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[地震地质学] 地震预测的困难

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发表于 2015-9-16 11:34:14 | 显示全部楼层 |阅读模式

地球内部的“不可人性”是古希腊人的一种说法。我们在这里指的是人类目前还不能深入到处在高温高压状态的地球内部设置台站、安装观测仪器对震源直接进行观测。“地质火箭”、“地心探测器”已不再是法国著名科幻小说作家儒勒·凡尔纳小说中的科学幻想,科学家已经从技术层面提出了虽然大胆、然而比较务实的具体构想(Stevenson,2003),只不过是目前尚未提到实施的议事日程上罢了。迄今最深的钻井是前苏联科拉半岛的超深钻井,达10km,德一捷边境附近进行的“德国大陆深钻计划”预定钻探15km。和地球(平均)半径(6370kin)相比,超深钻所达到的深度还是“皮毛”,况且这类深钻并不在地震活动区内进行,虽然其自身有重大的科学意义,但还是解决不了直接对震源进观测的问题。国际著名的俄国地震学家伽利津(raJIHubIHB)曾经说过(FaaHabm,1912;CaBapeHCKHfiHKHpHOC,1955):“可以把每个地震比作一盏灯,它燃着的时间很短,但照亮着地球的内部,从而使我们能观察到那里发生了些什么。这盏灯的光虽然目前还很暗淡,但毋庸置疑,随着时间的流逝,它将越来越明亮,并将使我们能明了这些自然界的复杂现象……”。


  这句话非常动人!这个比喻十分贴切!不过,话虽然可以这么说,真要做起事情来却没有这么简单。因为地震的地理分布并不是均匀的,全球的地震主要发生在环太平洋地震带、亚地震带以及大洋中脊地震带这三条地震带,并不是到处都有“灯”,所以地震这盏“灯”并没有能够把地球内部的每个角落全照亮!何况地球表面的约70%为海洋所覆盖,地震学家只能在地球表面(在许多情况下是在占地球表面面积仅约30的陆地上)和距离地球表面很浅的地球内部(至多是几千米深的井下)、用相当稀疏、很不均匀的观测台网进行观测,利用由此获取的、很不完整、很不充足、有时甚至还是很不精确的资料来反推(“反演”)地球内部的情况。地球内部是很不均匀的,也不怎么“透明”,地震学家在地球表面上“看”地球内部连“雾里看花”都不及,他们好比是透过浓雾去看被哈哈镜扭曲了的地球内部的影像。凡此种种都极大地限制了人类对震源所在环境及对震源本身的了解。


  大地震的“非频发性”。


  大地震是一种稀少的“非频发”事件,大地震的复发时间比人的寿命、比有现代仪器观测以来的时间长得多,限制了作为一门观测科学的地震学在对现象的观测和对经验规律的认知上的进展。迄今对大地震之前的前兆现象的研究仍然处于对各个震例进行总结研究阶段,缺乏建立地震发生的理论所必需的切实可靠的经验规律,而经验规律的总结概括以及理论的建立验证都由于大地震是一种稀少的“非频发”事件而受到限制。作为一种自然灾害,人们痛感震灾频仍;可是等到要去研究它的规律性时,又深受“样本”稀少之限(当然,这句话的意思不是说希望多来大地震)。


  地震物理过程的复杂性。


  从常识上说,不言而喻,地震是发生于极为复杂的地质环境中的一种自然现象,地震过程是高度非线性的极为复杂的物理过程。地震前兆出现的复杂

性和多变性可能与地震震源区地质环境的复杂性以及地震过程的高度非线性、复杂性密切相关。


  从专业技术的层面具体地说,地震物理过程的复杂性指的是地震物理过程在从宏观至微观的所有层次上都是很复杂的。例如,宏观上,地震的复杂性表现在:在同一断层段上两次地震破裂之间的时间间隔长短不一,变化很大,地震的发生是非周期性的(SornetteandKnopoff,1997);地震在很宽的震级范围内遵从古登堡里克特定律;在同一断层段上不同时间发生的地震其断层面上滑动量的分布图像很不相同;大地震通常跟着大量的余震,而且大的余震常常还有自己的余震;等等。就单个地震而言,地震也是很复杂的,如:发生地震破裂时,破裂面的前沿的不规则性;地震发生后断层面上的剩余应力(震后应力)分布的不均匀性,等等。在微观上,地震的复杂性表现在:地震的起始也是很复杂的,先是在“成核区”内缓慢地演化,然后突然快速地动态破裂、“级联”式地骤然演变成一个大地震。这些复杂性是否彼此有关联。如果有,是什么样的一种关系?非常值得深究。从基础科学的观点来看,研究地震的复杂性有助于深入理解地震现象和类似于地震的其它现象的普适性;反过来,对于地震现象和类似于地震的其他现象的普适性的认识必将有助于深化对地震现象的认识从而有助于预防与减轻地震灾害。

文章来源:洛克斯石油论坛 http:// oilequipcn.net

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