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地震宏观异常的'是是非非'

 三泰书斋 2023-04-27 发布于上海

“月晕而风,础润而雨”,任何自然现象发生前都会出现或多或少的征兆,“地震”亦然。一些较大地震发生之前, 在未来的震中及其外围地区会出现各种各样平时未曾出现过的与地震活动有关的自然现象, 称之为地震异常或地震前兆。

   宏观异常概述


所谓宏观异常就是泛指人们能直接接触和观察到的一些自然界的反常现象,比如动物生活习性和行为的异常表现;井、泉、河水异乎寻常的涨落变化;晴朗夜空出现与雷云闪电不同的彩色光像等。
宏观异常种类较多, 主要是生物异常、地下流体异常、电磁异常、地声地光异常等。
据统计,1975年海城、1976年龙陵、1976年唐山、1976年松潘、2008年汶川、2008年新疆玉田等地震前都出现了大量的宏观异常现象。在我国近4000年的历史文献中,也有十分丰富的地震宏观异常记载。
据统计,一般震级越大,出现宏观异常的范围越大,异常的种类也越多。

   生物异常


生物是自然界的主要组成部分,它们生活在自然界中, 有其正常的生活习性, 一旦周围环境发生变化, 动物生理机能、取食、求偶、筑巢、育幼、洄游和迁徙将发生变化, 震前会表现出恐慌、烦躁、呆滞、惊逃等行为异常。据国内外的震例,已发现130 种动物在地震前可表现出异常反应,最为普遍的有:鱼、青蛙、蛇、老鼠、家禽、鸟、猫、狗和牛、马、羊、猪等大畜牧。植物在地震前也会出现不适季节的发芽、开花、结果或大面积枯萎等异常情况。

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动物异常的可能原因有:电磁场的变化、超声与次声发射,微震活动、地下放出的气体、空气中悬浮粒子带静电和地下水位的起伏等。其他可能性较小的原因是;大气压力的变化、重力场异常和地表变形的各种表现等。

   地下流体异常


地下流体附存在岩石孔隙、空隙及溶洞中, 当地壳介质受力变形、温压变化、地下水补给-径流-排泄途径改变时, 地下流体正常动态遭到破坏, 出现异常。地震前后, 宏观异常最普遍的有以下方面:
水位升降( 或流量增减) :浅井( <100m 井深) 或民用浅井水位突升、突降, 有的甚至井涌或井水干涸;泉水流量增加或减少, 有的甚至泉涌或断流, 泉眼迁移新地。
水温增减:井孔、浅井、地表水、泉水,水温短时间增温或降温, 并以增温为主。一般温度变化超出当地年均气温, 以几摄氏度至几十摄氏度幅度增温。
气体涌出:一般在断层附近或水体中, 喷出数米高的气体, 如硫化物、碳酸气、沼气等;有的在池塘、水库中冒泡, 直径数毫米至数十厘米, 气体组成为有机物或无机物不等。
喷砂冒水:震前一般在田间地中、断裂附近冒水喷砂,震后继续喷砂冒水, 甚至砂土液化。
发浑变色:不少井泉震前应变增强, 介质发生变化, 径流途径改变, 地下水由清变浑, 浑浊程度不一。有些井泉水化学成份变化导致水色变化, 一般呈黑色、黄色、灰色、乳白色等, 有的甚至携深部物质上涌, 如硫化物, 水变味发臭。

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   电磁异常


电磁场异常表现为震前强大电场、磁场干扰, 如电视信号中断、电站闸阀跳闸,、电台无法正常发报等。地震前的电磁异常信号主要包括:

地电阻率异常信号—地震孕育过程中地球介质电学性质变化与地震发生的关系;
地电场异常信号—地震孕育过程中产生的动电效应或过滤电势与地震发生的关系;
电磁辐射异常信号—地震孕育过程中岩石破裂所产生的岩石新鲜表面激发电子信号与地震发生的关系;
地磁场异常信号—地震孕育地区及其附近地下岩石磁性的改变与地震发生的关系。

一些学者研究发现地震前尤其是大地震前在震中区及其周围地区上空电离层中的电子浓度也会发生大的变化,大量的实验室实验结果甚至野外实验也证明,当岩石受到力的作用后就会在破裂前发出各种频段的电磁异常信号。     

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   地声、地光异常



地声和地光发生于发震构造、地裂缝的形成过程中。地震前人们听到地声和看到地光, 多数是在震中区及其附近。一般人对地声的感觉是声响比较低沉, 且有指向震中的方向感, 在震中区呈“嗡嗡” 声或“呜呜” 声, 震中外围区呈“隆隆声;而地光颜色以白色、红色、蓝色居多, 形态有片状、带状、网状、闪状等, 有的呈火球状( 直径几厘米至数十厘米) 从地面涌出腾起。

