序言

我退休離開地震地下流體學(xué)科探索的崗位已近20年，但退休之后一直關(guān)注這個(gè)學(xué)科的發(fā)展。近日得知《地震研究》期刊要出“地震地下流體監(jiān)測預(yù)報(bào)理論及技術(shù)應(yīng)用”的專輯，十分高興，而且因編輯部委托我為此專輯寫序感到十分榮幸，盡管水平與能力有限，心中有些不安，但還是壯著膽子應(yīng)允了。

研究生畢業(yè)后，我主要從事工程地質(zhì)領(lǐng)域的科研與教學(xué)，調(diào)入地震部門后領(lǐng)導(dǎo)要求改行做地震地下流體監(jiān)測預(yù)報(bào)研究，雖不如愿但還是踏入了這個(gè)領(lǐng)域。入行后不久，我漸漸發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)新的科學(xué)領(lǐng)地，有很多的問題有待去探索，于是便有了興趣，而且逐漸熱愛上了，一干幾十年，一直到現(xiàn)在，成為我人生的主題。

我一直認(rèn)為地震是有前兆的，可以預(yù)測預(yù)報(bào)的，但近十幾年來由于受到國外某些學(xué)者“地震不可預(yù)報(bào)論”的影響，特別是因在2008年汶川8.0級地震前未能作出預(yù)報(bào)，我國地震預(yù)測預(yù)報(bào)的科學(xué)探索與實(shí)踐陷入了低谷，地震地下流體學(xué)科的發(fā)展也嚴(yán)重受挫。在這樣困難的時(shí)候，《地震研究》期刊編輯出版這個(gè)專輯是值得大大慶賀的喜事，我衷心祝福專輯順利出版發(fā)行。本專輯計(jì)劃刊登18篇論文，我有幸先粗閱，感到內(nèi)容豐富，有不少新的研究成果，其中，有7篇涉及到地震預(yù)測，足見新一代流體人對地震預(yù)測科學(xué)探索的執(zhí)著；有關(guān)斷層氣觀測與研究的有5篇，反映了我國地下流體學(xué)科發(fā)展的新趨勢，特別是反映了斷層氣觀測與研究由構(gòu)造地球化學(xué)推進(jìn)到地震地球化學(xué)的新階段，開拓了地震危險(xiǎn)區(qū)預(yù)測的新途徑；特別值得關(guān)注的是水-巖反應(yīng)影響離子濃度震前異常特征的實(shí)驗(yàn)研究與井水位同震響應(yīng)機(jī)理的數(shù)值模擬研究；專輯中還有全國臺網(wǎng)現(xiàn)狀與發(fā)展方向的介紹，井-含水層系統(tǒng)的條件影響，井水位對降雨、大氣壓力等作用響應(yīng)特征的研究結(jié)果等其他領(lǐng)域的研究成果與進(jìn)展，值得流體人認(rèn)真學(xué)習(xí)領(lǐng)會與借鑒。

地震流體學(xué)科的誕生是地震預(yù)測科學(xué)探索與實(shí)踐的需求，學(xué)科的發(fā)展仍然離不開地震預(yù)測，地震預(yù)測尤其是短臨預(yù)測的實(shí)踐是學(xué)科存在與發(fā)展的根本。我希望流體人不要忘記學(xué)科的初心，繼續(xù)進(jìn)行深入探索并勇于實(shí)踐，為此提出幾點(diǎn)想法：

