研究地震主要研究什么时候 中国地震规律研究
地震学主要研究什么内容?为什么说地震学是地球物理学最重要的研究领域?地震学的研究进展,人类现代对地震有什么研究?
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确定地震作用大小的方法有哪些
地震学(seismology),研究固体地球介质中地震的发生规律、地震波的传播规律以及地震的宏观后果等课题的综合性科学。固体地球物理学的一个分支。研究固体地球的震动和有关现象的一门科学,固体地球物理学的一个重要分支。它不仅研究天然地震,也研究某些人为的或自然因素所造成的(如地下爆炸、岩浆冲击、岩洞塌陷等)地的震动。这门科学首先是人类企图逃避或抗御地震灾害而发展起来的。早期的工作着重于地震破坏的描述和地震的地理分布,到了20世纪才发现由地震所发出的地震波动却是揭露地下情况最有效的工具。在地震波的利用方面,地震学已经发展到相当成熟的阶段。现代地震学不仅服务于地震灾害的防御,而且在经济建设和国防建设中也是一门极重要的应用科学。
中国地震规律研究
地震学的研究起源于人类抵御地震灾的需要。早期的地震学主要从地质学的角度研究记载地震的宏观现象和地震的地理分布。 20世纪初由于地震波的记录和分析,使地震学从宏观描述向数理科学的方向发展,扩展了研究领域,出现了一些分支学科,并有了多方面的应用。虽然地震学仅在上一世纪才被公认为是一独立研究领域,然而人们推测地震的成因已有上千年历史。当对这些自然事件早期的迷信让位于较科学的分析时,无情的大地震序列激发了人们对地动原因的缜密思考,直到本世纪早期科学家们才获得了对强烈地动直接来源的现代理解。 关于地震发生的机理,有震源机制的研究和震源物理的研究。地震预测也是现代地震学研究的一个课题,探索预测地震的途径也需要深入研究地震成因。20世纪地震波的研究已经取得大量的成果。最重要的成果是利用地震波探查地球内部构造,取得了基本的认识。第二次世界大战后,地震波被用来监测地下核爆炸。在地震波的记录和观测中,还取得了地球自由振荡的资料,证实了理论研究的结果。用地震波勘探地下矿藏,则是地震学在经济建设中的重要应用。在抗御地震灾方面 ,工程地震学已经形成比较完善的学科体系,在工程抗震中发挥重要的作用。利用地震波分析,首先必须了解地震波动的性质。穿过地球岩石传播的地震波具有相当的复杂性,是常见的声波、无线电波或光波所没有的。然而正是地震波携带着沿途的地质和构造变化的信息。地震学家越来越熟练地从日益灵敏的地震仪记录的地震波图像中提取这种信息。科学家已决定在世纪之交建立一个全球地震仪器网,虽然大多数人没有意识到其后果甚至它的存在,但这一观测计划具有的科学历史意义比人们熟悉的一些科学大事毫不逊色。这个地震观测的全球性网络,在近几十年里日益加强,现已成为重大科学成就之一。从这些观测记录中,科学家们已能推测某些地震的成因和地震波传播时通过地球的途径,还能区别天然地震和地下核试验引发的地震。地震作为自然灾害有可怕的后果,日益严重地威胁着人类居住的安全。寄希望于减轻这些地震造成的危险,预报将要袭击人类居住区和震撼重要建筑物的地震的强度是受到人们极大关注的问题。
地震的成因及作用
进入现代以来,人类对地震的认识得以从科学的角度出发,从而开辟出了一片完全崭新的研究天地。研究地震,最基本的是研究地震的发震时间、震中位置和地震强度。随着地质勘探技术的进步,人类对地球构造的认识加深,形成了以地球内部构造结构为基础,地球板块运动为模型的地壳形变引起地震的理论。与之相关地,地壳形变运动发生时,地下水水位的升降变化,以及地下水的化学组成的突变也成了预测地震的重要参考指标。随着有记录的地震观测数据的积累,人们发现地震的发生与地磁、地电的变化也存在着一些联系,通过对地磁地电的观测来预测地震也成为一个可以考虑的突破口。
地震活动性研究
早期的地震学主要研究地震发生后的各种现象,多局限于研究较大地震的地理分布和时间分布。20世纪60年代起,地震预报被提上日程,人们迫切需要知道强震发生前的诸种现象,强震前观测到的大量中小地震,为人们寻求地震前兆提供了信息。目前关于前兆性地震分布图像的研究已经比较深入,形成了地震活动空区和地震活动条带两个地震前兆模型。
