核心提示：

　　地球不是一個孤立的天體，它受宇宙環(huán)境中各種因素的影響，如月亮引力、太陽引力等，那么地震活動與這些天外因素有關系嗎？本版從《天文學進展》、《大地測量與地球動力學》雜志摘編了兩篇論文，分別從天文潮汐如何影響地震發(fā)生、如何利用潮汐形變資料獲得地震信息等角度，對地震預測方法進行闡述。

　　名詞解釋

　　天文潮汐主要指太陽、月亮對地球的引潮力，太陽系的其它行星對地球也有引潮力，但是，它們非常小，即使九個行星排列成一行時對地球的引潮力也只有日月引潮力的1/26000。

　　天文潮汐與地震

　　吳小平(云南大學地球科學系)冒蔚(中國科學院云南天文臺)黃雍(云南省地震局)

　　地震是地球內(nèi)部運動的一種力學過程，然而地球并不是一個孤立的天體，它受宇宙環(huán)境中各種因素的影響，天文潮汐就是一種力學因素。天文潮汐主要指太陽、月亮對地球的引潮力，太陽系的其它行星對地球也有引潮力，但是，它們非常小，即使九個行星排列成一行時對地球的引潮力也只有日月引潮力的1/26000。天文潮汐不僅從天文學和地球物理學的角度對整個地球的運動產(chǎn)生影響，也從地質(zhì)學的角度對局部地殼運動產(chǎn)生影響。雖然地震的力源來自地球內(nèi)部，但是，當震源系統(tǒng)巖石中的應力達到臨界狀態(tài)時，外界因素的影響在一定條件下會引起系統(tǒng)的突變而發(fā)生地震。基于這樣的物理思想，國內(nèi)外天文地震研究者們對天文潮汐與地震關系的問題一直興趣不減。然而由于地震過程和地震發(fā)生本身是一個復雜問題，關于天文潮汐與地震關系研究，不同作者從不同角度用不同方法或不同地震樣本，所得結論不盡相同，存在較大的爭議。爭議的焦點早期主要在地震的發(fā)生時間是否受天文潮汐的影響，后來多集中于地震與天文潮汐究竟存在什么樣的關系。

　　日、月、地球的相對位置與地震

　　從已有的研究看，天文潮汐與地震關系的研究大致包括以下三個方面：(1)日、月、地球的相對位置與地震的關系，這方面的研究主要包括月相、月黃經(jīng)、日月高度、日月時角等位置參數(shù)分布與地震發(fā)生時間及頻度之間的關系；(2)天文潮汐的周期與地震，這類研究往往先計算日月引潮力的某一周期分量的時間函數(shù)曲線，然后統(tǒng)計發(fā)震時間所對應的優(yōu)勢相位，或者直接從地震序列中提取潮汐周期成分；(3)天文潮汐應力與地震，主要研究日月引潮力在地球內(nèi)部產(chǎn)生的潮汐應力對地震的觸發(fā)作用，此方面研究主要針對大地震。

　　月赤緯是潮汐計算中用到的多種參數(shù)之一。最近的研究表明，20世紀71%%的大地震發(fā)生于赤白交角從極大變?yōu)闃O小時期，1999年9月21日的花蓮地震發(fā)生在月過赤緯極小于(-19°)時。

　　月黃經(jīng)也是潮汐計算中間接用到的參數(shù)之一，月震和地震時月黃經(jīng)非隨機的從集現(xiàn)象可能說明月震和地震的發(fā)生有著共同相互的外力因素———引潮力的影響。但所研究的每個局部地區(qū)，并不是都存在地震時月黃經(jīng)的優(yōu)勢分布。

　　我國從20世紀80年代起對日月位置與地震關系有不少研究，但多數(shù)僅局限于月相統(tǒng)計。有人對不同地區(qū)的地震作了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)有的地區(qū)的地震與朔望關系明顯，有的與下弦關系明顯，認為不同地區(qū)、不同震源機制的地震可有不同的月相效應，進行月相統(tǒng)計應注意劃分不同區(qū)域和地震帶。近來的研究表明，太陽、月亮的地方時角對強震序列的發(fā)震時刻也有影響。

