袁潔浩+顧左文+王粲+馮麗麗+高金田+王振東

摘要：2015年6月22日～7月2日在捷克首都布拉格舉行了第26屆國際大地測量學(xué)與地球物理學(xué)聯(lián)合會（IUGG）大會。2015年6月14～18日于中國臺灣臺北召開了第八屆世界華人地質(zhì)大會。這兩次大會展示了地球科學(xué)與空間科學(xué)的新進展。在這兩次大會上震磁研究的學(xué)術(shù)報告表明，震磁研究是地震預(yù)測探索的一個重要方面。震磁研究的結(jié)果顯示，局部地區(qū)巖石圈磁異常變化含有震磁前兆信息，是研究預(yù)測區(qū)域地震活動性的重要依據(jù)。今后應(yīng)當(dāng)加強地震活動區(qū)的震磁觀測與研究。

關(guān)鍵詞：第26屆國際大地測量學(xué)與地球物理學(xué)聯(lián)合會（IUGG）大會；第八屆世界華人地質(zhì)大會；震磁研究；巖石圈磁異常；地震預(yù)測

中圖分類號：P318.5 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1000-0666（2016）04-0703-06

0 引言

國際大地測量學(xué)與地球物理學(xué)聯(lián)合會（IUGG）創(chuàng)立于1919年，由7個獨立的國際組織組成：國際大地測量學(xué)協(xié)會（IAG）、國際地震學(xué)和地球內(nèi)部物理學(xué)協(xié)會（IASPEI）、國際地磁學(xué)和高空物理學(xué)協(xié)會（IAGA）、國際氣象學(xué)和大氣科學(xué)協(xié)會（IAMAS）、國際火山學(xué)和地球內(nèi)部化學(xué)協(xié)會（IAVCEI）、國際水文科學(xué)協(xié)會（IAHS）、國際海洋物理科學(xué)協(xié)會（IAPSO）。每4年召開一次IUGG大會，同時上述的7個協(xié)會開展學(xué)術(shù)討論會；而在這4年中間的2年中，IUGG的7個協(xié)會各自召開科學(xué)大會，交流討論相關(guān)的成果與研究進展。

在過去20年中，海峽兩岸舉辦過多次有關(guān)地質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域的研討會。1995年3月在中國臺北召開了海峽兩岸地質(zhì)學(xué)術(shù)研討會，與會人數(shù)達400余人，開啟了兩岸開放人員往來以后地球科學(xué)領(lǐng)域的大規(guī)模學(xué)術(shù)交流活動。其后自1999年8月起，陸續(xù)在北京、美國斯坦福大學(xué)、香港大學(xué)、南京大學(xué)、臺灣龍?zhí)犊茖W(xué)園區(qū)、內(nèi)蒙古赤峰市以及四川成都理工大學(xué)分別舉行了7次世界華人地質(zhì)大會，使全世界地球科學(xué)領(lǐng)域的華人學(xué)者有了一個常規(guī)性的交流通道。2015年在中國臺灣臺北舉辦了第八屆世界華人地質(zhì)大會，開展了學(xué)術(shù)交流討論與合作研究，推進了地球科學(xué)的新進展。

本文概述了2015年6月22日～7月2日在捷克首都布拉格舉行的第26屆IUGG大會與2015年6月14～18日于中國臺灣臺北市召開的第八屆世界華人地質(zhì)大會，展示了在這兩次大會上震磁研究的新進展與新動態(tài)，討論并展望了今后的研究前景。

1 2015年IUGG大會

第26屆IUGG大會于2015年6月22日～7月2日在捷克首都布拉格舉行。陳運泰院士和吳忠良研究員在7月1日閉幕式上接受了IUGG授予的會士（Fellow）稱號，中國共有6位科學(xué)家成為IUGG的會士。

這次大會的中心主題是未來的地球科學(xué)與環(huán)境科學(xué)。來自88個國家的4 288名專家學(xué)者出席了這次IUGG大會。在這次大會上共有202個研討會與工作會議（分為639個學(xué)術(shù)專題），產(chǎn)生5 381篇報告論文與展示論文，充分顯示了地球科學(xué)與空間科學(xué)的新成果與新進展。