在强震发生前的一定时期内,在未来的震源区附近,地震活动水平有下降趋势,从而形成地震活动空区。通过寻找地震空区预测未来强震的地点、大小和时间,是利用前兆性地震活动图像预报地震的一个有希望的方法。通过多次强震的对比分析,发现空区基本上都位于具有较强地震活动背景的地区。空区不仅有其平静的一面,还有外围地震活动增强的一面。通过对大量震例的分析,研究空区面积、长轴、空区持续时间等与未来地震强度的统计关系,在实际预报中可以发挥一定的效用。
地震活动条带是指在区域地震活动不断增强的背景下,地震震中由分散、凌乱状态转化为集中分布的过程中形成的,未来强震往往发生在这个条带上。通过条带内外地震强度、能量等的对比分析,可提高判定条带的准确性。
地壳形变测量法
地震大部分是发生在地壳的中上部,而地震发生时一定会伴随地壳形变的发生。因此,地壳形变与地震关系的研究,是地震预报中很重要的一项基础研究。地壳形变测量是大地测量的一部分,它是研究地震过程的重要手段。地壳形变测量工作主要是在活动构造带、多震地区和具有一定潜在地震危险的重点地区,以及大型水库区等要害地区进行的。地壳形变的测量周期比大地测量周期短得多,并经常视需要进行加密观测,还要特别注意大地震前后的及时测量。
地壳形变测量主要有垂直形变测量、水平形变测量、跨断层测量和定点形变测量几种。
垂直形变测量的目的,是测定地壳的升降运动,其主要方法是精密水准测量。在地壳形变监测区按一定计划布点,在每个观测点将水准标石(水准点)牢固地埋在地下或出露于地表的基岩上,从而组成垂直形变网。定期测量各条水准线上水准点之间的高差,经过适当处理就可以确定地壳是否发生了垂直形变。垂直形变监测网应布设在以活断层为主的构造带,大城市、大厂矿、大水库和交通枢纽为主的重点保卫区,以及地震活动区和地壳形变异常区。
资料表明,大多数浅源地震震源区均以水平错动为主,水平位移的幅度往往比垂直位移大。因此,研究水平形变也和垂直形变一样具有重要意义。地壳的水平运动是通过测定地面上一些点的平面位置变化来描述的,为此需要布设水平形变观测网。构成水平形网的基本图形是三角形,所以也称三角网。按照观测元素的不同,可以分为测角网、测边网和边角同测网。测网的布设原则和复测周期与垂直形变网的要求相同。
自从地震的断层成因说提出以来,断层位移与地震的关系受到了地学工作者的特别关注。为了了解产生地震的断层力学过程,捕捉地震前兆,地学工作者布置了各种跨断层测量。跨断层测量与获得断层两测点之间的产状、断层运动方式、两侧岩体力学性质及测点距断层面和距离有关。测值中还包含某些干扰因素的影响,应予以排除。
为了重点监测某个地区的地震发生情况,可以建立地壳形变台站来进行短水准和短基线观测。前者是用精密水准测量方法测定地面的垂直运动;后者则是用精密测距方法测定地面之间的水平位移。它们一般布设在活动断裂带上以监视断层活动。一般每时日观测一次,长期连续观测。
地下水观测
对地下水的观测和研究,主要是针对地下水的水位、水温、流量及气体—化学成分随时间变化的动态规律进行总结,研究地下水的动态规律发生异常与地震的关系,是探索地震预报的重要课题之一。经过实践检验,地下深井水网观测效果良好,对监视区内发生的强震均能观测到地下水异常,对一些地震作了一定程度的预报。在广泛开展实际观测的同时,科技工作者还对地下水前兆的物理机制进行了探讨,进一步认识到地下水动态变化与地壳岩石受力变形之间的关系,并且由于封闭性较好的深井水位灵敏度高,能很明显地反映地下含水岩体的微小变形,对地震的预测有很现实的意义。
由于水具有易流动性、不可压缩性,气具有易穿透性,因此水和气对力的作用特别敏感。地下水在地壳中的分布深度达20~30千米,这正是大多数震源分布的范围。因此,在地震孕育、岩体受力变形及破裂的过程中,含水围岩的应力—应变变化将造成地下水物理性质和化学成分的明显变化,并通过水的流动将变化信息传递到浅部来。因此,通过测定地下水(气)物理性质、化学成分随时间和空间的变化来预测地震成为地震预报的有效方法之一。
地磁地震关系的研究
