地震災害預測基本思維模式探討

劉芳彤 趙庭旭 孟凡博

摘?要： 地震災害因成因復雜，具有較大的預測難度。本文重點分析了地震災害長期預測的方法，從空間、時間分布規律入手，借助于前兆物理場進行地震災害短期預測及臨震預測，現已取得了較好的應用效果，需在不斷實踐中加以改善，促進我國地震災害預測工作的進展。

關鍵詞： 地震災害預測;地震活動力學;前兆物理場

【中圖分類號】P315.75?【文獻標識碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.245

1?地震活動力學過程機制研究方法

地震的發生機制極為復雜，加之人們對地殼運動的認識還處于較為淺顯的階段，使得地震預測成為一項世界性難題。為強化地震預測的準確度，應首先開展地震活動的力學過程機制研究。在科學技術的影響下，現已出現了兩種相關的研究方法。

1.1?連續介質力學法

連續介質力學方法在地震預測中應用較為廣泛，首先需要建立起一個基礎模型，對其施加設定的區域應力，通過數值對斷層摩擦強度產生的應力進行分析，在應變達到一定極限后，最終產生破裂。通過此模型，可以直觀顯示出斷層區域地震活動的基本特征，制作出地震活動時間、強度、地點的變化圖。

1.2?非線性法

地震產生的應力主要作用于地下巖石層及地面巖體中，使巖石產生扭曲、變形、破裂等情況。連續介質力學方法受到自身所限，不能準確表示出此復雜過程。尤其在地下巖石破裂時，極易產生混沌、自組織等特殊表現。隨著科學技術的不斷進步，現已在地震活動力學過程機制研究中出現了一種非線性科學方法，此方法主要研究巖石在受到地震影響產生破裂后的分形幾何學特征、自組織特征、混沌力學特征，合理闡釋了地震活動變化的全過程。

2?地震災害預測基本思維模式

2.1?地震災害長期預測

地震災害是多種因素共同作用產生的結果，為保障地震災害長期預測的準確性，應注重歷史資料的作用，借助地球物理、地球化學、地質學等知識，從宏觀角度分析某一區域內的地震災害發生規律。如使用構造地質學及地球化學法能夠找出構造活動頻繁的區域;對于隱藏較深的斷裂活動帶則可以使用地球物理、地球化學法進行查找。在此過程中，還要采取數據統計法總結出地震災害的分布規律。以下從多角度對地震活動的分布規律進行闡述。

2.1.1?空間分布規律

大陸區域的地震主要發生于0～100km深度富含彈性固態巖層中，地下30km為高發區。另外在褶皺較為密集的山系帶、地形構造變化區、相鄰大陸板塊的交界區也是較易產生地震災害的區域。在斷層的分叉點、起始部位、多斷層交匯部位、構造活動頻繁且運動相對較快的區域，均是容易產生巨大應力的場所。這些具有鮮明特征的區域，極易產生地質斷裂情況。

2.1.2?時間分布規律

應力場逐漸累積、在達到一定極限后將能量快速釋放、再將應力進行分配，以達到能量平衡、保持相對穩定的狀態。在橫向上形成“此起彼伏”的狀態，在縱向上形成“一漲一落”的狀態。從地震產生的機制中可以看出，地震在時間分布上具有一定的規律性，可借助于此特點對地震活動進行長期預測。

（1）橫向上“此起彼伏”

在一次地震活動中，并非具有一致性及同步性的特點，而是在頻度的影響下，使整個地震過程呈現出分段性的特征。地震波產生于某個中心點位，依據區域內的地質、板塊構造等因素的影響，使地震波依據特定的表現形式向其它區域遷移。地震波長各不相同，在遷移過程中會表現出不同特質，遷移距離長短不一。由于地震波往往會在較短時間內反復產生，在上一波紋還未完全消失的情況下，下一波紋已經產生并且作用于相同區域內，使得地震強度及破壞性更為巨大。

（2）地震活動幕

在同一條地質構造帶及斷裂層中，往往會同時存在平靜及活躍的兩種狀態，呈現出波浪狀此起彼伏。此種活動周期旋回持續時間不盡相同，最長可達幾十年至上百年，某些極為特殊的情況下甚至能夠持續上千年。最短則僅為十幾年，甚至幾年。受到技術水平及資料短缺的影響，當前所使用的地震活動周期旋回數據尚不完善，并不能真正滿足地震災害長期預測的需要。

2.2?地震災害短期預測及臨震預測

在地震孕育階段，會產生相應的前兆物理場。前兆物理場與震源之間具有較為密切的關系，我們可借助前兆物理場與震源的變化機制，從中找出二者關聯性的深層次涵義，利用此種變化規律對地震災害進行短期預測及臨震預測。由此可見，此方法主要通過研究地震災害的發生過程，推斷出同一區域內未來的地震發生規律。

2.2.1?短期評價預測

由于地應力持續累積，在陸地承受力突破臨界點后，即產生了地震現象。地應力累積是一個緩慢的過程，尤其在初期階段，其變化極為微弱，甚至專業儀器都無法察覺。在臨近地震發生階段，此時的地應力已接近巖石所能承受的最大限度。在眾多因素共同作用下，使得地下水變化較為明顯。如借助于震源物理力學進行深入分析，即可明確地應力即巖石的變化狀況，同時利用長期評價預測資料，得出當前地震的產生機制、發作規律、地震周期、發震地點、災害等級等多項資料數據。

2.2.2?臨震預測

在地震即將全面發生的階段，巖石自身強度已極為接近極限平衡點。此時在受到某一外力的作用下，使得巖石的應力在極端的時間內集中于某一點位之上，導致此區域的巖層破裂，從而引發地震。這些外力作用來源廣泛，如月球潮汐力、環境變化等因素均會造成區域內的氣壓改變、地球自轉及自震蕩變化。在臨震預報時，要進一步明確地震速發生的時間及地點，對外部應力作用的影響進行研究分析，找出其中的對應關系，從而取得良好的臨震預測效果。由于臨震預測極為接近于地震發作時間，因此要綜合考慮各類影響因素，采用非線性方法可以使預測結果更為精確。

3?結語

地震是一種較為嚴重的自然災害，要研究其產生、發展的客觀規律，達到防震減災的作用。為實現此目標，首先要做好地震災害預測工作，建立起地震災害預測的基本思維模式。在此過程中，應加強對震源的研究，并根據地震宏觀時空分布規律、利用前兆物理場等方式，使地震災害預測更為精確。

參考文獻

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