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地光现象

   地震宏观异常实例--汶川地震


2008年汶川8.0级特大地震发生前,据统计在甘肃陇南地区共有11种动物表现出不同程度的异常行为。震前动物异常表现最多的是狗,多为在震前两天至半小时狂叫不休,甚至咬人。老鼠、鱼、蛇、蚂蚁等其异常行为多表现为反季节出现、死亡、不进窝和行为呆滞不怕人。

宏观异常的时空分布:
统计与分析结果表明,汶川地震前后,甘肃陇南地区宏观异常在高烈度区表现比较明显。在烈度为Ⅸ度的地区内宏观异常出现的频度相对较高;在Ⅷ度区和Ⅶ度区宏观异常出现的数量和种类则相对较少。如位于Ⅷ度区的陇南礼县,当地居民在震前几乎没有发现任何动物异常,只发现有地下水和地象异常;而位于Ⅶ度区的礼县北部则没有任何宏观异常出现。

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汶川地震前后甘肃陇南地区宏观异常点分布图

从时间分布看,离发震时刻愈近,宏观异常的表现愈明显。异常出现的最早时间是震前一个月,在震前半个月异常再次开始出现,随着发震时刻的临近异常数量逐渐增多,到了震前的1~3天异常显著增多,并在地震的前2天达到峰值。震后大多数宏观异常消失。此外,宏观异常种类与异常数量有着大体相似的时间分布特征,即随着发震时刻的临近异常的种类有逐渐增多的趋势。

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汶川地震前甘肃陇南地区宏观异常数量分析图

   地震宏观异常实例--云南盈江地震


2014 年云南盈江6. 1 级地震(5月30日)发生前,腾冲县清水河村白石岩泉水变色、浑浊。2014 年1 月15 日,腾冲县防震减灾局接到界头乡清水河村白石岩泉水发浑的信息,经现场调查,白石岩泉水出水口位于界头乡清水河村与曲石乡箐桥村交界处( 25. 28°N,98. 57°E) ,为石灰岩岩溶水,出水口从一陡峭山崖下几块岩石裂隙中流出,水流量较大,形成一条小河。该水源为铁冒山矿区和附近几个自然村寨农户的饮用水,经与村民了解,该龙洞水多年清澈见底,基本未出现过发浑现象。

2014 年3 月8 日,梁河县防震减灾局接到报告,称梁河县与腾冲县交界处囊宋乡荷花温泉( 24. 91° N,98. 38°E ) ,出现冒浑水现象。经现场调查和询问相关人员,泉眼出水口大概于3 月7 日深夜开始出现发浑现象,泉眼出水口向外涌出灰黄色泉水,泉水浑浊,且伴有一定数量的泥砂从水口喷出,喷溅后有沉淀堆积迹象,而观景水塘中的泥浆有沉淀趋势,该异常点在以前地震中也有过类似现象发生。

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异常点喷出的泥沙

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异常点井喷出水口

2014 年4 月开始,德宏州防震减灾局舒曼地磁出现大幅值突跳。4 月12 日,东西向、北南向最大突跳值分别为1. 700 和2. 280,垂直向突跳值0. 654。4 月19—20 日舒曼地磁3 个方向再次出现大幅值突跳,其中20 日东西向最大值为2. 940、19 日北南向、垂直向最大突跳值为2. 88 和1. 660,达到自观测以来突跳最大值。

盈江地震前的宏观异常现象,在空间分布上与构造有着高度的一致性和密切关联性。这些宏观异常多发生在震中外围断裂上,主要是断裂的端部、几组断裂汇而不交的构造部位或者是构造拉分盆地内,如梁河与腾冲交界荷花热水塘温泉异常点,既处于大盈江断裂的端部,又位于大盈江、腾冲和瓦德龙3 条活动断裂汇而不交的部位。究其原因,此类构造部位是地应力易于集中的地点,即便不是发震地段,却是应力集中、无震滑动的敏感区,因此可能成为地震宏观异常的易发场所。


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无论何种地震宏观异常,所有起因都可能是多样的,例如周围地区地下水的过量开采、气候变化、环境变化、动植物本身因素等,这些都能导致相关异常现象的出现。因此,不能单纯地以宏观异常来预测地震。
但是出现宏观异常我们应该引起必要的重视,必须报告地震部门进行跟踪观察和分析研究。当前,地震宏观异常监测可作为地震可操作预报的一种重要途径。所以,有必要加强一些中强地震宏观异常现象的收集、分析和典型案例研究,以获得有关宏观异常分布特征及其与构造关联的规律性认识,以便更好地为地震短临预报提供有价值的借鉴经验和参考依据。

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参考资料:
地震宏观异常知多少(王斌)
云南地区地震宏观异常特征研究(付虹)
汶川8.0级地震前后陇南地区地震宏观异常调查及分析(严武建)
2014 年云南盈江6.1级地震宏观异常及其与构造关联性讨论(张艳凤)


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编辑:赵里安

审核:刘小龙

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