　　上述研究大多都將所得到的日月位置與地震的關系歸因于潮汐對地震的觸發(fā)作用，從潮汐理論看，雖然引潮力與日月位置有關，但是嚴格地說，簡單地從月相、日月黃經(jīng)或時角等位置參數(shù)來研究潮汐與地震的關系，而不作引潮力的計算是不合適的。然而，很多研究卻顯示出日月位置統(tǒng)計比通過復雜的引潮力計算的研究效果更為明顯。

　　天文潮汐周期、相位與地震

　　研究潮汐周期、相位與地震的關系通常采用兩種方法：一是先計算某一潮汐分量如半日潮、日潮、雙周潮的時間函數(shù)曲線，然后將地震發(fā)生時刻與之比較，統(tǒng)計地震是否有從集發(fā)生在某一優(yōu)勢相位處的趨勢，若存在優(yōu)勢相位，則表明地震發(fā)生時間與這一周期的潮汐分量有關；另一種方法是將地震序列作頻譜分析，提取地震活動中的潮汐周期成分。

　　自從月震證據(jù)表明月震確實與地球在月球上產(chǎn)生的引潮力有密切關系后，地震與天文潮汐關系的研究得到了推動。Lammlein等人的研究表明，月震活動高峰有一個非常明顯的周期，這個周期是27.2d，這正是地球在月球上產(chǎn)生潮汐的交點月周期，說明引潮力能引起或觸發(fā)月震。

　　Palumbolz4的研究證實了地震和天文潮汐相位的關系具有區(qū)域性，他對全球范圍9157個地震的統(tǒng)計研究沒有顯示出有意義的結果，而對意大利范圍內(nèi)沿ApPennine山脈發(fā)生的地震研究卻發(fā)現(xiàn)，無論是主震還是余震，其頻度當半日潮東西分量達最大時都明顯增加，主震和余震分別增至平均值的2.7倍和1.8倍，認為存在區(qū)域性的潮汐觸發(fā)特點。韓延本等人的研究也認為日月引潮力對地震的觸發(fā)作用存在地區(qū)性特點或與地質(zhì)構造有關，故將地震樣本按所處斷裂構造帶分區(qū)，結果表明不同構造帶上地震發(fā)生時刻與引潮力的東西向水平分量的不同變化時段有相關性，例如，在鮮水河地震帶和松潘地震活動區(qū)，88%的超過5.8級的強震發(fā)生在東西水平分量正次峰附近的7d中，而在龍陵、瀾滄地震活動區(qū)，70%的超過5.8級的強震發(fā)生在該分量負次峰附近的7d中。

　　地震與天文潮汐的關系不能一概而論

　　從日、月、地球的相對位置與地震、天文潮汐周期與地震等的研究可以看出，地震與天文潮汐的關系不像月震那么簡單，很難得出絕對一致的結論，這與月球上的潮汐比地球上大得多有關，也與地球的復雜構造有關。然而，上述大量研究結果表明地震與潮汐關系確實存在，只是這種關系以不同形式和不同程度表現(xiàn)出來而已。

　　從上述情況我們可明確目前天文潮汐與地震研究的初步結果、存在的某些問題以及進一步研究的方向：對地震與天文潮汐的關系不能一概而論，因為這種關系的強弱程度是依賴于震源位置、發(fā)震斷層類型和潮汐應力作用類型的。在今后的研究中，應該注意劃分區(qū)域，不僅是地理區(qū)域、構造應力區(qū)域，還應注意區(qū)分發(fā)震斷層類型。

　　關于潮汐應力對大地震觸發(fā)的力學機制研究目前還缺乏細致的物理模型描述，多數(shù)研究采用潮汐應力優(yōu)勢相位統(tǒng)計的方法來研究大地震，以是否存在優(yōu)勢相位來判斷大地震的發(fā)生是否具有潮汐觸發(fā)性。如果能建立一種物理模型，來分析天文潮汐應力對地震斷層的力學作用，并在此基礎上提出一種大地震的潮汐應力觸發(fā)判別方法，這將有助于天文潮汐與大地震關系研究更深層次的開展。

