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上海天文专家提出用天文仪器为我国地震预警

2018-08-04 06:55

  有效的地震预警系统,对保护人们的生命财产安全有着重要意义。昨天,记者从中科院上海天文台获悉,该台研究员李正心经过近20年研究,与合作者一起提出一种新的地震预警方法,这种方法的有效性已得到京津唐张地区12年来测量结果的证实,相关论文即将发表在地震学核心期刊《地震学报》上。

  据李正心的合作者、上海天文台研究员平劲松介绍,科学界对地震的成因问题有很多争论,被人们广泛接受的成因源于 “板块构造学说”,该学说认为地球六大板块的相互碰撞、挤压,是地震发生的主要原因。但不少科研人员指出,我国大陆地震高发区域,如京津唐张地区、西南地区都不处在板块交界处,那这些地震的成因是什么呢?

  上世纪70年代,国际地震学界提出新的地震成因理论,认为地球的地幔层分布着很多巨大的 “地幔柱”,柱子里流动着很多高温高压的物质,这些地下物质如果朝地表方向涌动,到达地壳层时就可能引发地震。一些地震学家认为,我国内陆地震的主要成因,很可能就是这类地下物质造成的。

  根据这一科学假说,现已年过七旬的李正心从20年前起,研究京津唐张(北京、天津、唐山、张家口)地区的历次地震与地下物质的关系。李正心告诉记者,地下物质的测量可以借助天文学仪器。当大量地下物质向地表方向涌动时,地壳附近的物质质量就会增大,地面重力场也就随之增大。而重力测量,正是天文学仪器“CCD天顶筒”的一项本领,将这种长1—1.5米、20厘米口径的光学仪器对准天空,它会接收星星发出的光线,测算出所在区域的地面铅垂线方向,即重力方向。当地下物质涌上来时,该区域的重力方向会因重力场变大而发生偏斜,CCD天顶筒便能据此测算出地下物质距地表的深度。

  从1987年到1998年的12年间,建立在京津唐张地区的重力网做了46期观测。利用这些观测结果,李正心等人发现,震级在4.0级以上的历次地震发生前后,都存在着地下物质明显的升降活动在地震发生前的一段时间里,重力网都观测到了有大量地下物质向上涌动,而在地震发生后,地下物质总会向下回落。

  他们还发现,发生4.0级以上地震时,各地的地下物质深度是不同的,北京市区的地下物质深度通常为17公里,北京怀柔的地下物质深度为4公里,而唐山的地下物质深度为7公里。这种差异,很可能是由于各地的地壳深度不同造成的。 “有了这些数据,我们就可以划定这些地方的地震预警线。”李正心说,当唐山市的地下物质深度为30公里时,观测网会显示“平安无事”;当地下物质的深度在不断减小,并接近17公里时,观测网就会发出预警。

  此外,研究发现,北京怀柔地下物质的质量与地震震级显著相关,观测网可以通过测量地下物质的质量,估算出将要发生的地震震级。

  正因为京津唐张地区的地震与地下物质升降状况的 “惊人吻合”,李正心认为,利用CCD天顶筒和重力网,可为我国内陆地震做出有效的预警。他建议,在我国华北、西南等地震多发地区布设大规模的“天文—重力观测网”,每20—30公里设一个观测点,并设若干个流动观测点,每两三个月测量一次地下物质的变化情况,为我国地震的中期预报提供有价值的信息。