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随着人类社会的日益发展与进步,地震给人类带来的灾害越来越严重。中国是世界上受地震影响最大的国家之一,同时也是近几十年来,因地震灾害死亡人数最多的国家。近几十年来发生的唐山和汶川地震给中国造成巨大灾害。 地震预报,尤其短、临震预报是当代自然科学领域里一个难度很大而富有魅力的前沿课题吸引着一代又一代的地震科技工作者为之奋斗。其难点不仅在于地震孕育、发生的许多奥秘有待我们去探究,更重要的是成功的预报将会使很多生命免遭厄运。从20世纪60年代中期以来,世界上许多多震国家都从观测技术、基础理论、模拟实验及预测预报方法等不同方面对这一问题进行着积极的探索与研究,积累了丰富的资料和经验,加深了对地震的认识。但还没有从根本上取得突破,地震预测预报问题目前仍是一个世界性的科学难题,仍需要更多的地震科学工作者长期不懈的努力。 2008年5月12日发生8级强震的四川汶川、北川地区位于中国西南的川滇地区龙门山断裂带上。该区是中国大陆最显著的强震活动区域。该区处于印度板块与欧亚板块碰撞的前沿地带。印度板块的北东向推挤,青藏高原隆升并由此导致的川滇菱形地块南东向滑移,是这一地区的主要地球动力学环境。在这种特殊的构造条件下,使得该区地震频度高、强度大。 本文在阅读了大量各种方法的地震预报和汶川地震相关的文献资料,对当今地震预报的方法进行了总结,并对各种方法的原理进行了一定的探究和归纳;本文通过地震发生之前断裂带附近的地应力的变化导致的地下裂隙的张开和闭合从而产生的地球化学流体异常对短期临震预报进行研究,并从岩石力学和地球化学原理的角度解释了本实验的可行性和理论基础,为短期临震预报研究提供了一种原理清楚的新方法。 本论文的实验部分主要研究龙门山断裂带附近地下水的氢同位素异常与汶川地震余震的相关性,从而探索临震预测的方法。2009年1月初,我们在汶川地震的发震断裂带--龙门山断裂带南缘的雅安进行考察并开始采集周公山井深为3475米的地下水样品直到4月初采样结束。在采样期间,龙门山断裂带发生过4~5级的余震多次。我们将所采地下水样品带回北京并对其氢同位素值进行测量分析,得到的分析结果表明发震断裂带附近地下水的氢同位素异常与该断裂带上4.0级以上的地震有一定的相关性。从氢同位素随时间的变化曲线可看出,(1)震前氢同位素值从背景值开始降低,震后突然升高,然后再逐渐回归背景值;(2)地震的级别越大,氢同位素值变化越显著;(3)从氢同位素值开始系统地降低到地震发生,这个过程大约可持续一周左右时间,与我们的理论预期基本吻合。从本文的研究结果可得出,地下水中氢同位素异常能够反映断裂带内的地震活动,时间范围属于临震预报的时间范畴,可以尝试作为4.0级以上地震临震预测的一种方法。