地震監測

地震監測是指在地震發生前後，對地震前兆異常和地震活動的監視、測量。目前地震監測主要有幾種劃分方法，一種是專業與民眾之分，指專業的地震台站和一些群測點，前者主要用監測儀器，如水位儀、地震儀、電磁波測量儀等，用來監測地震微觀前兆信息；後者則主要靠淺水井、水溫、動植物活動異常等手段，來觀察地震前的巨觀異常現象。

基本介紹

• 中文名：地震監測
• 時間：地震來臨之前
• 監視、測量：地震活動、地震前兆異常
• 劃分：專業與民眾之分

系統的網路結構

固定流動

用於長期監測某一特定地區的地震活動情況，由若干個建立在固定地點的地震台和一個負責業務管理和資料處理職能的部門組成的地震台網稱為固定台網。

為了地震學和地震預報研究的需要，或在某處發生強震後，為監視震區及鄰區的餘震活動情況，臨時架設了由若干個地震台和一個資料處理中心的地震台網。一旦已取得一批有用的記錄或餘震活動已趨於平靜就將台網撤離．這類台網稱為流動台網。

地震台網

用於監測全球地震活動性的地震台網，其尺度幾乎跨越全球。典型的是美國在60年代初建立的世界標準地震台網（WWSSN）。該台網由100餘個分布在全球的地震台和設在美國本土的業務管理部門組成。

台網的地震監測能力

在我國早已建成由24個基準地震台組成的國家級地震台網，其尺度跨越全國。用於監測全國的基本地震活動情況。

為了監測省內及鄰省交界地區的地震活動性，我國絕大多數省份均已建成由十餘個至數十個地震台組成的區域地震台網。跨度一般約為數百千米。

有些省內的地區或一些大型的工礦企業，如大型水電站，為了監測本地區的地震活動性，建成由幾個或十餘個地震台組成的地方地震台網，跨度一般約在十餘千米至幾十千米間。

處理中心

上述的全球的、國家的、區域的和地方的地震台網，在業務上對地震台作統一管理，處理地震台產出的地震數據和資料，其結果將遠比單台處理的精度高。因此這些台網都有一個起組網作用的管理和數據處理中心。該機構的主要職能是：對各台進行業務指導、設備維修、技術管理；匯總、分析和處理各台郵寄來的數據和資料；定期或不定期出版、發行和交換處理後的地震目錄、地震觀測報告和各種印刷物，供地震學家們研究使用。例如，國家地震局地球物理所九室就是一個對全國基準地震台起組網作用的機構。在各省地震局或地方地震部門內也均設有類似職能的部門作組網工作。

遙測台網

近20餘年來，隨著地震學和地震預報研究以及大震後快速回響等工作的進一步開展，對地震觀測工作提出了愈來愈高的要求。上述的那些由單台組成的台網，在某些方面已有所不足，故在許多國家中，使用近代多項高新技術的成果建立了許多不同尺度的遙測地震台網。這類台網將分散的各地震台上地震信號，使用各種數據傳輸方法實時傳輸至記錄處理中心。計算機組成的數據系統作快速的集中處理，並以電信號的形式存儲所有的地震信號和處理結果，供日後在處理用。因僅須傳輸地震信號，故地震台可做到無人值守。這就為地震台址的最佳選定提供了很大的方便。計算機系統快速集中處理實時傳輸來的地震信號，可迅速獲得滿意的處理結果。為在短時期內掌握大地震前的前震活動情況、快速進行大地震各項參數的速報、快速決策抗震救災工作、餘震監測、震後趨勢判斷和強餘震預報等工作提供了基本數據和資料。我國自1966年邢台地震後，近30年來，已在全國建立了六個區域遙測地震台網和十餘個地方遙測地震台網。為我國的地震觀測、地震學和地震預報的研究作出了貢獻。

遙網聯網

一些已建成的遙測台網，因尺度不大，對發生在網邊的地震，處理結果有時不十分理想。為此將在地域上靠近的多個遙測台網用各種數據傳輸手段聯網，相互交換地震信號或處理結果就可將發生在某台網網邊的地震變成聯網後組成的大台網內的地震。可在很大程度上提高地震參數的測定精度。目前我國已建成將北京、天津、大同、太原、臨汾、邯鄲、鄭州、呼和浩特和嘉祥等九個遙測台網聯網組成一個華北地震台網聯網。其跨度約有1000餘千米。在西南，將成都和昆明及西昌遙測台網，用租用電話線路及無線電相互交換傳輸各自六個地震信號的方式聯網，建成了跨越約為2000千米的川滇遙測地震台網聯網。

地震台陣

在世紀50年代末60年代初，一些研究用地震方法偵察和爆炸的國家，在地震觀測中參用了當時地震勘探中已使用多年的測線法。建立了一些地震台陣來提高遠震的檢測和定位能力。

