自然地震与监测观测仪器迟报的原因

摘要 目前自然地震监测领域对地震的发生总是迟报，其主要原因是该领域的地震“观测仪器”和“强震仪器”在设计思路和计量检测的标准方面存在问题。整个行业领域内的地震传感器都是按低频正弦波频率来进行检测标定的，实际上地震波传播到地表面是一种不规则的冲击脉冲波，冲击脉冲波所含有的高频偕波成分非常丰富，所以用低频正弦波频率的传感器作为地震监测观测的传感使用，是不恰当的，也是不正确的。

关键词 地震；监测；观测；仪器；迟报

中图分类号P315 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）86-0085-02

自然地震：是地球内部对某一点发生释放冲击的能量，传播到地表面，已经超出了正常情况下地球自转运动在地表面所产生的微振动加速度值的范围。

地震预测：是指在具备有高精度地震测试仪器的前提下，自然地震的预测不再是依靠人的估计和推测，完全是依靠科学测试仪器，测试测量出在正常的情况下地球运动对各监测点所产生的微振动加速度的范围（即：微振动震谱），给出地震发生的阈值（即：预警值），只有具备了这样功能的测试仪器，才能实现对地震的预测。

地震预报：目前应该分为两种预报过程。1）根据各监测点对测试仪器制定出地震发生的阈值为标准，对超出地震发生的阈值信号进行了正确的判断，称为仪器的功能预报；2）根据各监测点预测出的结果，由主管职能部门把地震发生的前兆信息给千家万户，称为职能预报。

由于自然地震的发生是没有规律性的，随机性非常大，在没有高精度监测仪器的前提下，预报的标准根本就无法确定，而且每次地震震级的大小事先是无法预测的，只是靠人的估计和推测对地震进行预报，显然这种预报的说法是没有根据的，可信度也是无法保障的，反而起到了误导的作用，因为不知道以谁的估计和推测为准，所以地震知识百问百答中的“地震预报三要素”和“地震预报按时间尺度的划分”说法是没有科学依据的。

做好地震的预报工作，首先应该对地震的知识和地震的波形有一定的了解和认识，自然地震的发生，与该地方的地质构造及土质情况有关，与震源的深度及振动量的大小有关，与自然地震测试仪器地震计的摆放位置及实际的地震震源中心的距离有关，而且每一次地震发生的地点、时间、震动的波长及震幅都是不一样的，这么多的不确定因素在内，地震的预报完全是依靠地震的测试仪器，而绝非是靠人的估计和推测能做得到的。对于地震测试仪器来说，首先应该有预测地震发生的能力，能测试出微振动震谱，根据微振动震谱制定出预警阈值，这样能起到对自然地震的预报作用。至于地震震级的大小应该是无法同时预报的，因为地震波是看不见摸不着的，只能是在地震发生过后测试仪器才能测试测量出地震的震级的大小。从地震预报的意义上来说：只有准确地预测预报出有地震的发生，地震的预报对防震减灾工作才有真正的现实意义。对于地震的发生具体能提前多少时间预测预警预报，取决于地震测试仪器的精确度和各监测网络布局的分析指挥系统。每一次自然地震的发生，其震动冲击波传播到地表面总是有个传播的时间过程，绝不会一下子就天塌地陷，一般高频冲击波传播的速度比较快，这个传播的过程就给地震的监测工作带来了预测预警预报的机会。

例如一些动物：鼠类、蛇类、蛙类对自然地震发生的前兆都是有反应，这就说明它们感觉器官对地震波的敏感程度，比目前自然地震监测仪器的传感器精度还要高。到目前为止自然地震监测领域采用的地震监测仪器对地震的发生总是迟报，对提前预测预警预报一直无法实现，其主要原因是该领域的地震“观测仪器”和“强震仪器”在设计思路和计量检测的标准上存在问题：目前整个行业领域内的地震传感器都是按低频正弦波频率来进行检测标定的，地震的“强震仪器”最高频响范围为15Hz，地震的“观测仪器”有效频响范围为50Hz，这种频响范围的监测仪器在该领域都称得上是超宽频的测试仪器了。实际上这种频响范围的测试仪器在电子测试仪器中应该属于超低频测试仪器，其传感测试的精确度为10%都很难达得到。设计的测试仪器是要对自然地震波进行测试，首先应该清楚地认识到地震波传播到地表面的波形不是正弦波频率，实际上地震波传播到地表面是一种不规则的冲击脉冲波，冲击脉冲波所含有的高频偕波成分非常丰富，脉冲波是以脉冲的宽度、时间周期来定义的，地震波应该是以冲击脉冲的波长时间来定义，不应是以频率为单位来定义的，地震震级的大小应该是根据震动的加速度震幅和震动的波长时间来确定，所以用低频正弦波频率的传感器作为地震监测观测的传感使用，是不恰当的，也是不正确的。 采用低频正弦波频率的传感器作为地震监测观测的传感使用，其测试的结果，可根据中国地震局提供的一组三种监测仪器记录下来的地震波形图来进行分析和解读：

从上述的波形图可见，三种地震的波形最前段的直线部分，表明此时传感器无输出，输出值为零（即：停机状态），这是因为当强烈地震发生时传感器的敏感器件受到地震波的冲击所导致停机现象，（此现象完全可以通过计量测试手段直接来进行求证）。中段部分反映的波形是高频自激振荡波形，是传感器受到强烈地震波的冲击过后而产生的高频自激振荡波形，绝不是真实的地震波形。从振荡的波形图来看，目前行业领域范围内的地震计最高有效传感频响范围仅有50Hz，其测试的波形却超出了测试仪器本身的频响范围，已经违背了测试仪器的测试计量规则。有关行业领域内地震计的技术指标：“参考文献”《几种地震计的种类、工作原理及技术指标》。通过对地震波形图的分析解读，说明了自然地震的前兆完全可以利用测试仪器来实现预测预报的工作，只是因为该行业领域的地震测试仪器的精度太低、测试的频响范围太窄，此类测试仪器到目前为止应该是从未获得过真实的地震波形图，这是不能预测预报的根本原因。

当务之急，要使地震测试仪器真正发挥出防震减灾的作用：就必须要提高地震传感器的精确度和频响范围，这两项技术指标是考核衡量测试仪器质量的重要标准；必须要提高测试仪器的计量检测标准，制定使用周期，定期送检，完善计量标准传递制度，确保测试仪器使用的可靠性；地震测试仪器必须要具备能测试测量出微振动震谱的功效，依据微振动的震谱设定地震预测的阈值，充分利用网络通讯等技术手段，才能实现随时随地有测试、测量和预测、预警、预报的作用，这样才能达到预期的最佳效果。

参考文献

[1]地震知识百问百答：（二）.中国地震局，2008-05-01.

[2]地震常见问题解答.中国地震局，2012-04-26.

[3]几种地震计的种类、工作原理及技术指标.百度文库网站，2011-07-03.

[4]三种监测仪器记录的缅甸7.2 级地震加速度记录波形.中国地震局，2011-03-29.