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摘要：本文介绍了何为地震前兆及其分类，着重介绍了地震的微观异常及观测手段，并以广州市地震前兆台网的观测手段为实例，介绍了电磁波观测、地倾斜观测以及地下水氡气等观测手段情况，围绕这些观测手段，最后分析了产生异常的可能原因。
关键词：地震；异常；宏观观测；微观观测；电磁波；地倾斜；水温水位；氡气
一、地震前的征兆
岩体在地应力作用下，在应力应变逐渐积累、加强的过程中，会引起震源及附近物质发生物理、化学、生物、和气象等一系列异常变化。我们称这些与地震孕育、发生有关联的异常变化现象为地震前兆（也称地震异常）。它包括地震微观异常和地震宏观异常两大类。其中人的感官能直接觉察到的地震异常现象称为地震的宏观异常。地震宏观异常的表现形式多样且复杂，异常的种类多达几百种，异常的现象多达几千种，大体可分为：地下水异常、生物异常、地声异常、地光异常、电磁异常、气象异常等。
二、地震的微观异常
人的感官无法觉察，只有用专门的仪器才能测量到的地震异常称为地震的微观异常，主要包括以下几类：
地震活动异常：大小地震之间有一定的关系。大地震虽然不多，中小地震却不少，研究中小地震活动的特点。有可能帮助人们预测未来大震的发生。
地形变异常：大地震发生前，震中附近地区的地壳可能发生微小的形变，某些断层两侧的岩层可能出现微小的位移，借助于精密的仪器，可以测出这种十分微弱的变化，分析这些资料，可以帮助人们预测未来大震的发生。
地球物理变化：在地震孕育过程中，震源区及其周围岩石的物理性质可能出现一些变化，利用精密仪器测定不同地区重力、地电和地磁的变化，也可以帮助人们预测地震。
地下流体的变化：地下水（井水、泉水、地下岩层中所含的水）、石油和天然气、地下岩层中还可能产生和贮存一些其它气体，这些都是地下流体。用仪器测定地下流体的化学成份和某些物理量，研究它们的变化，可以帮助人们预测地震。
三、几种地震微观观测手段与方法介绍
广州市前兆地震台网是我省第一个通过验收的地方性数字化前兆台网，目前开展的前兆观测手段有地倾斜、电磁波、地下流体等观测手段。
（一）地倾斜观测
广州前兆台网是通过安装井下垂直摆的方式增加地倾斜测项，目前只有黄埔台和荔湾台有此观测手段。由于仪器在运行期间还进行过调整，所以较稳定的观测数据相对短，并且由于台站电源问题，出现间断记录的情况。从近期的数据看，黄埔台地倾斜观测数据的日变、月变规律明显，变化幅度也比较稳定。
定点地形变观测资料处理主要提取形变速率、方向及岩石物性数据。形变速率和形变方向的变化可以从形变观测数据直接取得，而岩石物性则从倾斜固体潮振幅因子及潮汐形态中获得。
地倾斜观测受多种因素干扰，资料情况复杂，包含观测环境（洞室与地形效应、墩基变形、降雨、温度、气象）影响，仪器因素及人为干扰（工业、运输、排灌、人员出入洞室等）影响，观测台站多，数据量浩大，资料处理繁重。70年代，主要用手工方法处理，80年代，开始逐步改用计算器、电子计算机计算。1990年后，应用改进实用化攻关软件，工作效率提高。
地倾斜观测资料预报分析处理方法主要有5种：（1）形态分析判别法，绘制单分量五日均值图、日均值图，必要时再加整点值图及矢量图；（2）差分法，倾斜单分量一阶差分计算，同时绘制五日均值序列、日均值序列、整点值序列图；（3）固体潮振幅M2波γ值计算，用维尼科夫调和分析和卡尔曼滤波递推相结合的方法进行计算，并绘制图件；（4）契比雪夫多项式拟合计算及图件绘制；（5）排除降雨及其记忆影响进行褶积滤波分析及图件绘制。
（二）电磁波观测
