異常、前兆和干擾的新定義及其相關(guān)問題的討論＊

王吉易 單連君 馮向東 平建軍

（河北省地震局，石家莊050021）

異常、前兆和干擾的新定義及其相關(guān)問題的討論＊

王吉易 單連君 馮向東 平建軍

（河北省地震局，石家莊050021）

摘 要質(zhì)疑了“前兆異?！痹x存在的與觀測資料和預(yù)測實(shí)踐不符合的缺陷，給出了異常、前兆及干擾的新定義?！爱惓！迸c“前兆”是兩個(gè)完全不同的概念，異常不僅與地震有關(guān)，而且與地殼構(gòu)造變動(dòng)和相關(guān)自然現(xiàn)象也有關(guān)；地震前兆則是系由多種內(nèi)因性和外因性異常構(gòu)成的預(yù)測信息體系；干擾因素僅是偶然的、局部的人為因素。討論了新老定義之間的差異、新定義的事實(shí)依據(jù)、地下水等手段今后需解決的關(guān)鍵性任務(wù)、現(xiàn)實(shí)地震預(yù)測能力的有限性等問題；提出了我國地震預(yù)報(bào)工作的重點(diǎn)應(yīng)做“戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移”，并且需對我國幾十年地震預(yù)報(bào)探索的科學(xué)思路、積累震例、預(yù)報(bào)實(shí)例和研究成果做“再清理”和“再研究”等建議。

關(guān)鍵詞新定義；異常；地震前兆；干擾；事實(shí)證據(jù)

中圖分類號：P315.72；

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A；

doi：10.3969/j.issn.0235-4975.2015.04.005

收稿日期：＊2014-10-08；修回日期：2014-10-24。

基金項(xiàng)目：河北省科技支撐計(jì)劃（12276903D）資助。

AbstractThe flaw of former definition that observation data were not in accord with prediction practice was questioned，and a new definition about precursor，abnormality，and interference was given.“Precursor”and“Anomaly”are entirely different concepts.Anomaly are not only related to earthquake，but also related to crust tectonic activity and relevant natural phenomena.Seismic precursor anomaly is a forecast information system which consists of multiple internal and external causes.The interference factors merely are occasional partial human factors.We also discussed several issues including the discrepancy between former and new definition，the factual basis for new definition，critical tasks are urgent to be solved in groundwater methods and the practical restriction of seismic forecast ability.It is proposed that the working emphasis of seismic forecast in China should be shifted in strategy.Various proposals were put forward，scientific ways，earthquakes cases accumulation，forecast examples and the research results over decades in our country should be carried out “re-cleaning”and“restudying”.

Keywordsnew definition；anomaly；seismic precursor；interference；factual evidence

引言

“異常”、“前兆”和“干擾”為地震預(yù)報(bào)學(xué)的基本名詞。它們的定義如何，也在很大程度上影響著地震前兆探索的內(nèi)容、途徑及方法，乃至成敗?，F(xiàn)在流行的這些定義，形成于20世紀(jì)70年代之初；經(jīng)歷了40余年探索后的今天，人們的認(rèn)識有了較大的提高，重新審視這些定義是否恰當(dāng)，既必要而又有現(xiàn)實(shí)意義。

本文所討論的是，現(xiàn)實(shí)觀測到的地表及淺層地殼內(nèi)發(fā)生的流體、形變、地電等趨勢性異常變化；而不涉及難以認(rèn)定的、復(fù)雜的短臨異常問題。

“流體”的含義是廣義的，包括：降水、地表水及淺層地下水等。

1　“前兆異?！痹x及其被質(zhì)疑的理由

1.1原定義

原定義不區(qū)分“前兆”與“異常”，將其統(tǒng)稱為“前兆異?！?。

前兆異常是指，地震前出現(xiàn)的、與地震的孕育和發(fā)生過程有關(guān)的測項(xiàng)動(dòng)態(tài)的異常變化。

1.2被質(zhì)疑的理由

原定義是以“應(yīng)力-應(yīng)變”說為支柱而擬訂的。該學(xué)說認(rèn)為，在地震孕育過程中，地殼巖石發(fā)生顯著的應(yīng)力-應(yīng)變變化，進(jìn)而派生出地下流體、地形變、地電等多種異常。應(yīng)該說，“應(yīng)力-應(yīng)變”說可以較好地解釋深部地殼中震源體及其周圍產(chǎn)生異常變化的原因。但問題在于，運(yùn)用該學(xué)說來解釋現(xiàn)實(shí)觀測的異?，F(xiàn)象卻未必恰當(dāng)。因?yàn)?，現(xiàn)實(shí)的地下流體、地形變等手段的觀測深度，大多在地下