2 第八屆世界華人地質(zhì)大會

2015年6月14～18日，第八屆世界華人地質(zhì)大會在中國臺灣臺北市召開。這次大會是由中國地質(zhì)學(xué)會、臺灣中央研究院地球科學(xué)研究所、中國地球物理學(xué)會、國立中央大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院、國立臺灣大學(xué)地質(zhì)科學(xué)系聯(lián)合主辦的，共有300余人出席了會議，其中大陸代表200余人。該會議還開展了臺灣地區(qū)的野外地質(zhì)考察。

第八屆世界華人地質(zhì)大會研討了13個專題：亞洲大地構(gòu)造演化與巖漿作用，邊緣海演化與大洋巖石圈研究，板塊作用與成礦及礦產(chǎn)資源勘探，青藏高原特提斯地質(zhì)演化，汶川地震地質(zhì)研究最新成果，臺灣海峽兩岸地震合作研究成果，活動構(gòu)造、地質(zhì)災(zāi)害與防治，地震震源研究，地震前兆研究，地球深部結(jié)構(gòu)與高壓實驗研究，工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)與能源，巖石學(xué)、礦物學(xué)與地球化學(xué)，地層古生物與生物地質(zhì)學(xué)。會議還專門設(shè)立了“尼泊爾最新地震研究”專題，對2015年4月25日尼泊爾MS8.1地震進行了研討。

這次大會為世界各地的華人提供了學(xué)術(shù)交流與討論的平臺。在這次大會上，有2個大會報告。在上述13個專題討論會上，共展示了163篇論文報告和103篇論文，內(nèi)容十分豐富。

3 震磁研究的新動態(tài)與新進展

在2015年IUGG大會中，國際地震與火山電磁研究工作組（EMSEV）主持了“地震前后的物理過程與地震前兆的可靠性”和“火山活動的地球物理成像與監(jiān)測”兩個專題討論會（Astafyeva et al，2015；Zlotnicki et al，2015），展示了包括震磁研究在內(nèi)的地震與火山電磁研究的新進展。在IAGA與IASPE的專題中，也有震磁研究的報告。

Tsutsui（2014，2015）根據(jù)電磁（EM）波的觀測資料，獲到了地震的電磁前兆現(xiàn)象。為測定EM波，應(yīng)用2個傳感器系統(tǒng)，其傳感器是由3軸磁探測線圈與垂直電場天線組成的，分別安裝于地下100 m深的井孔中和地面上。2013年4月13日，在離該EM觀測點115 km處發(fā)生了 MS6.3地震，在地面上的傳感器系統(tǒng)首先觀測到磁分量的脈沖，13 s后觀測到在井孔中的另一個磁脈沖。這可能是由壓電效應(yīng)引起的。另一個與地震有關(guān)的電磁脈沖，是在離該電磁觀測點24 km 處發(fā)生的MS3.9地震前7小時觀測到的。根據(jù)地震的激發(fā)機制，這種EM脈沖可能是地震的前兆信息。

Stanica等（2015）認為，電磁信號與地震的關(guān)系在科學(xué)上還有不同看法與爭論，確定電磁信號與地震的關(guān)系還需要新的可靠信息。為此，Stanica等（2015）應(yīng)用3-D電磁成像技術(shù)來加強地球動力學(xué)模型與地震發(fā)生機制的聯(lián)系。Stanica等（2015）還考慮了地震發(fā)生之前在震源區(qū)的應(yīng)力、應(yīng)變、流體、電導(dǎo)率等因素的變化。他們分析與研究了Provitade Sus地球動力學(xué)臺站的ULF電磁數(shù)據(jù)，該臺站與Vrancea地震活動帶相距約100 km。對 0.001～0.016 Hz頻帶的電磁數(shù)據(jù)，應(yīng)用FFT帶通濾波分析法，分析了電磁參量Bzn的變化；Bzn=Bz / Bp，其中Bz為地磁場垂直分量，Bp為垂直于走向斷裂面的地磁分量。結(jié)果表明，Bzn的異常變化與2014年在Vrancea 地區(qū)發(fā)生的MS≥4地震具有如下關(guān)系：地震發(fā)生前，Bz值為最大；Bz異常變化的時間為地震前 1～30天。endprint

