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论地震预测方法

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  【摘 要】由于地震是夺走人类生命财产的最重大自然灾害之一,所以,世界各国和国际组织都十分重视地震预测研究工作。地震预测需要的是切实可行的理论方法和计算公式,而不只是对地震发生机制的定性认识,然而,到目前为止,人类还没有获得十分理想的地震预测理论与公式。人们根据力学分析计算方法来进行地震预测研究工作是非常困难的,地震预测仍然是世界难题。在力学思想方法基础上进行地震灾害预测很难,其关键在于力学对问题的认识不全面,计算公式缺少重要的物理量。
  【关键词】 地震 异常 地震预测
  1目前地震预测的方法及其缺陷
  目前,地震预测方法大致可以分为三种:地震地质、地震统计和地震前兆。
  (1)地质方法:以地震发生的地质构造条件为基础,宏观地估计地点和强度的一个途径。用这种方法在大面积上划分未来地震的危险地带,确定不同强度的危险地区。这种工作叫做地震区域划分。由于地质的时间尺度太大,无法应用这一方法来预测地震发生的具体时间、地点和强度。例如,根据板块理论来预测地震,只能在区域上划分出地震带,无法确定将来某时某刻会在何地发生何强度的地震。地质学理论偏重于定性认识,没有可靠的力学计算。工程地质、岩土力学有实验、有计算分析,但在预测方面缺乏有效的定量方法,不能用于定量预测地震。
  (2)统计方法:从地震发生的历史记录中去探索可能存在的统计规律,估计地震的危险性,算出发生某种强度的地震的概率。统计方法的可靠程度决定于资料的多寡。中国历史悠久,在有些地区,地震资料丰富,运用统计方法可以提供有意义的推断结果。然而,这种方法无法确定地震发生的具体时间、地点与强度,离地震的准确预测预报要求距离还很遥远。火山爆发、地震活动,并不总是遵守历史概率。例如,在胶东半岛,历史上曾经有一段时期,地壳运动剧烈,地震、火山频发,但在近代以及现代却处于相对稳定状态。随着时间的延续,地壳结构不断变化,也许在将来某个时期,又会出现剧烈的地震、火山活动现象。如果按照当前统计的概率来预测将来,一定得出这样的结论:胶东半岛将永远不会发生强烈地震。如果按照剧烈活动期的地震概率来预测,胶东半岛应是强烈地震频发区。统计学方法也只能用于大概估计,其结论本身就没有可靠性,不能具体预测。
  (3)前兆方法:根据前兆现象预测未来地震发生的时间、地点与强度的方法。这种方法经常是很可靠的。如大地震来临,有鸡飞狗跳、蛇鼠蛙等动物出洞、搬家,有地热异常,气象异常,地下水温度与水质发生变化,地声地光突现等等现象,这些现象告诉人们:大地震已经发生,震中就在附近。因此,前兆预测方法具有可靠性。然而,这些现象大多数都出现在大地震已经发生背景条件下,当人们察觉到时,为时已晚,已经来不及防范,这是一个很大的遗憾。前兆方法依赖于地震发生前后某些相关的外在现象,不是通过探讨决定地震发生的内在因素与地震现象发生之间的内在关系规律,没有很多可以用于预测计算的连续、具体的观测数据,没有用于分析计算地震发生的理论依据和计算公式。因此,要将预测时间提前,需要另辟他经,寻求更好的方法。
  2地震预测的新方法
  如前所述,地震预测难,关键在于传统理论对地震发生预期控制因苏之间的关系认识不清。所以,随着人类对地震与其控制因素之间关系规律认识水平的提高,地震预测问题必将会迎刃而解。
  上个世纪80年代以来,在我国出现了作用学。作用学从认识自然作用统一与对立统一规律入手,深入探讨了地震与其控制因素之间的关系规律,给出了一种新的地震预测理论与方法。
  作用学指出:控制地震发生的关键因素是驱使地震发生的主动作用和制约地震发生的地层性质两各因素。描述地震发生的基本方程式是
  .
  式中,It表示在地震爆发时地震爆发点(震源)的即时动量;Et表示地震爆发时地震爆发点地层虚度的即时量;At表示控制地震发生的驱动作用量的即时量。根据这个关系式,在地震爆发前,地震爆发点处质点处于受力平衡或近似平衡状态,即质点的运动速度近似等于零,即 或 ,质点动量等于零或近似等于零,即 或 ,质点的虚度等于零,即 ,所以,没有明显震动现象(地震现象)发生。在地震发生的一瞬间,地震爆发点处质点接受的驱动作用量达到一个极限值At=Amax,质点突然被加速到一个极大值,即 ,质点动量变为极大值,即 ,质点的虚度等于极大值,即 ,所以,质点突然震动,地震发生。可见,地震发生关键决定于驱动作用量A值的存在、增大和地层虚度的突变(或实度的突变)。
  因此,要预测地震,首先必须搞清楚控制地震发生的驱动作用量和地震点地层的性质特征指数(虚度及其变化率)。地震预测的关键任务是确定这两个量及其变化规律。
  通过以上分析可以得一种地震预测的新方法如下:首先集中精力观测地壳接受的驱动作用量(各种作用量的合量)和各处地层性质及其变化规律(虚度和实度及其变化规律),然后,通过分析,及时获得地震发生时间、地点和强度三方面信息。
  3结语
  总之,传统方法预测地震难,关键取决于基础理论的不科学性。根据作用学新理论,可以获得科学的地震预测方法。
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