1km以內(nèi)或者就在“地表”；而在這樣的淺層地殼巖石內(nèi)，在震前短短幾年，“發(fā)生顯著的應(yīng)力-應(yīng)變變化”僅僅是一種主觀的設(shè)想；迄今為止，尚未得到任何可靠事實(shí)的證實(shí)。相反，有資料表明，“地震前幾年作用于觀測井點(diǎn)的力是很小的”①董守玉.震前固體潮畸變引起的思考.1998。

另一要害問題是，我國幾十年地震預(yù)測的實(shí)踐顯示，異常的認(rèn)定存在著很大的隨意性。對于同樣的異常變化，如果對應(yīng)了地震，則認(rèn)為它是“前兆異?！?；如果無地震對應(yīng)，則認(rèn)為它是反映區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)的“構(gòu)造異?！?，或者是外因所引起的“干擾異常”。就這樣，在不同情況下，同樣的異常被賦予了不同的含義；但在實(shí)質(zhì)上，它們的特征和成因卻是完全相同的。這種“常有理”現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，是由于我們認(rèn)識上的不嚴(yán)謹(jǐn)或者不成熟？還是因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)觀測到的異常本來就是多解的？筆者持后一種看法。由此還認(rèn)為，對于異常、前兆和干擾的概念，目前也到重新定義的時(shí)候了。

2　異常、前兆及干擾的新定義

新定義將“異?！迸c“前兆”看成是概念完全不同的兩個(gè)名詞。

2.1異常

異常：與地震、地殼構(gòu)造變動(dòng)以及相關(guān)自然現(xiàn)象的某些側(cè)面互為因果關(guān)系的、具有特定周期和振幅的、物理化學(xué)參量的動(dòng)態(tài)變化。

在與異常新定義相關(guān)的名詞系統(tǒng)中，不再使用“正常變化”一詞。因?yàn)?，按照“?dòng)態(tài)”的本來定義，包括“異常變化”在內(nèi)的各種變化都是“正?！钡?，都屬于“動(dòng)態(tài)”的范疇。

異常提取的最佳方法是定性與定量相結(jié)合；異常提取過程應(yīng)包括多個(gè)步驟和若干規(guī)則。

與地震有關(guān)的異常統(tǒng)計(jì)特性是，在地震活躍時(shí)段，異常與地震之間存在著明顯的對應(yīng)關(guān)系，它可通過許紹夑等提出的R值法[1]的鑒定。這里參與統(tǒng)計(jì)的地震，是指具有一定周期性的重要地震。如在華北，指的是1976年唐山7.8級、1989年大同6.1級及1998年張北6.2級等地震。它們的發(fā)生具有11年左右的周期，其預(yù)測相對容易，為現(xiàn)階段進(jìn)行預(yù)測或研究的目標(biāo)地震。

由于地震孕育、構(gòu)造變動(dòng)和相關(guān)自然現(xiàn)象之間可能具有某種直接或間接的成因聯(lián)系，并且與它們相關(guān)的地下流體等動(dòng)態(tài)變化的具體物理機(jī)制也有相同之處，故預(yù)先很難或不能確定某一異常變化具體與三類現(xiàn)象中的哪一類有關(guān)。這是“排除干擾，識別地震異?！奔夹g(shù)途徑不能完全奏效的主要原因之一。

新定義指出了異常與地震對應(yīng)關(guān)系的不確定性，異常不是必震信號。其實(shí)，很多人早已看到異常與地震對應(yīng)關(guān)系的不確定性；不過他們未必想到需要重新下定義。由于“思維定勢”作祟，目前他們也可能不贊同新定義。

特別指出的是，現(xiàn)實(shí)觀測到的地下流體、地形變及地電等異常，主要屬于與地球外部環(huán)境因素相關(guān)的、對地震孕育和發(fā)生起著調(diào)制和誘發(fā)作用的外因性異常。這一屬性決定了這類異常的預(yù)測性能：它們只能對發(fā)震時(shí)間做出中期（1至幾年）和中短期（1年以內(nèi)）預(yù)測；而不能做出短臨預(yù)測，也難以做出發(fā)震地點(diǎn)和震級的預(yù)測。不過，考慮到完善的地震預(yù)測過程必須是“長、中、短、臨”相結(jié)合，而時(shí)至今日，不僅短臨預(yù)測問題難以解決，即便中期和中短期的預(yù)測問題亦未真正解決[2]，汶川8級地震的不同尺度預(yù)測均失誤就是例證[3]。因而，流體等手段所具有的中期和中短期發(fā)震時(shí)間預(yù)測的特長，就難能可貴了。

按照新定義，流體等異常也是構(gòu)造變動(dòng)和有關(guān)自然現(xiàn)象預(yù)測的一種依據(jù)。如對地面升降、水庫地震、滑坡等自然災(zāi)害的預(yù)測。