為監(jiān)測地震活動性，在中國南北地震帶開展了流動地磁三分量測量。陳斌（2011）應(yīng)用自然正交分量（NOC）方法，對2010年以來南北地震帶發(fā)生的多次MS≥5.0地震（其中最大的為2013年蘆山MS7.0地震）前后的地磁測量數(shù)據(jù)進行了分析研究，得到了10余次地震前的局部巖石圈磁變化異常，這些巖石圈磁變化異常及其變化的高梯度附近是較易發(fā)生地震的地方。該局部地區(qū)的巖石圈磁變化異常的方向和異常幅度不一致，則可能是一種震磁前兆。根據(jù)該結(jié)果，在地震監(jiān)測預(yù)報工作中，Chen等（2015）圈定了巖石圈磁異常區(qū)（通常為半徑50 km的圓圈），而實際發(fā)生地震的震中在圈內(nèi)或在所圈定的巖石圈磁異常區(qū)10 km范圍內(nèi)。

Kopytenko和Ismaguilov（2015）研究了甚低頻地磁擾動（f<1 Hz）的梯度與相速值的強震短期前兆。該梯度與沿地表的相速是應(yīng)用3個地磁臺來測定的，各臺都安裝了高靈敏的三分量地磁梯度儀相鄰地磁臺的距離為5 km。這些地磁梯度儀可給出甚低頻地磁擾動的梯度矢量與相速矢量。分析研究表明，強震前2～3個月，該地磁梯度與相速出現(xiàn)異常。而且，異常地磁梯度的矢量方向指向?qū)⒁l(fā)生地震的震中，但異常地磁相速矢量的方向卻背離將要發(fā)生地震的震中。Kopytenko和Ismaguilov（2015）還研究了2011年3月11日日本MS9地震前11年中的地磁長期變化異常，發(fā)現(xiàn)在這11年中有4個地磁長期變化的局部異常，其中3個局部異常出現(xiàn)在該大地震前0.5～1年。另一個局部異常為最大，發(fā)生于該大地震前3年。

Yuan等（2015）對中國的烏蘭—長治1 500 km剖面、汶川—吳旗950 km剖面和惠農(nóng)—瑪沁1 100 km剖面的地磁總強度測量資料進行反演獲得了南北地震帶的北部地區(qū)巖石圈磁場與地下磁化率結(jié)構(gòu)。分析結(jié)果顯示，巖石圈磁場與地質(zhì)構(gòu)造有良好的對應(yīng)關(guān)系；從地下磁化率的反演方差、居里面深度、磁化率結(jié)構(gòu)模型數(shù)值、構(gòu)造塊體和地震活動性等方面的分析表明，反演得到的磁化率結(jié)構(gòu)是較可靠的；該巖石圈磁場和地下磁化率結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜的。

對于2013年4月20日四川蘆山發(fā)生的MS7.0地震，Ni（2015）分析了該地震前后巖石圈局部磁場的動態(tài)變化特征：地震前巖石圈磁場各要素均呈現(xiàn)出異常特征，震后異常消失；該地震前后巖石圈磁場的水平矢量異常分布，在孕震過程中其空間范圍約為125 km；孕震過程中巖石圈磁場垂直矢量方向的反向與龍門山斷裂的構(gòu)造運動較一致，這可能與該地震的類型為純逆沖型有關(guān)。

Wang（2015）應(yīng)用地磁三分量的測量資料，分析研究了2005年九江—瑞江MS5.7地震與2008年汶川MS8.0地震前的巖石圈磁異常，這兩個地震的震中區(qū)都位于相應(yīng)巖石圈磁異常的偏角零線與傾角零線附近，而且其巖石圈磁異常的形態(tài)相似。