国内外多次大震发生前,均在震中及其邻区发现过大量与电磁波有关的异常现象。现在世界各国都组织开展系统的观测和研究工作,已经或计划进行的研究课题非常广泛,有的已经取得了一定成果。例如,对震前电磁波异常进行了分类,指出存在两种不同起因的电磁波异常:一类是在孕育过程中,由震源体产生的某种电磁辐射,称之为辐射异常;另一类是由于震源体及其邻区介质物理性质的变化,导致该区电磁波传播特性的变化引起的电磁波异常,称之为传播异常。前者可能发生在孕育直到发震的整个过程中,压电效应、动电效应、热电效应等均能导致岩石在微破裂时产生电荷的积累与释放,从而使震源区辐射出频谱很宽的电磁波。
地震孕育过程中,经常伴有地下介质电阻率的变化及大地电流和自然电场的变化。观测研究这些变化(主要是地壳上部介质电阻率的变化),提取地震前的电信息,并探讨其与地震之间的关系,以进行地震预报,是地电观测的主要任务。地震预报中的地电研究与应用主要为地壳浅层介质电阻率的变化和地壳深部介质的电性变化两个方向。同其他地球物理手段一样,用地电方法预报地震仍处于经验性阶段,离预报地震目标还相差很远,有待于继续努力探索。
地球重力场是地球的一种物理属性,重力随观测点空间位置和地球介质密度状况而变化,因此,观测重力场的变化反过来可以研究地壳的变形、介质密度的变化或质量的迁移,从而探讨与地震预报研究和现代地壳运动有关的地球动力学问题。重力场的时间变化主要反映地球的变形、地球内部质量运动,以及地球在空间运动中一些动力学要素的变化,它与现代地壳运动、地震预报研究和基础天文学等密切相关。重力场的时间变化又可分为潮汐变化和非潮汐变化两类。前者起因于外部天体(主要是太阳和月球)对地心和地球表面的引力作用;后者则主要是地球自身的变化,如地球自转速度的变化、地极移动、地壳运动、地壳变形和深部物质变异等引起的。观测地震前重力变化的较好的实例是1976年唐山地震。这次地震发生的前半年,重力场就出现了趋势性的变化,震后异常恢复。
利用卫星监测地震
随着空间卫星技术的发展,卫星在地震预报研究和应用上的作用也越来越大。我国在“九五”期间就开始了卫星预报地震的研究和应用,并取得了初步成果。我国有关专家认为,发展地震监测卫星十分必要。我国建成了相当数量的地基电磁监测台网,但我国幅员辽阔,地震多发区多,已建和筹建的电磁监测台还不能满足预报需求。而在空间轨道运行的卫星对地电磁观测覆盖范围大,不受地面自然条件限制,且空间电磁的场动态信息强于地面的信息。利用卫星实现空间电磁监测,将对地震预报起到积极的推动作用。此次汶川地震,如果我们事先有该地区连续的空间电磁监测图像,就可能会做出预报。
发展我国的地震电磁卫星对地观测技术,将空间手段与地基监测相结合,建立天地一体化的立体地震电磁监测系统,将明显增加地震前兆的信息量,为地震预测预报提供重要的科学判据。我国航天发展“十一五”规划中,明确提出了开展地震电磁监测卫星研究。汶川震后,国家国防科技工业局组织召开的航天技术应对当前地震灾害的专题研讨会上明确提出,要进一步加快包括地震电磁监测试验卫星在内的关键技术的攻关研制,不断增强航天技术服务国家防灾救灾事业的能力。
地震监测卫星的计划是20世纪90年代初,在多年研究的基础上,前苏联科学家提出的建立地震前兆全球监测卫星系统的设想。该系统的目标是对特定地区上空的电磁波、电离层等离子体特征等进行长期监测,在震前2小时~48小时做出预报。俄罗斯先后于1999年、2001年、2006年发射了3颗卫星,用来探测与地震有关的电离层变化信息,探索地震预报信息和预报技术,研究与地震等自然灾害有关的电离层、磁和等离子体变化等前兆。另外,美国、法国、乌克兰、意大利和我国的台湾地区也进行了地震电磁监测卫星的相关研究或有这方面的研究计划。
与传统的地面地震监测站相比,利用卫星监测并且预报地震的方法无疑为人们提供了新的预报的依据。虽然利用地震电磁卫星预报地震目前还处于探索阶段,但是这一方法已得到了许多科学家的认同。未来,随着科技水平的提高和科学研究的深入,地震电磁卫星有望在地震预测中发挥重要的作用。
地震研究相关学科蓬勃发展
对地震的研究直接促进了地球物理学的蓬勃发展。地球物理学自20世纪初形成以后,进入60年代后发展迅速,包含许多分支学科,涉及海、陆、空三界,是天文、物理、化学、地质学之间的一门边缘学科。地球物理学是以地球为研究对象的一门应用物理学,现已发展成为包含地震学、重力学、地电学、地磁学等多个学科及其形成的交叉学科的多分支学科。地震学与重力学、地电学、地磁学、地热学、地质学、天文物理学等学科都有着密切的关系,各学科已经形成了相互促进的关系。