世界性科学难题。我们如果没有勇气和胆略,就永远不能征服它。实际上,在我研发的道路上,还有许许多多的拦路虎。首先,在当今地震预报还不过关的情况下,很少有较成熟的资料作为依据;其次,我们仍处在国内外地震不可预报论的呐喊声中;再有,我已年近八旬,且患脑血栓后遗症。每前进一步,须克服很多的困难。我之所以冒天下之大不韪,目的是想引起人们的关注。不当之处,请大家指正,

 

对地震成因、发生机制和预报的感受

/辛宝恒(研究员)

 

一、为何我要搞地震预报研究

1962年北京大学地球物理系大气物理专业后,我分配到海军北海舰队航空兵中心气象台,1972年又转到天津市气象台和天津市气象科学研究所,一直从事天气预报实践和研究。

有人也许要问,你既不是科学院也不是地震局的人,隔着行了,怎麽搞起地震预报来啦?要回答这个问题,还要回到1976年唐山大地震。地震发生后,我受天津市政府委派,奔赴唐山震区考察发震前后有无气象异常的使命。当时就气象观测记录来讲,就发现唐山和昌黎两个测站80厘米深地温日变化,临震前4天分别突升1.1℃和1.2℃的事实。这绝非偶然,通常情况下,80厘米地温日变化,多在0.4℃以内上下摆动。该事实引起社会媒体的关注,天津日报、中国气象报和新华社内参都分别予以了报道,国家地震局把我研究的一些主要图表编录在唐山大地震一书。从那时起,我就深刻认识到,唐山地震的惨痛教训和其珍贵的资料信息是无价的。它极大地激励我暗下决心,要和地震预报打一场持久战。

仅就个人的一些研究,何止一个唐山地震临震前有地温突升现象,已知邢台地震、渤海地震和海城地震临震前数天都有地温、气温明显增温现象。30多年前,郑煕铭研究员对国内外一些震例信息的搜集,也指出了一些震例在临震前有地温、水温的明显增温现象。其很可能是一种普遍的自然现象。这无疑加深了我对地震预报研究的兴趣。

我热爱气象事业,熟悉天气学预报理论,有较丰富的实践经验。多年来,有一些跟自然打交道的知识和经验的储备。不仅对天气学预报理论和实践,而且对地球物理学、地震学、地球构造理论和板块构造学说也具有一定程度的综合应用、分析判断的能力。

因而,能够能动地提出了大气能量锋带与地震能量锋带的分析、类比,揭示出了地震能量锋带的存在,这实在是颇具新意的一件事情。已知,大气能量锋带是剧烈天气变化的触发机制和制造者,由于天气预报牢牢抓住了大气能量锋带的踪迹,而获得了成功。并且指出,地震预报也必须通过牢牢抓住地震能量锋带的踪迹,方能达到其预报的目的。这就为如何揭开地震成因、地震发生机制之谜,为寻找打开地震预报大门的钥匙提供了重要的理论依据。

 

二、大气能量锋带与地震能量锋带分析类比

众所周知,自然界一切事物的发生、发展过程是复杂的。天气预报之所以获得成功,是由于牢牢抓住了大气能量锋带的踪迹,摒弃了其它细节的缠绕。天气预报员每天都要关注着高空槽线和地面冷锋的动态,做出天气预报。而高空槽线和地面冷锋正处于冷、暖气团的交界面上,在交界面狭窄的过渡带内存在着较大的水平温差,在气象学上称之为大气能量锋区,也称之为大气能量锋带。已知,正是大气能量锋带是剧烈天气变化的触发机制和制造者。天气预报获得成功是在人们预料之中的事。当然,如果天气预报员的主要精力没有放在高空槽线和地面冷锋的动态上,而是死盯在大气物理凝结核等细节,同样也会陷入不能自拔的地步。