我市前兆台网电磁测项是使用珠海泰德公司的TDW-26电磁波传感器。分别有从化、黄埔、海珠、荔湾4个前兆子台的EW、NS向电磁幅度和EW、NS向电磁频度数据。电磁幅度的变化反映了电磁波的能量的变化。TDW-26电磁波传感器输出的电磁幅度是其记录的0.05～0.5Hz频率内的磁场变化量。电磁频度指电磁波的频率。TDW-26电磁波传感器输出的电磁频度是指其记录的0.5～10Hz内的幅度较大变化次数。电磁波台观测资料的处理，主要处理日报的电磁波场强、变化持续时间，绘制场强逐日变化图及变化持续时间逐日变化图件。根据月报资料在排除干扰基础上绘制月变化持续时间和月最大场强逐月变化图件，及电磁波的方位变化等参数图件。电磁波观测主要受周围环境和仪器设备因素干扰。所以在异常分析时需给予剔除。
（三）地下流体观测
地下流体观测手段主要是指对地下水温、水位和气氡的观测。该观测手段分布于广州市数字地震前兆综合观测台网6个子台，分别是从化台、番禺台、荔湾台、增城台、海珠台和黄埔台数据处理分析主要使用通用可变时序观测数据库及跨平台应用系统SODE软件和Excel等软件工具。水位与水温的变化受降水量影响较大。另外注意水有明显的年动态规律性，水位的季节性、周期性变化是其主要特征。资料处理工作主要有3种：（1）根据资料要连续和稳定的要求，对缺数或非自然因素引起的测值突变，分析前要做资料预处理，对少数缺数的断点，采用插值法补上，对突跳和阶跃现象首先分析原因，确认为观测的偶然事件可将突跳值舍弃，若系阶跃，则要调整基线，将阶跃前后的观测值归算到同一水平；（2）原始数据的日常处理，计算日均值、五日均值、月均值、年均值等各类均值，以及水位的气压校正及其均值计算和重力固体潮理论值计算；绘制水位、气压、经气压订正后水位、固体潮理论值逐时值图，水位、气压、经气压订正后的水位、降雨量日均值图，水位日均值、校正气压后的水位日均值及其一阶差分图等；（3）干扰因素排除与异常判定处理，通常采用差分法、回归分析法（一元线性回归、多元线性回归、多元逐步回归）、滤波法（多道维纳滤波、别尔采夫滤波）等。目前广州市前兆台网中心的资料处理和图件绘制工作均通过计算机完成。
四、结束语
我们再日常观测中会时常观测到一些异常的现象或数据产生突跳，这些并不都是地震前兆，所以发现异常后，要注意与非震干扰因素加以区别。通常是按照地震异常落实制度去做，到现场了解情况，召开小型会商会讨论，必要时到省地震局请教有关专家，一定要找出异常产生的真正原因，否则会出大问题。
关键词：地震；异常；宏观观测；微观观测；电磁波；地倾斜；水温水位；氡气
一、地震前的征兆
岩体在地应力作用下，在应力应变逐渐积累、加强的过程中，会引起震源及附近物质发生物理、化学、生物、和气象等一系列异常变化。我们称这些与地震孕育、发生有关联的异常变化现象为地震前兆（也称地震异常）。它包括地震微观异常和地震宏观异常两大类。其中人的感官能直接觉察到的地震异常现象称为地震的宏观异常。地震宏观异常的表现形式多样且复杂，异常的种类多达几百种，异常的现象多达几千种，大体可分为：地下水异常、生物异常、地声异常、地光异常、电磁异常、气象异常等。
二、地震的微观异常
人的感官无法觉察，只有用专门的仪器才能测量到的地震异常称为地震的微观异常，主要包括以下几类：
地震活动异常：大小地震之间有一定的关系。大地震虽然不多，中小地震却不少，研究中小地震活动的特点。有可能帮助人们预测未来大震的发生。
地形变异常：大地震发生前，震中附近地区的地壳可能发生微小的形变，某些断层两侧的岩层可能出现微小的位移，借助于精密的仪器，可以测出这种十分微弱的变化，分析这些资料，可以帮助人们预测未来大震的发生。
地球物理变化：在地震孕育过程中，震源区及其周围岩石的物理性质可能出现一些变化，利用精密仪器测定不同地区重力、地电和地磁的变化，也可以帮助人们预测地震。
地下流体的变化：地下水（井水、泉水、地下岩层中所含的水）、石油和天然气、地下岩层中还可能产生和贮存一些其它气体，这些都是地下流体。用仪器测定地下流体的化学成份和某些物理量，研究它们的变化，可以帮助人们预测地震。
三、几种地震微观观测手段与方法介绍
广州市前兆地震台网是我省第一个通过验收的地方性数字化前兆台网，目前开展的前兆观测手段有地倾斜、电磁波、地下流体等观测手段。