在第八屆世界華人地質(zhì)大會中，顧左文等（2015）報告了關(guān)于巖石圈磁場及其相關(guān)的問題。巖石圈磁場對研究區(qū)域構(gòu)造與局部構(gòu)造活動都具有重要作用。依據(jù)近年來所開展的研究工作，包括中國大陸及周邊地區(qū)地面流動地磁測量和相關(guān)模型計算，對巖石圈磁異常及其與地震的相關(guān)性進行了分析和解釋，并著重討論了巖石圈磁異常在地震預(yù)報實踐中的進展與有待深入研究的問題。袁潔浩等（2015）報告了中國大陸地區(qū)的流動地震地磁監(jiān)測與研究進展。2009年以來，中國地震局在華北地區(qū)、南北地震帶和南北天山地區(qū)開展了新模式下的流動地震地磁監(jiān)測工作，并取得了重要進展。該新模式即在監(jiān)測區(qū)內(nèi)準(zhǔn)均勻布設(shè)測點網(wǎng)絡(luò)，以地磁場矢量為監(jiān)測物理量，以巖石圈磁場的局部異常變化為研究對象，重復(fù)測量周期為12個月。所采用的數(shù)據(jù)處理流程為：野外測量數(shù)據(jù)和同步臺站測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制，地磁日變化通化，地球主磁場長期變化改正，區(qū)域巖石圈磁場剝離，區(qū)域巖石圈磁場年變化提取。數(shù)據(jù)產(chǎn)品為：區(qū)域巖石圈磁場年度變化的等值線圖，區(qū)域巖石圈磁場年度變化的矢量圖（要素為H矢量、Z矢量）和區(qū)域巖石圈磁場的年度變化率圖（地磁要素為總強度F、垂直分量Z、磁偏角D和磁傾角I）。研究結(jié)果表明，監(jiān)測區(qū)內(nèi)巖石圈磁場局部異常變化的空間分布與該地區(qū)的地震活動性具有良好的相關(guān)性，在中國大陸地震活動年度危險區(qū)的研判中提供了重要的震中位置信息，獲得了發(fā)震地點預(yù)測的較好效益。

中國臺灣地區(qū)是地震活動區(qū)。觀測研究與構(gòu)造應(yīng)力變化相關(guān)的地磁變化異常，是臺灣地區(qū)地震預(yù)報研究計劃的組成部分。為此，1988年在臺灣島內(nèi)布設(shè)了8個地磁臺站（表1），LP臺處于地震平靜區(qū)，故在分析與研究震磁前兆信息中以LP臺為參考臺，另7個臺站處于地震活動區(qū)。應(yīng)用G-856磁力儀記錄地磁總強度，G-856磁力儀的靈敏度為 0.1 nT，精度為0.5 nT。LP臺的磁力儀每5 min記錄一次地磁總強度，另7個臺的磁力儀每10 min記錄一次地磁總強度。每2個月到各個臺站收集地磁總強度的數(shù)據(jù)，維護這8個臺站的儀器設(shè)備（Tsai et al，2006；Liu et al，2006）。

Tsai等（2006）研究了1999年9月20日MS7.6 集集地震的震磁異常的前兆現(xiàn)象。Tasi等（2006）分析了表1所列的8個臺站的地磁總強度數(shù)據(jù)。由于LP臺處于地震平靜區(qū)，故以LP臺為參考臺，將另7個臺站與LP臺同步觀測的地磁總強度相減，得到了這7個臺站的相應(yīng)地磁總強度差值ΔF。結(jié)果表明，離1999年9月20日MS7.6 集集地震最近（50 km范圍內(nèi)）的LY臺的地磁總強度差值異常最明顯，該地震前后的地磁總強度差值的異常變化高達200 nT。而在1999年9月22日MS6.2 池義地震后，其異常變化消失（Tsai et al，2006）。