早期地震台陣中的地震計是按規則幾何圖形在空間布設的。當各點的干擾不相關的情況下，把每個地震計輸出的地震信號延時組合後，其輸出信號的信噪比可比單台輸出的高。假如有N個地震計，則組合後輸出信號的信噪比比單台輸出可提高N1/2倍。在利用地震計在空間分布的坐標位置，可測定出地震波到來的方向即方位角，而後用走時曲線的慢度定出震中距。美國在小型試驗台陣運轉後所得到結果的基礎上於60年代在本土上蒙大拿州建立了一個由500餘個架在淺井內的地震計組成的大孔徑地震台陣Lasa台陣。運轉多年後取得了大量的觀測資料，發表了許多有價值的文章和資料。但由於不能完全達到設計時的預期效果，而且常維護該台陣的費用卻相當巨大，因此在70年代後期，該台陣就開始縮小規模直至最後停止運轉。

隨著觀測研究工作的深入發展，指出只要在地質構造均勻地區，不按規則幾何圖形布設的地震計輸出的遠震信號，在初動到達後一小段時間內其形態是大體相同時，這就為用台陣數據處理方法處理普通台網的輸出信號提供了基礎。瑞典地震學家巴特利用現成的瑞典地震台網（其尺度比美國的大孔徑地震台陣約大10倍）的信號延時組合後，使輸出信號的信噪比比單台信號提高了二倍。從而改善了遠震P波到時讀數的準確度，比較可靠地對P波初動方向識別，震源方向的測定精度也有所提高。

方法手段

地震前兆是與地震孕育和發生相關聯的異常現象。由於地震的孕育和發生是很複雜的自然現象，因此在這個過程中將出現地球物理學、地質學、大地測量學、地球化學乃至生物學、氣象學等多學科領域中的各種異常現象。

經過系統的清理和研究，自1966年邢台地震以來，我國已在70多次中強以上地震前記錄到1000多條前兆異常。這些異常可歸為十大類，即地震學、地殼形變、重力地磁、地電、水文地球化學、地下流體（水、汽、氣、油）動態、應力應變、氣象異常以及巨觀前兆現象。每一類前兆又包含多種監測手段和異常分析項目。如地殼形變包含有大面積水準測量、斷層位移測量、海平面觀測、湖面觀測、地面傾斜觀測等手段。地震學前兆分析項目是各大類前兆中最豐富的，包括地震活動分布的條帶、空區集中、地震頻度、能量、應變、b值、震群、前震、地震波速、波形、應力降等三十多種異常分析項目。巨觀異常項目亦是豐富多彩，如地聲、地光、光球、噴水、噴油、噴氣、地氣味、地氣霧，井水翻花、冒泡、突升、突降、變色、變味、井孔變形、各種動物行為的反常現象等等。

總之，由於地震孕育和發生的複雜性，決定了地震前兆具有豐富，多樣和綜合的特點。歸納起來，前兆現象可分為十大類，其中包含異常分析項目和觀測手段可達近百項。

觀測研究

國內外多次大震發生前，均在震中及其鄰區發現過大量與電磁波有關的異常現象。1966年邢台地震後，我國即開始了地震電磁波異常現象的研究；1976年唐山地震後，更是有組織地開展了系統觀測和研究。80年代，我國已有10個省、自治區、直轄市開展了震前電磁波的觀測與研究。電磁波觀測儀資料分析 在這方面，已經或將要進行的研究課題十分廣泛，有的已取得一定成果。例如，對震前電磁波異常進行了分類，指出存在兩種不同起因的電磁波異常。一類是在孕育過程中，由震源體產生的某種電磁輻射，稱之為輻射異常；另一類是由於震源體及其鄰區介質物理性質的變化，導致該區電磁波傳播特性的變化引起的電磁波異常，稱之為傳播異常。前者可能發生在孕育直到發震的整個過程中，壓電效應、動電效應、熱電效應等均能導致岩石在微破裂時產生電荷的積累與釋放，從而使震源區輻射出頻譜很寬的電磁波。

監測能力

我國地震監測預報工作由建國初期的科學行為，逐步向科學化、規範化、現代化、數位化和自動化方向發展。30年前國家地震局成立初期，我國的地震監測能力還很有限，到1966年邢台地震時，我國僅有24個測震台組成全國地震基本台網，8個地磁台組成全國地磁基本台網。30年後的今天，中國地震局在全國建立了415個專業地震台站、20餘個包含近300個站（點）的遙測地震台網、560餘個地方、企業觀測站（點），1200餘部短波、超短波電台組成的地震數據信息通信網路。按觀測類別分，專業台站（點）中：測震有近600個站（點）800套儀器，強震觀測台（點）240個，形變有160個站（點）297套儀器，電磁有近150餘個站（點）280餘套儀器，地下流體有近110個站（點）200套儀器；地方、企業台站（點）中：測震有近220個站（點）250餘套儀器，形變有60餘個站（點）65套儀器，電磁有120餘個站（點）125套儀器，地下流體有300餘個站（點）313套儀器。