（一）地倾斜观测
广州前兆台网是通过安装井下垂直摆的方式增加地倾斜测项，目前只有黄埔台和荔湾台有此观测手段。由于仪器在运行期间还进行过调整，所以较稳定的观测数据相对短，并且由于台站电源问题，出现间断记录的情况。从近期的数据看，黄埔台地倾斜观测数据的日变、月变规律明显，变化幅度也比较稳定。
定点地形变观测资料处理主要提取形变速率、方向及岩石物性数据。形变速率和形变方向的变化可以从形变观测数据直接取得，而岩石物性则从倾斜固体潮振幅因子及潮汐形态中获得。
地倾斜观测受多种因素干扰，资料情况复杂，包含观测环境（洞室与地形效应、墩基变形、降雨、温度、气象）影响，仪器因素及人为干扰（工业、运输、排灌、人员出入洞室等）影响，观测台站多，数据量浩大，资料处理繁重。70年代，主要用手工方法处理，80年代，开始逐步改用计算器、电子计算机计算。1990年后，应用改进实用化攻关软件，工作效率提高。
地倾斜观测资料预报分析处理方法主要有5种：（1）形态分析判别法，绘制单分量五日均值图、日均值图，必要时再加整点值图及矢量图；（2）差分法，倾斜单分量一阶差分计算，同时绘制五日均值序列、日均值序列、整点值序列图；（3）固体潮振幅M2波γ值计算，用维尼科夫调和分析和卡尔曼滤波递推相结合的方法进行计算，并绘制图件；（4）契比雪夫多项式拟合计算及图件绘制；（5）排除降雨及其记忆影响进行褶积滤波分析及图件绘制。
（二）电磁波观测
我市前兆台网电磁测项是使用珠海泰德公司的TDW-26电磁波传感器。分别有从化、黄埔、海珠、荔湾4个前兆子台的EW、NS向电磁幅度和EW、NS向电磁频度数据。电磁幅度的变化反映了电磁波的能量的变化。TDW-26电磁波传感器输出的电磁幅度是其记录的0.05～0.5Hz频率内的磁场变化量。电磁频度指电磁波的频率。TDW-26电磁波传感器输出的电磁频度是指其记录的0.5～10Hz内的幅度较大变化次数。电磁波台观测资料的处理，主要处理日报的电磁波场强、变化持续时间，绘制场强逐日变化图及变化持续时间逐日变化图件。根据月报资料在排除干扰基础上绘制月变化持续时间和月最大场强逐月变化图件，及电磁波的方位变化等参数图件。电磁波观测主要受周围环境和仪器设备因素干扰。所以在异常分析时需给予剔除。
（三）地下流体观测
地下流体观测手段主要是指对地下水温、水位和气氡的观测。该观测手段分布于广州市数字地震前兆综合观测台网6个子台，分别是从化台、番禺台、荔湾台、增城台、海珠台和黄埔台数据处理分析主要使用通用可变时序观测数据库及跨平台应用系统SODE软件和Excel等软件工具。水位与水温的变化受降水量影响较大。另外注意水有明显的年动态规律性，水位的季节性、周期性变化是其主要特征。资料处理工作主要有3种：（1）根据资料要连续和稳定的要求，对缺数或非自然因素引起的测值突变，分析前要做资料预处理，对少数缺数的断点，采用插值法补上，对突跳和阶跃现象首先分析原因，确认为观测的偶然事件可将突跳值舍弃，若系阶跃，则要调整基线，将阶跃前后的观测值归算到同一水平；（2）原始数据的日常处理，计算日均值、五日均值、月均值、年均值等各类均值，以及水位的气压校正及其均值计算和重力固体潮理论值计算；绘制水位、气压、经气压订正后水位、固体潮理论值逐时值图，水位、气压、经气压订正后的水位、降雨量日均值图，水位日均值、校正气压后的水位日均值及其一阶差分图等；（3）干扰因素排除与异常判定处理，通常采用差分法、回归分析法（一元线性回归、多元线性回归、多元逐步回归）、滤波法（多道维纳滤波、别尔采夫滤波）等。目前广州市前兆台网中心的资料处理和图件绘制工作均通过计算机完成。
四、结束语
我们再日常观测中会时常观测到一些异常的现象或数据产生突跳，这些并不都是地震前兆，所以发现异常后，要注意与非震干扰因素加以区别。通常是按照地震异常落实制度去做，到现场了解情况，召开小型会商会讨论，必要时到省地震局请教有关专家，一定要找出异常产生的真正原因，否则会出大问题。