　　人們對太陽、月亮(尤其是月亮)相對地球位置與地震的關系已有不少現(xiàn)象統(tǒng)計方面的研究，其中，大多數(shù)統(tǒng)計研究是針對單一的位置參數(shù)。實際上，地球在某一時刻受到的引潮力不僅與某一個位置參數(shù)有關，而是同時與多個參數(shù)有關，僅對單一位置參數(shù)做統(tǒng)計，所得到的結果只能從一個側(cè)面反映天文潮汐與地震關系，因此，同時考慮與天文潮汐有關的多種位置參數(shù)進行統(tǒng)計分析，對得到整體全面的統(tǒng)計圖像是必要的。

　　潮汐形變資料中地震前兆信息的識別與提取

　　張燕吳云施順英(中國地震局地震研究所)

　　劉永啟褚永海(武漢大學)

　　如何從潮汐形變觀測資料中獲取地震前兆，一直是廣大學者努力探索的重要問題。20世紀80年代中后期興起的小波變換是泛函分析、Fourier分析、樣條分析、調(diào)和分析、數(shù)值分析比較完美的結合。它具有多分辨率分析的特點。將小波變換應用到潮汐形變資料處理中，提取某頻段的信息，結合多個臺站綜合分析，可找出地震前兆。地震前多個觀測臺站出現(xiàn)相同頻段的異常信號

　　在2001年10月發(fā)生的云南永勝6.0級地震前，震中附近的永勝、渡口、彌渡和楚雄臺同樣出現(xiàn)了一致性顯著異常信號。我們分析的資料是各個臺站2001年全年的整點值數(shù)據(jù)，在各個臺站分解結果中出現(xiàn)了一個振幅較大的異常信號，該信號在永勝臺和楚雄臺出現(xiàn)的時間基本相同，均在5—7月，在渡口臺和彌渡臺出現(xiàn)的時間有些提前，從2月一直持續(xù)到7月。雖然出現(xiàn)時間稍有差異，(可能是傳播速度和距離不同引起的)，但周期(頻段)是一樣的，都是幾天到十幾天。

　　再看1998年11月發(fā)生在川滇交界地區(qū)的6.2級寧蒗地震。震中周圍的永勝、渡口、彌渡及西昌等臺(震中距分別約50km、110km、140km和160km)在地震前也出現(xiàn)了同步的一致性異常信號。選取的資料是各個臺站1998年全年的整點值數(shù)據(jù)。從處理結果中同樣可以看到，在各個臺站高頻部分分解結果中，出現(xiàn)了一個幅度較大的異常信號。頻段一致，出現(xiàn)時間也較為集中均在6—9月份，周期大約是幾天到十幾天。

　　異常信號可能就是從震源發(fā)出的

　　從以上幾次強震前的潮汐形變資料處理結果來看，將小波變換的多分辨率分析用于形變資料處理，其結果是可以肯定的。臺站記錄的信息中，既包含有潮汐成分，又有非潮汐成分，小波變換的多分辨率分析能按頻率將某一頻段的信號提取出來，潮汐波的明顯分離就是明證。可以看出，在強震前的2~5個月，震中附近的形變臺站都接收到一個頻段相同的異常信號，周期大約為幾天到十幾天，出現(xiàn)的時間也大致相同。這會不會是同一個源發(fā)出來的信號呢?為此，我們對提取出來的相同頻段的信號做相關性分析，結果表明信號兩兩之間的相關程度平均達到80%以上，這說明它們之間是相關的。由此我們可以認為：在相同的時間段出現(xiàn)在相鄰多個臺站的同一頻段的信號，是由同一個源發(fā)出來的，這個源可能就是地震的震源。

　　盡管已有不少學者將小波分析引入到地震資料的處理中，但用小波變換多分辨率分析來分析和處理潮汐形變資料尚屬首次。從結果看，效果是不錯的，它能將同一頻段的信號單獨提取出來，達到了預想的目的。

　　反過來，我們在進行形變資料處理時，可以將相鄰多個臺站綜合分析，找出在同一時段共同記錄到的相同頻段的異常信號，確定出地震前兆信息，進行地震預報。根據(jù)前兆信息出現(xiàn)的時段可大致確定發(fā)震時間；將提取的異常信息與震源模型結合起來，利用多臺的信息能找出發(fā)出這些異常信號的共同源即震源，同時地震的強度也可以確定。