第一點(diǎn)是不斷優(yōu)化臺網(wǎng)。經(jīng)過幾代人的努力，我國已建成了擁有近千口觀測井與觀測泉的地下流體觀測臺網(wǎng)，不僅規(guī)模大，觀測技術(shù)也先進(jìn)，在地震監(jiān)測預(yù)測實(shí)踐中發(fā)揮著應(yīng)有的作用。但其效能不強(qiáng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了地震預(yù)測的實(shí)際需求，震前捕捉到的異常信息不僅數(shù)量不多，質(zhì)量也不高。要改變這種現(xiàn)狀，必須不斷優(yōu)化臺網(wǎng)，調(diào)整布局，提高觀測井的內(nèi)在質(zhì)量，產(chǎn)出高質(zhì)量的觀測數(shù)據(jù)，特別是必須捕捉到震源的異常信息?；谶@樣的認(rèn)識，我認(rèn)為應(yīng)重建新的三級臺網(wǎng)。第一級是國家臺網(wǎng)，在活動塊體理論指導(dǎo)下在全國范圍內(nèi)布設(shè)，觀測井泉主要布設(shè)在塊體的邊緣，監(jiān)控活動塊體的活動，承擔(dān)大陸范圍內(nèi)強(qiáng)震(≥7級)的中長期預(yù)測任務(wù)。第二級是區(qū)域臺網(wǎng)，應(yīng)布設(shè)在主要的地震活動帶內(nèi)，承擔(dān)區(qū)域范圍內(nèi)中強(qiáng)以上地震(≥6級)的中短期預(yù)測任務(wù)。第三級是地方臺網(wǎng)，只布設(shè)在未來十年有可能發(fā)生破壞性地震(≥5級)的位置，觀測點(diǎn)布設(shè)在潛在震源區(qū)或斷層閉鎖段內(nèi)，要高密度布網(wǎng)，測點(diǎn)間距控制在10～20 km，測項(xiàng)以斷層帶釋放氣與斷層摩檫熱為主。國家臺網(wǎng)與區(qū)域臺網(wǎng)中的測項(xiàng)還是以井水位、井泉水流量與溫度、水氡、水汞為主。

第二點(diǎn)是完善觀測技術(shù)。首先是現(xiàn)有儀器的改進(jìn)與完善，要顯著提高儀器長期的穩(wěn)定性與產(chǎn)出數(shù)據(jù)的可靠性，適當(dāng)降低靈敏度與精度要求，降低采樣率，儀器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要以能捕捉到地震前異常信息為依據(jù)。其次是引進(jìn)與研發(fā)適用于臺站連續(xù)定點(diǎn)觀測的斷層氣與斷層熱的儀器。

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第三點(diǎn)是強(qiáng)化震前異常信息的識別與落實(shí)技術(shù)。地下流體觀測數(shù)據(jù)的內(nèi)涵往往是復(fù)雜的，有震前異常信息，也更有多種干擾信息，有有規(guī)律的干擾，也有無規(guī)律的干擾，而且各自的分量與頻帶不同，在這樣復(fù)雜的數(shù)據(jù)系列中分辨出震前異常信息是非常困難的。我認(rèn)為要識別出異常，主要精力應(yīng)放在正常動態(tài)規(guī)律的研究上，要分多年、年、月、周等不同時(shí)間尺度建立與掌握正常變化的規(guī)律及其影響因素，才有可能識別出異常。當(dāng)然識別出來的異常未必是地震異常，觀測環(huán)境、觀測條件、觀測技術(shù)系統(tǒng)的非正常改變也會引起觀測數(shù)據(jù)的異常變化，這就要求對發(fā)現(xiàn)的異常進(jìn)行落實(shí)，通過現(xiàn)場調(diào)查與分析，找出有可能引起異常變化的干擾因素，查清這種因素作用的地點(diǎn)、時(shí)間及其強(qiáng)度隨時(shí)間的變化，再與異常的時(shí)、空、強(qiáng)度特征進(jìn)行對比分析，有條件時(shí)還可以進(jìn)行有關(guān)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，才可判別是不是干擾異常。在確認(rèn)不是干擾異常之后，則可視為地震異常并跟蹤，一直到發(fā)生地震；然而，這樣的異常也未必是必震異常，因?yàn)楝F(xiàn)今的異常觀測，其本質(zhì)多是構(gòu)造活動的信息觀測，而構(gòu)造活動未必一定引發(fā)地震。因此，異常信息的識別與落實(shí)應(yīng)是地震監(jiān)測預(yù)測工作永恒的工作主題，要日?；?、規(guī)范化，制度上要規(guī)定未經(jīng)落實(shí)的異常不能做為震情分析與預(yù)測的依據(jù)，嚴(yán)防將似是而非的異常用于震情分析，努力提高預(yù)測成功的概率。