2.2前兆

地震前兆：系由多種內(nèi)因性和外因性異常有機(jī)構(gòu)成的地震預(yù)測信息體系。

異常是通過觀測獲得的；前兆則是依據(jù)一定理論和規(guī)則，經(jīng)過理性分析而判斷出來的。異常類似于人體的某種癥狀，如咳嗽；前兆類似于根據(jù)多種癥狀，如咳嗽、發(fā)燒、頭痛等，綜合診斷出的預(yù)示患上某種疾病的癥候群。

長期流行的“前兆異?！狈Q謂是不科學(xué)的。按照前述異常和前兆的定義可知，僅憑單手段異常是難以提出具有較高精度和準(zhǔn)確率的地震預(yù)測的，唯依據(jù)多手段異常所構(gòu)成的前兆才可能做出較好的地震預(yù)測；換句話說，任何單手段的地震預(yù)測能力都是有限的。為此，地震預(yù)報(bào)問題的真正解決，必須以多學(xué)科的異常變化為依據(jù)，開展地震的“綜合預(yù)測”。

1966年邢臺(tái)地震后，我國開展了多種單手段預(yù)測，并同時(shí)開展了“綜合預(yù)測”。幾十年來，“單手段預(yù)測”與“綜合預(yù)測”工作一直平行發(fā)展，彼此間缺少必要的交流。這種狀況十分不利于地震預(yù)測總體水平的提高，需要改變。所有單手段的最后歸宿是，融合到統(tǒng)一的“地震綜合預(yù)測”大手段之中。

應(yīng)該清醒看到，由于現(xiàn)代科技發(fā)展水平的限制，在目前及今后一個(gè)很長時(shí)期，我們很難觀測到足夠多的、來自深部地殼孕震層的內(nèi)因性異常變化。這是現(xiàn)階段難以實(shí)現(xiàn)在大城市、大水庫等重要地區(qū)公開發(fā)布的真正意義的地震預(yù)報(bào)的主要原因之一；并且，在短時(shí)期內(nèi)，這一狀況不可能有根本改變。為此，就應(yīng)該做“戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移”：降低和減少實(shí)際地震預(yù)報(bào)的目標(biāo)和任務(wù)，大力開展地震預(yù)報(bào)的科學(xué)研究，研制深部構(gòu)造探測和深部異常觀測的新方法，探討地震和異常的發(fā)生機(jī)理，以促進(jìn)地震預(yù)報(bào)工作的再發(fā)展。

但也要特別指出，雖然在現(xiàn)階段難以實(shí)現(xiàn)真正意義上的地震預(yù)報(bào)，但目前還是可以做到一定程度的防震減災(zāi)的。因?yàn)?，按照目前地震預(yù)測的實(shí)際能力，可能“對某些地震做出一定程度的預(yù)測”；而“長、中、短、臨”任何一個(gè)尺度的預(yù)測，都是可以產(chǎn)生相應(yīng)的防震減災(zāi)實(shí)效的，并非唯短臨預(yù)測才有效。我國幾十年地震預(yù)測和“防震減災(zāi)”的實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)。例如，1975年海城地震的預(yù)測與減災(zāi)就是典型實(shí)例。為此，在現(xiàn)實(shí)的低水平預(yù)測情況下，“如何更有效地防震減災(zāi)”就是一個(gè)需要加強(qiáng)的專門性研究課題。

2.3干擾

干擾：偶然的、局部的人為因素所引起的變化。

干擾因素包括儀器、測試和觀測環(huán)境的改變，暫時(shí)性抽水，水庫蓄水與放水等。

氣溫、降水、地表水等多種自然因素和某些有規(guī)律的、大范圍的人為活動(dòng)因素可稱為“影響因素”，但它們不是“干擾”。

3　問題討論

3.1新老定義的3個(gè)差異

（1）新定義指出，單手段異常的對應(yīng)關(guān)系是多解的，異常既可能與地震對應(yīng)，又可能與構(gòu)造變動(dòng)、相關(guān)自然現(xiàn)象相對應(yīng)。老定義則認(rèn)為，異常只應(yīng)與地震對應(yīng)。

（2）新定義認(rèn)為，單手段異常不能成為真正的地震前兆，前兆系由多種手段、多種異常所構(gòu)成的信息體系。老定義則認(rèn)為，單手段異常也應(yīng)成為前兆，故“前兆異常”的稱謂順理成章。

（3）新定義認(rèn)為降水等多種自然因素是異常發(fā)生的調(diào)制及誘發(fā)條件。老定義則把它們當(dāng)成是必須排除的干擾。這也是新定義最讓人一時(shí)難以接受之處。

不難看出，新定義減輕了單手段繁瑣的工作任務(wù)和地震預(yù)測的壓力，于單手段是有利的。

3.2新定義的事實(shí)依據(jù)

