地震監測方法
地震時，大地像發了瘋一樣顫抖，山搖地動，房屋倒塌，奪去很多生靈生命。人們自然要問：這是怎么回事呢?誰來給發瘋的地球做個診斷呢?能不能提前打個招呼、讓人們有所防備呢? 承擔這項任務的就是地震科學戰線的廣大科技人員，正是他們在日日夜夜地為人民站崗放哨，給躁動不安的地球“號脈”。這就是地震監測工作的任務。
我國的地震監測工作采用了“專業與群測、微觀與宏觀、固定與流動”相結合的方法，建立了由多方法、多手段構成的地震觀測網絡系統，是在“邊監測、邊研究、邊預報”的思想指導下進行的。
專業是指地震臺站，主要用監測儀器，如水位儀、水化儀、地震儀、電磁波測量儀、傾斜儀、GPS等等，來監測地震微觀前兆信息；群測是指群測點，主要靠淺水井、水溫、動植物活動異常等手段，來觀察地震前的宏觀前兆現象。固定是指地震臺站的定點連續觀測；流動則是對固定點的、等時間間隔的重復觀測，如流動地磁測量、水準測量、重力測量等等，這是對地震臺站觀測的補充，具有節約資金、增大監控區域、靈活機動、便于應急的特點。
據中國地震局統計，在我國大陸31個省、市、自治區都有地震機構，臺灣省也有很強的地震科研力量。這些地震機構在《防震減災法》中被法定為地震主管部門，下轄1000多個專業臺站，從事人員在2萬人以上。形成一個對大地活動進行嚴密監視的網絡，以觀察地下的動靜。
就像大夫給病人查血壓、做 CT、進行各種理化檢驗一樣，地震部門對地震的監測可歸納為四大學科（測震、形變、電磁和地下流體，如圖6.10）、八大手段，共有上百種測項。這些學科與手段，很像醫院里開設的內科、外科、骨科……。
地震學方法 利用地震儀測定地震三要素，通過研究地震活動的規律來預報可能發生的破壞性地震的方法，通常稱“以震報震”。
地震儀是觀測地震所引起的地面振動的儀器，主要是利用慣性原理和彈性原理來記錄地震引起的地面運動，以確定地震發生的時間、地點和震級。世界上第一架地震儀（地動儀）是公元132年我國古代杰出的科學家張衡（公元78～139年）發明的。近代的地震儀是1880年制成的，它的原理和張衡地動儀基本相似，但在時間上卻晚了1700多年。
地震儀是由二大部分組成的觀測系統。一是拾震系統，其作用是:當地震時拾取地面振動，加以放大(亦可縮小)，如圖6.11所示，其中彈簧和鉸鏈等就組成了一個拾震系統；二是記錄系統，其作用是將地震過程用記錄器記錄下來，描成地震連續運動圖形，得于永遠保存。它可以是紙介質的，也可是數字的。圖6.11中的可以滾動的記錄紙就是一個記錄系統。
圖6.11 地震儀簡單示意圖
拾震系統的核心是檢測地面振動的傳感器 —— 地震計，它的主要作用是撿取地面運動信號，并將這些信號送至轉換設備或記錄設備中去。地震計的核心是擺（圖6.12），它利用慣性原理和彈性原理來撿取地面運動信號。
圖6.12 地震計擺的示意圖（上：垂直擺，下：水平擺）
當前地震儀的記錄系統已全部使用數字化系統，由數據采集器、時間服務系統和輔助設備組成的。圖6.13是數字化地震觀測系統的簡易模型。
地殼形變監測 利用精密儀器觀測地殼微小變化（包括傾斜、水平與垂直位移），專門負責監測地球上板塊的運動、斷層的移動等微小變化的方法。通常采用水準測量、傾斜測量監測地殼的垂直形變；采用伸縮儀、基線測量監測地殼的水平形變。特別是近年來，我國采用了“全球衛星定位系統”(GPS)進行地殼形變監測，使這一監測手段達到國際先進水平、已能測出小于10-9的形變量和極細微且大范圍的位移量，成為監視大地活動的有效手段。
地磁監測 地球磁場可以直接反映地球各種深度乃至地核的物理過程，地磁場及其變化是地球深部物理過程信息的重要來源之一。通常采用質子旋進式磁力儀、磁通門磁力儀等精密磁測儀器觀測地磁場的時空變化，并從中分析提取震磁信息可以預測地震。此方法有其理論依據和實驗基礎，也有一定的震例事實。
地電監測 地震孕育過程中，將伴隨有地下介質（主要是巖石）電阻率的變化及大地電流和自然電場的變化。大量的實驗結果和震例都證明這些變化與巖石受力變形及破裂過程是相關的。因此，可以使用大地電場儀、地電阻率觀測儀等精密儀器對地電場及地下介質電阻率進行觀測，并從觀測資料中提取信息以預測地震。
重力監測 地球重力場是一種比較穩定的地球物理場之一，它與觀測點的位置和地球內部介質密度有關。通常利用高精度重力儀觀測重力場的時空變化，以研究地殼的變形、巖石密度的變化及其時空演化過程，從而預測地震。
地應力監測 地震孕育不論機制如何，其實質是一個力學過程，是在一定構造背景條件下，地殼體中應力作用的結果。地應力觀測是利用埋設在地下一定深處的測試元件測定地下應力的異常變化來預報地震的方法，是一種較直接、可靠的監測預報手段。
地下水物理和化學的動態監測 地下水動態是指在震前地下水物理、化學性質出現的異常變化現象。宏觀現象如水井水位上漲，水中翻花冒泡、井水變色變味等；微觀現象如水化學成分改變（如水中溶解氡氣量變化等），固體潮（天體引潮力引起的地下水位漲落現象——就像海水潮漲落一樣）的改變等。這些可以通過水位儀、水溫儀、測氡儀、測汞儀等流體觀測儀監測地下水動態，從而可直接地了解含水層受周圍的影響情況和受力的情況，以便進行地震預報。