第四點(diǎn)是強(qiáng)化研究。地震監(jiān)測預(yù)測，在科學(xué)與技術(shù)上仍處在初級階段，無論在理論上還是實(shí)踐中仍有很多基本問題沒有得到解決，特別是地震與前兆異常的關(guān)系仍然十分模糊，因此必須強(qiáng)化研究，盡早改變盲人摸象似的現(xiàn)狀。這種研究大體上可歸納為理論研究、觀測研究與實(shí)(試)驗(yàn)研究三類。理論研究，除了地震科學(xué)的基本問題如前兆異常的生成、傳遞、表現(xiàn)機(jī)理等之外，還要結(jié)合流體學(xué)科的實(shí)際研究各項(xiàng)流體動態(tài)對構(gòu)造活動與地震活動的響應(yīng)機(jī)理及其方程與模型，由于構(gòu)造活動與地震活動的動力作用至今仍不清楚，研究中只能假設(shè)；當(dāng)前比較現(xiàn)實(shí)的是對動力作用清楚的問題進(jìn)行研究，如潮汐作用、大氣壓力作用、地表荷載作用、地震波作用等，甚至大氣降雨的補(bǔ)給作用，研究不同的井-含水層條件(含水層的埋藏類型與規(guī)模、含水層的滲透性、孔隙性、彈性模量及井孔的結(jié)構(gòu)等)及觀測裝置下，各類測項(xiàng)動態(tài)應(yīng)表現(xiàn)出的形態(tài)、幅度、時(shí)間等的理論特征。觀測技術(shù)與觀測數(shù)據(jù)的研究問題已在前面做了說明。實(shí)(試)驗(yàn)研究是特別需要加強(qiáng)的領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)指室內(nèi)的樣品、試件、模型方面的研究，如不同溫壓條件下的水-巖相互作用實(shí)驗(yàn)、巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)、水動力模型試驗(yàn)，等等；試驗(yàn)研究指野外現(xiàn)場條件下進(jìn)行的大型觀測研究，如大氣降雨對不同井-含水層條件的井各測項(xiàng)動態(tài)影響的試驗(yàn)觀測，人類的大型活動如采礦與抽水、爆破、各類建設(shè)工程等對鄰近觀測井泉各測項(xiàng)動態(tài)影響的試驗(yàn)觀測等；通過這樣的實(shí)(試)驗(yàn)研究才可以驗(yàn)證我們的某些科學(xué)認(rèn)識，促進(jìn)學(xué)科發(fā)展的科學(xué)化，監(jiān)測與預(yù)測才能有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

第五點(diǎn)是發(fā)揮學(xué)科的優(yōu)勢與特色。目前地震監(jiān)測與預(yù)測是基于地震的孕育與發(fā)生，是由于地殼應(yīng)力的增強(qiáng)引起的認(rèn)識，因此監(jiān)測與預(yù)測過分關(guān)注地殼應(yīng)力的變化。其實(shí)，在地震的孕育與發(fā)生過程中還有另一種因素在起作用，那就是地殼介質(zhì)的強(qiáng)度弱化，這種弱化常常是由于地殼深部熱物質(zhì)的遷移或上涌引起的，在地表的表現(xiàn)就是地下水中出現(xiàn)深部流體的組分或斷層氣與熱(溫度)的變化，而這種異常信息的觀測應(yīng)是流體學(xué)科發(fā)展的新方向，可惜的是這類測項(xiàng)觀測的技術(shù)還不能完全滿足臺站連續(xù)觀測的需求，這是亟待攻關(guān)的技術(shù)。

總而言之，學(xué)科要發(fā)展、臺網(wǎng)要優(yōu)化、觀測技術(shù)要改進(jìn)，要加強(qiáng)地震異常的落實(shí)與科學(xué)研究，要發(fā)揮學(xué)科的優(yōu)勢與特色，努力提高地震監(jiān)測與預(yù)測能力，在防震減災(zāi)事業(yè)中做出更大的貢獻(xiàn)。最后，祝流體學(xué)科前程燦爛輝煌!

2022年4月于北京

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