　　相關鏈接

　　俄專家認為地震與潮汐有關

　　俄羅斯國立莫斯科大學核物理研究所的專家認為，在太平洋地震帶上所發(fā)生的大地震大都與海洋潮汐有關。

　　據(jù)俄《消息報》報道，這家研究所的專家對1964年至1992年間在太平洋地震帶上所發(fā)生的地震進行了分析，結果發(fā)現(xiàn)多數(shù)情況下在發(fā)生大地震的當日或大地震發(fā)生前后2至3天內(nèi)，夜空中均出現(xiàn)過新月或滿月。而且在地震發(fā)生前，俄羅斯或其他國家的中子射線測量機構都曾探測到超過正常標準數(shù)十倍的中子射線波動。

　　另外，位于帕米爾高原上的俄中子射線測量站的觀測結果也證實，每當新月和滿月發(fā)生時，太平洋地區(qū)就會出現(xiàn)不同程度的中子射線波動。俄專家指出，上述現(xiàn)象說明，太平洋地區(qū)部分地震的原因與海洋潮汐有關。海洋潮汐是在月球、太陽等天體的引力作用下產(chǎn)生的。在萬有引力的作用下，天體對地球的海水會產(chǎn)生引潮力。當新月或滿月出現(xiàn)，即太陽、月球和地球處在一條直線上時，月球和太陽的引潮力會形成合力，引發(fā)大潮。

　　俄專家認為，大潮能夠?qū)μ�平洋地區(qū)的地殼產(chǎn)生巨大的壓力，部分堅固性稍差的地殼會出現(xiàn)裂縫，裂縫中會釋放出中子及其他原子粒子和核子的射線，而處于正常水平的中子射線就會因此產(chǎn)生波動。如這種破裂正好發(fā)生在地震帶上，就會使該地區(qū)的地球內(nèi)部能量得以猛烈地釋放，這樣地震的發(fā)生也就在所難免。俄專家表示，潮汐作用只是引發(fā)地震的一種因素，能否形成地震還要取決于很多其他因素。但是，與潮汐作用密切相關的中子射線波動狀況，完全可成為短期地震預報的一項重要指標。

　　猛烈的潮汐可能引發(fā)地震

　　據(jù)《山東青年報》報道，美國加州大學洛杉磯分校的科學家在《科學》雜志網(wǎng)絡版上發(fā)表文章指出：地球上的潮汐可能會引發(fā)地震。

　　在月亮以及太陽的引力作用下，海水不斷地潮起潮落，地球斷面層上受到的壓力也因此每天有大約兩次的起伏。該文章的作者伊麗莎白·哥奇蘭說：“猛烈的潮汐在地震的引發(fā)過程中發(fā)揮了很大的作用，地震發(fā)生的時間會因潮汐造成的壓力波動而提前或推遲。”

　　科學家已經(jīng)就潮汐對地震的影響猜測了很長時間，但到目前為止還沒有人論證過它對全球范圍的影響效果，以前只發(fā)現(xiàn)在海底或火山附近，地震與潮汐才呈現(xiàn)出比較清楚的聯(lián)系。該文章另一位作者，加州大學洛杉磯分校地球與空間科學系教授約翰·維大說：“地震起因還是一個謎，而這一理論可以說是其中的一種解釋。我們發(fā)現(xiàn)海平面高度在數(shù)米范圍內(nèi)的改變所產(chǎn)生的力量會顯著地影響地震發(fā)生的幾率。”

　　哥奇蘭等人首次將潮的相位和潮的大小合并計算，使用的計算方法比3年前所能做到的精確了很多。他們分析了1977—2000年間全球2000多個5.5級以上的地震。

　　他們重點研究了發(fā)生在消減帶的地震。哥奇蘭和維大發(fā)現(xiàn)地震的發(fā)生與斷面層潮汐壓力處于高度密切相關，而這種相關性偶然發(fā)生的幾率不到萬分之一。他們發(fā)現(xiàn)猛烈的潮汐在淺斷面層施加了足夠的壓力從而會引發(fā)地震。當潮很大，達到大約2—3米/時，3/4的地震都會發(fā)生，而潮汐越小，發(fā)生的地震也越少。

　　他們同時發(fā)現(xiàn)，發(fā)生在美國阿拉斯加、日本、新西蘭以及南美洲西部海岸附近的地震都顯示出了與潮汐的相互關系。不過，維大也承認，在美國加利福尼亞以及世界上大多數(shù)地方，地震與潮汐的聯(lián)系卻相當小。