当然,天气预报和地震预报截然不同。然而,我认为尽管有千万不同,人类为自然界一切事物的发生、发展规律所创建的定律、定理和推理,毫无例外都是要遵循的。根据牛顿的万有引力定律,所导致的地心引力能(重力能)是取之不竭用之不尽的,地壳的板块运动是永恒的,这也就是为什么地球自形成46亿年以来,火山和地震活动一刻也没有停止的迹象原因。根据板块构造学说,漂浮在地幔物质层以上的地壳各个板块,呈现出相互拉伸、挤压和错动等复杂的运动形态。在某一区域,当板块的挤压、错动达到一定的猛烈程度时,交界面内必然会同时产生出大量的热量,挤压、错动力越大产生的热量就越多,甚至达到熔融的地步。炙热的交界面与两旁的岩石温度相比较,形成了巨大的水平温差。我把这个巨大的水平温差,与大气能量锋带相比较而言,称之为地震能量锋带。根据物质热胀冷缩的性质,交界面内炙热的岩石介质膨胀系数与两旁的岩石介质的膨胀系数形成了巨大的差异,因而就会产生出了巨大的膨胀力,也就是巨大的爆破力。在巨大的挤压、错动和爆破力共同作用下,沿膨胀系数对比最大处,就有可能触发地震的发生和火山的爆发。因此,地震能量锋带也必然是地震发生的触发机制和制造者。膨胀系数对比最大处也就是震源深度所处的位置,沿交界面其它膨胀系数对比较大处,也为后来的余震发生埋下了不稳定的的因素。因此,牢牢抓住地震能量锋带的踪迹,如同天气预报牢牢抓住大气能量锋带踪迹一样,使得地震预报也成为可能。

在地震能量锋带形成的过程中,同时会在交界面内产生出大量的热量,必然会有部分热量上窜逃逸到地表以外。这无论从实践上,还是从理论上都为组建地温观测网和卫星相结合的地热监测系统提供了重要的科学依据。因此,积极倡导组建地温观测网与卫星热红外遥感相结合地热监测系统,绝不是空穴来风,而是有的放矢。

 

三、组建地温观测网与卫星相结合的地热监测系统

组建地温观测网,就是要把我国当前的2800个气象台站,1400个地震台站,和散布在我国大陆内部的数万个无人气象站以及无数个地震群测点,都要统一增设80厘米深地温观测项目,并且统一纳入到地震监测网来,很容易做到资料观测、资料传输和资料处理的自动化完善地步.这是探测地震活动的客观需要。已知,我国大陆内部地震活动断层,纵横交错有数百条,要想挑选出未来发震的那条断层也绝非是易事.只有建立起足够密集的地温观测网,方能扑捉到地震活动的踪迹.

卫星探测地震活动需要与地温观测网相结合,方显出本身的优势.这是因为天气变化和地震活动不是来自同一个能源,近地表到处都充斥着一些虚假的热红外异常的信息,需要地温观测网提供观测证据.卫星与地温观测网相结合的优势是无法比拟的,两者相互印证、优势互补,这可大大的降低地震预报的空报和漏报率,有可能打开地震无法预报的局面.该地热监测系统具有两大特点;一是80厘米深地温观测,基本上摆脱了地表以上自然变化的影响。二是卫星热红外遥感从周围复杂多变的图像中,转移到有地温突升的上空来,找到了自己的重点监测范围和目标。

地温观测网与卫星相结合的地热监测系统,再配合地电、地磁以及动物异常等观测项目共同组建成具有中国特色的地震监测网,是探测地震活动的当务之急。该项目无需太大的投资,而都是我国当前潜在的资源优势,只要政府主管部门,出来人组织协调就是了.该项目很可能是一项利国、利民,功在当代利在千秋的伟大的项目工程,丝毫不亚于三峡大坝、南水北调和治理沙漠化工程。

在此,还需要指出以下两点;

1、有人也谈地壳板块的挤压、错动,而很少谈到有热量的参与,这是不可想象的。这不仅不符合能量转换定律,很可能是地震预报难关迟迟不能突破的症结所在。

2、从地震预报的角度考虑,无论何种原因引起的地震,在孕震过程中,都要经过地震能量带的发育、生长和形成这一不可逾越的过程。因而,牢牢抓住地震能量锋带的踪迹,就如同天气预报牢牢抓住大气能量锋带踪迹一样,使得地震预报也成为可能。

概括起来,我对地震预报研究方面所发表的文章,至今已有18篇之多。绝大部分文章是在我退休以后,特别是在2008年脑中风之后完成的。所有的文章都是围绕一个中心、一个主题。就是围绕如何揭开地震成因之谜,如何为突破地震预报难关,一步一步的在做铺垫工作。前一篇文章是后一篇文章的准备,后一篇文章是前一篇文章的延续。如今,达到了一个较为完美的程度和新的高度。当前所发表的文章,其中心内容是,对国内外地震不可预报论,逐条进行了有力的批驳。对地震预报的可行性,进行了充分的论证。对地震成因、地震发生机制进行了较全面的分析、阐述。

不管别人对此如何评说,我认为当今的地震成因、地震预报的研究,已足够让人眼前一亮的感觉,似乎在黑暗中看见了一缕曙光,动摇了千百年来,人类前赴后继一直未能攻克的世界难题的根基。


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