Liu等（2006）分析與研究了1998～2001年臺灣地區(qū)MS≥5.0 地震與表1的8個臺站地磁總強度的日變化之間的關(guān)系。由于LP臺處于地震平靜區(qū)，故以LP臺為參考臺。分析的地磁參量為Rij=ΔBi/ΔBj，其中ΔBj為參考臺LP臺的地磁總強度日變化幅度，ΔBi為另7個臺的地磁總強度日變化幅度；地震參量選離這7個臺站50 km之內(nèi)發(fā)生的MS≥5.0 地震。在1998～2001年間，這7個臺站周圍50 km之內(nèi)共發(fā)生了65個MS≥5.0 地震，8個MS≥6.0 地震，其中49個MS≥5.0地震發(fā)生時或震前一個月呈現(xiàn)地磁參量Rij異常，有7個MS≥6.0 地震發(fā)生時或震前一個月發(fā)生了地磁參量Rij異常。由此可得，對于MS≥5.0 地震，其震前或震時出現(xiàn)地磁參量Rij異常的幾率為49/65=75.4%，對于MS≥6.0 地震，其幾率為7/8=87.5%。這說明，對于較大地震，出現(xiàn)地磁參量Rij異常的幾率較高。Liu等（2006）認為，這是由于震源區(qū)在地震孕育過程中地下電導(dǎo)率變化與電流變化引起的。endprint

4 討論

震磁研究是各國的專家學(xué)者十分關(guān)注的課題。多地震的國家，都堅持在地震活動區(qū)開展震磁前兆的觀測與研究，在現(xiàn)場觀測與研究（Oshiman et al，2001；Matsushima et al，2002；顧左文等，2006；Gu et al，2006，2008；Hayakawa et al，2006；Johnston et al，2006；Nishida et al，2007；Mauro et al，2008；Yoshimura et al，2008）、方析方法（Parrot，2006；陳斌，2011）、模型研究（Yamazaki，2011）等方面都獲得了新的進展。

震磁觀測與研究是地震預(yù)測探索的一個重要方面。目前，地震預(yù)測仍然是國際科學(xué)界所面臨的難題（陳運泰，2009），攻克這個難題需要開展國際合作與國際學(xué)術(shù)交流。國際地震與火山電磁研究工作組（EMSEV）成立于2001年，一直致力于地震與火山電磁研究的國際學(xué)術(shù)交流與國際合作（袁潔浩等，2013）。2016年8月23～29日將在中國舉辦EMSEV學(xué)術(shù)討論會，這將推進這方面的科研工作。

在地震活動區(qū)與構(gòu)造活動帶，已觀測到了與地震活動、地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)的巖石圈磁異常（張毅等，2009；顧春雷等，2010，2012；閆素萍等，2010；倪喆，2014c）。2009年以來，我國的地震監(jiān)測預(yù)報實踐表明，巖石圈磁異常變化與地震震中在空間分布上有著良好的對應(yīng)關(guān)系（倪喆等，2014a，b）。然而對于這一現(xiàn)象尚缺乏嚴(yán)謹?shù)奈锢斫忉?，今后?yīng)深入分析研究。分析巖石圈磁異常變化與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系，研究與地震相關(guān)的構(gòu)造活動所產(chǎn)生的巖石圈磁場變化特征，對分析震磁前兆信息與研討區(qū)域地震活動性都具有重要意義。因此，分析巖石圈磁異常變化及其在地震監(jiān)測預(yù)報中的實際應(yīng)用是震磁研究中具有良好前景的探索途徑。

5 展望

參加2015年IUGG大會，展示了筆者的研究成果，充分了解了國際科研的新動態(tài)與新進展。與各國專家學(xué)者進行的充分交流與討論以及建立的與國際專家學(xué)者的友誼有利于今后的學(xué)術(shù)交流與合作，從而將使研究水平更上一個臺階，有力地推進科研工作。

第八屆世界華人地質(zhì)大會加強了世界華人的學(xué)術(shù)交流與合作，進一步增強了海峽兩岸的學(xué)術(shù)聯(lián)系與科研合作，將為中華民族的科學(xué)發(fā)展做出更大的貢獻！

巖石圈磁場及其異常變化的分析研究有重要的科學(xué)意義，在地震監(jiān)測預(yù)報中也有重要的實際應(yīng)用。今后應(yīng)當(dāng)加強地震活動區(qū)的地磁觀測，深入分析巖石圈磁場及其變化，研究巖石圈磁異常變化與地震的關(guān)系，探討其震磁信息與物理機制，不斷推進巖石圈磁異常變化的地震監(jiān)測預(yù)報研究。

感謝評審專家與詹志佳研究員的寶貴意見。

參考文獻：

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