無需諱言，由于其反傳統(tǒng)性和超前性，

目前大多數(shù)人還不能接受新定義。

雖然新定義有悖于人們的常識，但卻能較好地解釋多年積累的觀測資料和預(yù)測實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。例如，幾十年來，企圖從水位等觀測數(shù)據(jù)中完全剔除降水等因素影響的多種努力無一成功；新定義則指出，不僅不需要排除降水等的“干擾”，相反，降水等因素本身就是最有效的地震預(yù)測項(xiàng)目之一，至少是一個(gè)值得探索的項(xiàng)目。又如，我國給出了無數(shù)地下水、地形變和地電的趨勢性異常實(shí)例，其中的絕大多數(shù)都是未剔除任何自然因素影響的原始曲線，這等于承認(rèn)了多種自然因素與異常之間有著直接的成因聯(lián)系。

當(dāng)然，以上事實(shí)依據(jù)也不能說是“充分”。如果將來隨著震例的積累和新技術(shù)的產(chǎn)生，證明“新定義”也是錯(cuò)誤的，那就應(yīng)毫不遲疑地拋棄掉所謂的“新定義”，再尋找更合理、更恰當(dāng)?shù)亩x。

3.3地下水等手段今后需解決的關(guān)鍵性問題

其實(shí)，地下水等手段本來就是“外來戶”。在開展地震預(yù)報(bào)之前，地下水、地殼變形等的觀測和研究早已進(jìn)行，其目的是為了構(gòu)造變動(dòng)、自然災(zāi)害的研究，以及為國民經(jīng)濟(jì)和生活服務(wù)。1966年我國正式開展地震預(yù)報(bào)時(shí)，這些手段被簡單地“搬了過來”；當(dāng)時(shí)并未論證、也不可能證明它們對于地震預(yù)測的有效性。雖然，目前探索工作已進(jìn)行了40余年，但這一要害性問題卻依然未解決（好像人們也忘記了這件事）。在今后一個(gè)長時(shí)期內(nèi)，我們要做的第一重要的研究工作仍然是：論證這些手段到底有無用處，即論證它們的異常與地震之間到底有無關(guān)系。為此，首先需要采用統(tǒng)一的、有效的方法，從我國數(shù)十年積累的全部觀測資料中，重新提取出所有的異常變化。以確鑿的實(shí)際資料為依據(jù)，來回答“地震能否預(yù)測”的問題。

在現(xiàn)階段，一些學(xué)者“看好”的前兆機(jī)理研究，其重要性卻是第二位的。

4　結(jié)語

從認(rèn)識論上看，目前我國對于地震預(yù)報(bào)的探索，依然處于觀測資料和預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)積累的感性認(rèn)識階段；也就是說，真正的理性研究工作尚未完全開始。今后，應(yīng)持“科學(xué)自我批判”態(tài)度，不斷開展以揭露問題為要旨的“深層次反思”，多做“逆向思維”；要對我國幾十年地震預(yù)報(bào)探索的科學(xué)思路、積累震例和研究成果做“再清理”和“再研究”。因?yàn)槭芸萍己驼J(rèn)識水平的限制，過去的科學(xué)思路、震例總結(jié)和理論認(rèn)識，都存在著這樣或那樣的錯(cuò)誤或偏差。另外，還必須對以往成功和失敗的地震預(yù)測實(shí)例做“再清理”和“再研究”。只有這樣，幾代人不辭艱辛所取得的預(yù)測成果，才能具有真正的科學(xué)價(jià)值。

進(jìn)行“再清理”和“再研究”，也是為了給我國過去40余年的地震預(yù)報(bào)探索工作畫上一個(gè)階段性的“句號”。

在地震預(yù)報(bào)的初級階段，“肯定”或“否定”都是重要的研究成果。

筆者堅(jiān)信，目前地震預(yù)測探索的低迷狀況不會(huì)長久持續(xù)下去。出路在于，來一場學(xué)術(shù)和管理上的大變革。

（作者電子信箱，王吉易：wujilai@263.net）

參考文獻(xiàn)

[1]許紹燮.地震預(yù)報(bào)能力評分∥地震學(xué)專集.北京：學(xué)術(shù)書刊出版社，1989：586-589

[2]張躍剛，陳紹緒，喬子云.河北省地震危險(xiǎn)區(qū)判定工作的回顧與思考∥中國地震局地震預(yù)測研究所，中國地震臺(tái)網(wǎng)中心，中國地震學(xué)會(huì).中國地震預(yù)報(bào)探索.北京：地震出版社，2008：593-601

[3]馬昌博.地震預(yù)報(bào)的中國“江湖”.南方周未，2008-10-30

The new definition of seismic anomaly，precursor，interference and discussion of related problems

Wang Jiyi，Shan Lianjun，F(xiàn)eng Xiangdong，Ping Jianjun

（Earthquake Administration of Hebei Province，Shijiazhuang 050021，China）