宏觀前兆現象監測 這是群測手段，是在做好地震知識宣傳工作基礎上，發動監測區內廣大人民群眾實現的觀測手段，它可以為地震預測提供重要依據。如
成功預報地震的前提，是必須具備相當的監測能力。目前，我國已經建成包括測震、形變、電磁、流體四大學科，共有二十余種觀測手段的地震監測臺網，基本覆蓋了中國主要地區。全國共建415個專業地震臺站、20余個包含近300個站（點）的遙測地震臺網、560余個地方、企業觀測站（點），1200余部短波、超短波電臺組成的地震數據信息通信網絡。按觀測類別分，專業臺站（點）中：測震有近600個站（點）800套儀器，強震觀測臺（點）240個，形變有160個站（點）297套儀器，電磁有近150余個站（點）280余套儀器，地下流體有近110個站（點）200套儀器；地方、企業臺站（點）中：測震有近220個站（點）250余套儀器，形變有60余個站（點）65套儀器，電磁有120余個站（點）125套儀器，地下流體有300余個站（點）313套儀器。不僅形成了專群共同監測的特色，而且，基本實現了數字化、網絡化，地震觀測技術也已躋身于世界先進行列。
而且，近年來全國又建立了上千個GPS（全球定位系統）觀測點，已經使得我國的地震監測臺網成為一個從空間到地表、從淺表到深部、從全國到局部、對地震活動構成多方位的立體化監測體系（圖6.14）。
地震監測臺網的管理方式為：
中國地震臺網中心 承擔著全國地震監測、地震中短期預測和地震速報；國務院抗震救災指揮部應急響應和指揮決策技術系統的建設和運行；全國各級地震臺網的業務指導和管理；各類地震監測數據的匯集、處理與服務；地震信息網絡和通訊服務以及地震科技情報研究與地震科技期刊管理等。是我國防震減災工作的重要業務樞紐、核心技術平臺和基礎信息國際交流的重要窗口。
數字地震監測臺網 主要用于控制我國的地震活動和構造，服務于我國地震監測預報與地球科學研究，完成大震速報任務。它構成了我國的測震監測系統，根據臺站分布要均勻的原則，同時又保證對于一些重點地區的加密觀測，此系統由國家地震臺網、區域地震臺網和流動地震臺網3個層次組成。實現全國的監控能力可達ML≥4.0級地震（速報時間是20～25分鐘），東部重要省會城市及其附近具有監測ML≥1.5-2.0級地震的能力（速報時間是10～15分鐘），首都圈地區具有監測ML≥1.0-1.5級地震的能力（速報時間是5～10分鐘）。如圖6.15。
國家地震臺網主要是對我國境內及周邊地震進行控制，控制我國的地震活動和構造，完成大震速報，并為破壞性地震中長期預報提供服務。由全國的49個數字化地震臺組成，通過衛星、英特網實現實時數據傳輸。其中有11個臺站（北京、佘山、牡丹江、海拉爾、烏
魯木齊、拉薩、瓊中、恩施、蘭州、昆明和西安）同時屬于全球地震臺網，主要用于控制全球大尺度的地震活動和構造，服務于全球地震監測與地球科學研究。
區域地震臺網主要對人口稠密地區和地震多發區進行地震監測，以減少這些地區因地震造成的損失。它由26個區域遙測地震臺網和首都圈數字地震臺網組成，遙測地震臺網主要分布在南北地震帶、華北地震帶、新疆北部地震帶和東南沿海地區。
流動地震臺網主要用于地震應急現場的流動觀測和地球深部結構成像的分區觀測。 地震應急現場的流動觀測主要是進行大震前的前震觀測和震后地震活動性監測，為判斷震情的發展趨勢提供依據。地球深部結構成像觀測是通過觀測資料的處理對地球深部（幾十～上千公里）結構、人們無法覺察到的微震活動做一個掃描。
地震前兆監測臺網 是我國規模最大的直接服務于我國防震減災事業的地震監測臺網。
地震前兆臺網（圖6.16），包括國家重力臺網、國家地磁臺網、地殼形變臺網、地電臺網和地下流體臺網5個專業臺網及相應的學科臺網中心（國家重力臺網中心、國家地磁臺
圖6. 16 國家地震前兆監測臺網
中心、地殼形變臺網中心、地電臺網中心和流體臺網中心），兩個地震前兆臺陣（四川西昌臺陣和甘肅天祝臺陣）及1個前兆臺陣數據處理系統，在全國各省、自治區、直轄市的防震減災中心設立的31個地震前兆臺網部，以及國家地震前兆臺網中心組成。涉及到形變、流體、電磁等三個學科、十多個觀測手段，幾十個觀測項目，幾十種觀測儀器，其觀測的物理
量和儀器測量原理各不相同，觀測手段之間的數據處理要求和重點各不一樣。其特點是規模大、覆蓋面廣、觀測項目和儀器種類繁多。這些臺網遍及全國，可以實時或準實時收集數字化的地球物理、地球化學觀測數據，實現數據處理計算機化，數據傳輸與共享網絡化。共有前兆觀測臺項上千個；流動重力測點1600個，總長
地震監測臺站（點） 這是組成地震監測臺網的最小單位，是地震監測工作的第一線，廣大的地震監測技術人員像醫生一樣，日以繼夜地堅守在崗位上為地球“號脈”，克服生活的艱苦和寂寞，為撲捉那些區域性極強、信息量極小的各種地震異常信息，保衛人民生命財產的安危而精心、努力地工作著。
