跨斷層形變觀測：聆聽地球脈動，度量地震腳步

彭麗媛 唐偉 羅宇 馬伶俐

我國地處環太平洋地震帶與歐亞地震帶之間，是全球地震活動最為頻繁的國家之一。受太平洋板塊、印度板塊和菲律賓海板塊的擠壓，我國大陸內部出現了許多具備強震發生能力的斷裂帶。多種因素的綜合疊加使該區域的地震具有頻次高、量級大、釋放能量強、危害范圍廣等特點。近年來，汶川8.0級地震、蘆山7.0級地震、瑪多7.4級地震等，無不造成重大的經濟損失，威脅著震區居民的人身安全，地震監測、地震預報、地震預警等工作的重要性日益凸顯。

震害研究體系

為盡可能地減輕地震這一自然災害造成的不良影響，我國早在20世紀50年代就初步建立了系統的地震研究工作委員會，從地殼形變監測、地磁地電異常、流體物化改變、地震活動性研究等多個方面著手，總結歷次地震發生前的宏微觀變化和統計學上異常指征的共性特點。得益于一代又一代地震工作者數十年如一日對監測數據的解析，加之其積極應用最新的觀測手段與分析方法對歷史數據抽絲剝繭般的解譯，目前已有許多不同地震監測手段的強震臨震指標應用到日常震情研判工作中，形成了我國特有的“邊觀測、邊研究、邊實踐”循回式研究路線。在研究與實踐的過程中不斷修正對地震的認識，熱忱地回應社會的關切與期盼。

跨斷層形變監測

跨斷層形變監測以直觀可靠的監測方式、高精度的測量成果和觀測量明確的物理意義被廣泛應用于地震監測與分析中，是最典型的觀測手段之一。為了捕捉活動斷裂帶在地震發生前出現的細微變化，從20世紀70年代初期開始，相關人員在具備強震發生風險的斷裂帶敏感位置開展了形式多樣的跨斷層形變監測工作?，F存的觀測手段包括跨斷層GNSS觀測、跨斷層短水準觀測、跨斷層短基線觀測和斷層蠕變儀觀測，觀測精度最高達到了微米級，幾乎是百分之一頭發絲的粗細程度。高精度、連續的跨斷層形變監測在微米尺度完整地記錄了周邊強震震前、同震和震后調整過程，為探索近斷層連續地表形變與地震的內在關系提供了可能。不同尺度的觀測基線從空間、時間和頻率域的不同視角揭示地表形變的空間態勢和時間演化特征。

形變監測與地震

地殼形變是地震中力學型的直接型前兆，是發震斷層的直觀反映。從長期的觀測數據來看，定期采集分布斷層兩側測點的高差、距離、方位等能了解斷層地下活動在地表的具體表現，從而回溯地下斷層的受力變化情況，為判斷近期地震發生的概率與地震發生地點提供科學依據。我國四川與云南是大量推行跨斷層觀測工作的地區，也是地震高頻發生區域，跨斷層形變監測數據作為一種前兆觀測手段，曾多次在強震發生前出現不同程度的異常變化，展現出良好的映震能力。由于監測的斷層性質與形變監測場地的展布方式不同，觀測曲線展現出臨震加速失穩、非繼承性線性改變、擠壓應力積累等不同類型的非線性、微穩態的自組織臨界變化。地震工作者通過進一步分析跨斷層形變監測曲線形態與觀測數據，作出多次較為成功的地震預報。

隨著跨斷層形變觀測數據與震例的積累，越來越多未被發掘的微小形變被展示出來，更完整地呈現出地震孕育和發生過程中斷層的分步變化，發現了板塊內部無明顯震源釋放的慢地震、地震事件中塑性波的傳播、失穩臨界狀態的預蠕滑等現象。這類新發現完善了地震發生機制，深化了對震源特征的理解，為探析地震的發生機理奠定了堅實的基礎。

形變監測展望

源于地球深部的不可入性，地震預報一直以來都是尚未攻克的科學難題，但我國地震從業工作者始終不忘防震減災的光榮使命，不斷向當代世界性科學難題發起挑戰。前路惘惘依然斗志昂揚，前沿的北斗衛星對地觀測技術、“張衡一號”地震立體觀測體系天基平臺、日益成熟的陸態網監測陸續融入到地震形變監測工作中，夯實了斷層數據采集的基礎，將地殼形變監測的領域拓寬到從毫秒到百年的全時間觀測和從近斷層到全球的全尺度觀測。

隨著觀測資料數據庫的逐步建立和大數據思維的融入、多學科多源異質動態觀測資料的融合與科學認知反饋的建立，我們有理由相信，通過正確認識地震發生機理、做好地震監測預報，我國地震風險定能得到有效化解，地震災害也將逐步減少。

作者單位|四川省地震局地殼形變觀測中心