直到70年代末，我國的地震監測能力在部分重點危險區基本達到監測6級以上地震的能力。目前我國地震監測台網具有監測ML≥2.5級地震能力的面積占國土面積的1/2略強，1/4左右的面積具有監測ML≥3.0級地震的能力，另有近1/4的面積（青藏高原大部分地區）具有監測ML≥4.0-5.0級以上震級地震的能力。全國的監控能力可達ML≥4.0級地震，東部重要省會城市及其附近具有監測ML≥1.5-2.0級地震的能力，首都圈地區具有監測ML≥1.0-1.5級地震的能力。

監測體系

我國地震監測預報、震災防治和緊急救援三大工作體系已經建立，並實現了地震觀測技術由模擬向數位化的換代，使地震檢測預報能力和水平躍上新台階。如今，全國採用數位化儀器觀測到的數據，實時或準實時傳到北京，有效地監視著地下構造活動。這對處於兩大板塊運動交界處、多地震的我國，社會經濟意義尤為重大。10月11日，中國地質學會副理事長、中國地震局何永年研究員介紹了我國地震科學領域“九五”以來取得的成果。

我國的地震監測技術系統始建於20世紀60至70年代，經過多年的連續運轉，觀測技術系統老化、落後現象嚴重。“九五”期間，地震監測技術系統改造完成、數位化地震台網和大震預報系統建成。地震觀測技術系統實現了由模擬向數位化的根本轉變。中國數字地震觀測技術系統建成後，國家地震台網和省級地震台網中近一半的台站、地震前兆台網中近三分之一的測項實現了數位化改造。目前，我國大陸已有由49個數位化地震台組成的國家地震台網和26個區域數字台網在運行。改變了過去觀測資料精度低、信息不豐富、傳遞速度慢、時效性差的狀況。

首都圈地震頻繁，歷史上地震災害嚴重，因此，首都圈被列為地震監測預報重點加強地區，設立了首都圈地震應急專項和“首都圈防震減災示範區系統工程建設”項目，在北京、天津、河北北部的15萬平方公里內，新建改造了107個寬頻帶、大動態數字地震觀測台，布設了120個強震觀測台，改造了數字前兆台，建設了數據中心和台網中心，有效地增強了首都圈地區的地震監測預報能力、應急指揮能力和地震科普宣傳教育能力。

中國地殼運動觀測網路（GPS）作為第一批國家立項的“九五”國家大型科學工程，是跨行業、多部門聯合執行項目。由中國地震局、國家測繪局和中國科學院三方共同承擔。該網路是一個綜合性、多用途、開放型、數據資源共享、全國統一的觀測網路。具有連續動態監測功能。25個基準站（24小時觀測和傳輸數據）、數百個基本站（定期觀測和傳輸數據）和上千個流動站（需要時觀測和傳輸數據）重點分布在我國大陸重要活動帶上，構成網路的基本框架，以高精度和高穩定性的觀測技術獲取中國大陸大範圍和時空密集的地殼運動觀測數據，為大地震的預報提供關鍵性依據，並將成為地球動力學研究的實驗基地，尤其對青藏高原的隆起成因研究起到決定性作用。同時網路所取得的各種基本信息及附帶產品將為我國交通、公安、保險等部門提供服務。該工程的建立，使我國在衛星定位技術套用學科領域、網路觀測系統、數據處理分析系統達到了國際先進水平。為了使我國的地震預報探索具有更堅實的科學基礎，《大陸強震機理及預測》被列入國家重點基礎研究規劃項目（“937”），目前正在順利進展中。該項目以活動塊體動力學為主要科學思想深入研究，探討我國大陸地震孕育規律的認識，特別是對強震地點的預測具有重要的科學意義。

監測事例

11月22日16時55分，四川省甘孜藏族自治州康定縣境內發生6.3級地震，震源深度18公里。我國立即啟動應急回響機制，緊急安排多顆我國陸地觀測衛星對地震災區進行連續多次監測。

截至11月24日，已通過衛星數據應急共享通道提供地震災區震前和震後衛星影像總計16景。其中，震前影像10景，分別是高分一號影像4景、資源三號影像2景、資源一號02C星影像2景，實踐九號A星影像2景;震後影像6景，分別是資源一號02C影像2景、高分一號影像4景。目前，這些數據已第一時間分發給中國地震局、民政部國家減災中心、國土資源部以及四川省當地相關部門。未來一段時間，服務地震災害的監測衛星將持續對災區進行觀測，並及時向相關部門提供所獲取的數據。