防震减灾科普知识

■电磁场异常

1855年，在日本江户闹市区有一位开眼镜铺的商人，他用长3日尺（1日尺等于30.3厘米）的一个马蹄铁，在马蹄铁上面粘满铁钉，用此来招引顾客。但是，在1855年江户大地震发生的当天，吸到磁铁上的铁钉及其他铁制商品，突然掉落在地，使他大为惊愕。时过两小时，一次破坏性大地震发生了，震撼了整个市区。地震过后，发现那块磁铁又恢复了往日的吸铁功能。类似的事件，在我们国家也曾多次出现。
    　1970年1月5日，在云南通海发生7.8级大地震。震前，震中区有些人在收听中央人民广播电台的广播，忽然发现收音机音量减小，声音嘈杂不清，特别是在震前几分钟，播音干脆中断。再如，1973年2月6日四川炉霍7.9级地震之前，县广播站的人发现，在震前5－30分钟，收音机杂音很大，无法调试，接着发生了大地震。
    　地震前磁场变化，很早就被人们注意到了。1872年12月15日印度发生地震前，巴西里亚至伦敦的电报线上出现了异常电流；1930年日本北伊豆地震时，电流计也记到了海底电线上的异常电流。
    　地震能引起电磁场的变化。一般认为磁场变化的原因有两个，一是地震前岩石在地应力作用下出现"压磁效应"，从而引起地磁场局部变化；二是地应力使岩石被压缩或拉伸，引起电阻率变化，使电磁场有相应的局部变化。岩石温度的改变也能使岩石电磁性质改变。唐山地震前两天，距唐山200多公里的延庆县测雨雷达站和空军雷达站，都连续收到来自京、津、唐上空的一种奇异的电磁波。因此，观测电磁场的变化也成为预报地震的主要手段之一。

■地形变

从多年来的大地测量结果中发现，我国几次较大的地震：如1966年邢台地震、1969年渤海地震、广东阳江地震、1970年云南通海地震、玉溪地震等等，震前都有地形变活动。

以邢台地震为例，震区内某水准点的高程变化。从1964年12月开始，一反其历年来长趋势下降的常态，以每年82－110毫米和速度急剧上升，到1996年3月15日突又转为迅速下降，到3月22日就发生了地震。

1968年山东郯城8.5级大震之前，在震中区东面海上有个小岛，由于地面慢慢隆起，小岛不断上升，后来居然同大陆连成一片。地震爆发时，极震区东侧猛然上升，使相邻的江苏赣榆东面的海水后退了十五公里。

美国地震学家沿着圣安德烈斯大断层共布设了80多个观测点。由于这条断层的活动，使得加利福利亚州西海岸成为世界上地震最频繁的地区之一。圣安德烈斯断层的突出特点在于水平方向错动。如1906年地震时，一次断层两侧错动了6.4米，按地质方法推算，从侏罗纪到现在，该断层水平位移量已达500公里。目前据卫星测定，该断层有的地段水平剪切相对速率可达每年5厘米。

日本在几次大震之前，也发觉了异常变化。如1964年日本新泻地震之前9小时左右，发觉了应变异常。当时在距主震震中70公里远的20架垂直向应变仪（垂直伸缩仪，放在40米深的井内）中，有15架记录到地面发生0.3－0.4毫米的垂直膨胀。

我们已知道，地下断层的活动是大多数地震发生的直接原因，大地形变测量能够监视断层的活动，配合其他方法，如地声可监视断层微破裂等等，就有可能准确地判定断层活动的状态，沿着这个思路，大地形变测量能为地震综合预报提供极其有用的判断依据。

■大气异常

地震前，尤其是大震前，往往会出现多种反常的大气物理现象，如怪风、暴雨、大雪、大旱、大涝、骤然增温或酷热蒸腾等。与此相应的温度、气压、温度的变化，会使人体感到不适。

1503年1月9日，江苏松江地震，有震前"有风如火"的记载。
      1668年9月2日，山东莒县地震，有震前"酷暑方挥汗"、"日色正赤如血"的记载。
      1920年12月16日，宁夏海原地震，有"未震之前数日，四面天边，变黄如火焰，睛空干燥，人均感觉焦灼干燥"的记载。
      1925年3月16日云南大理地震，震前"久旱不雨，晚不生寒，朝不见露"。
      1975年2月4日，辽宁海城7.3级大地震之前，虽已是严冬季节，天气却特别暖和，有时能听到雷声；个别阴坡没有冻土，长青草，有的地方还发现蝴蝶和昆虫。1月31日出现高温低压，从2月2日起气温连续上升，气压急剧下降，到2月4日，日平均气温出现顶峰，比常年高8度。另外，2月3日上午3时至10时，震区气温突然上升，形成一个以海城为中心的急剧升温区，两个小时内海城增温12度，而离海城较远的大连市增温2度。
      1973年2月6日四川炉霍发生7.9级地震，"震前几小时风尘大作，风向紊乱，上下乱窜"。1966年2月5日，云南东川发生6.5级地震的前三日连续有霾，震前一日霾的浓度最大。1971年3月23日新疆乌什发生6.3级地震前几天，雾气腾腾，灰尘满天。1975年2月4日辽宁海城7.3级震前不久，星空突然昏黑，地上伸手不见五指，大震过去后，很快又亮了起来。
      大震前的各种大气异常现象，近年来有很多报导，可以说，临震大气物理现象都不是孤立的，但由于地震前兆现象和气象本身的自然现象容易混淆，还必须进一步加强研究。

■测震

我国古代科学家张衡于公元132年研制出世界上第一台地动仪，安置在洛阳的灵台，并于公元138年3月10成功观测到千里之遥的陇西地震。
      近代地震仪在1880年制成，它的原理和张衡地震仪基本相似，但是时间却晚了1700多年。

地震仪是观测地震所引起的地面振动的仪器，主要是利用惯性原理和弹性原理来记录地震引起的地面运动。以确定地震发生的时间、地点和震级。 通过地震仪纪录的地震资料，人们可以研究地震发生的时间和空间的活动规律，为地震科学研究和预测预报服务。
      我国的地震观测技术已得到迅速发展，完成了从模拟技术向数字技术的转变。目前，我国已建成400多个地震台站及27个区域遥测台网，并正在向数字化、网络化迈进；建有地方台、企业台900多个，群测点8000多个，形成了专群共同监测的特色。中国地震观测技术已跻身于世界先进行列。

■短临地震预报仍是世界级科技难题

    27年前的7月28日，唐山发生了7.8级大地震，共造成24万余人死亡，是上个世纪全球死亡人数最多的地震之一。
      20余年过去了，尽管全世界的科技人员为地震预报作出了不懈的努力，地震监测手段和仪器进步神速，地震预报研究也有了长足的进步，但目前仍不能对地震作出准确的预报。地震孕育过程的极其复杂，使地震预报，尤其是短、临预报，目前仍处于经验性预报的探索阶段，仍是世界级科技难题。
      大家都知道，地壳运动在地壳的某些部位造成地应力积聚，当地应力积累到超过当地岩石的剪切强度时，地应力以岩层破裂方式释放，即发生地震。地应力的积累是一个漫长的过程，一个大地震的能量积累在我国西部短则也在数十年，而东部地区可以长达数千年。也就是说，大地震的地应力从积累到释放可以长达数千年。而当地壳运动积累的地应力在某些地方接近当地的岩石剪切强度时，何时释放则往往取决于有利于触发地震的外力因素。而触发地震的外力及发震机制十分复杂，所以，地震的短临预报相当困难。
      目前防震减灾工作的重要环节——中长期地震监测预报相当于确定地应力易于积聚的部位。重大工程建设就是避免在地应力集中的部位进行，并制定工程抗震设防标准，以减少社会财富的损失。地震预报实质就是确定地震能量释放的时段，让社会有转移和避震的时间，最大限度减少损失。
      长、中、短临地震预报是一个循序渐进的过程，只有地应力积聚的部位才会有地震发生。中长期预报相对容易把握，实质上是利用地震地质资料等，分析地震构造活动性，预测未来地震危险程度，指导防震减灾工作。我国地震部门的中长期预报能力较高，中期预报的准确率已达到30%，基本上可以满足抗震设防要求管理工作的需要。而短、临预报则太难了，时至今日，全世界的短临地震预报仍未有重大突破，仍处于经验性的预报探索阶段，我国目前因为有辽宁的数次成功短临预报震例，所以仍位列地震预报的先进国家之首。如美国的帕克菲尔德地区，科学家总结该地有约22年的6级地震周期，并组成世界上最先进、最密集的地震短临台阵，可严阵以待早就大大超过了22年了，却一直未等到期待中的地震。在日本的关东地区，人们总结该地区有约68年的大地震活动周期。从1923年的关东大地震后，上个世纪的下半叶志，日本在这一地区全力以赴建交健全地震监测台网，社会公众年年进行防灾演习，1995年却在日本地震监测台网较稀，社会公众防御意识也较淡薄的关西地区——阪神发生大地震，造成6000余人死亡，财产损失以千万亿美元计。
      我国除了在辽宁地区数次有小震活动前兆的地震短临预报成功外，其它类型的地震，大多停留在部分预报或内部预报阶段，少有重大突破。如新疆的伽师地区近20年来发生6.0级以上地震20余次，是世界上少有的中强地震“活动巢”，也仅见到一次成功预报的报道。
      目前，短临地震预报还不能达到社会的要求，仍是世界级科技难题，但是，我们可以利用中长期地震预报的成果，加强抗震设防要求的管理，提高工程建筑的抗震能力，以减少未来地震损失。