异常、前兆和干扰的新定义及其相关问题的讨论＊

王吉易 单连君 冯向东 平建军

（河北省地震局，石家庄050021）

异常、前兆和干扰的新定义及其相关问题的讨论＊

王吉易 单连君 冯向东 平建军

（河北省地震局，石家庄050021）

摘 要质疑了“前兆异常”原定义存在的与观测资料和预测实践不符合的缺陷，给出了异常、前兆及干扰的新定义。“异常”与“前兆”是两个完全不同的概念，异常不仅与地震有关，而且与地壳构造变动和相关自然现象也有关；地震前兆则是系由多种内因性和外因性异常构成的预测信息体系；干扰因素仅是偶然的、局部的人为因素。讨论了新老定义之间的差异、新定义的事实依据、地下水等手段今后需解决的关键性任务、现实地震预测能力的有限性等问题；提出了我国地震预报工作的重点应做“战略转移”，并且需对我国几十年地震预报探索的科学思路、积累震例、预报实例和研究成果做“再清理”和“再研究”等建议。

关键词新定义；异常；地震前兆；干扰；事实证据

中图分类号：P315.72；

文献标识码：A；

doi：10.3969/j.issn.0235-4975.2015.04.005

收稿日期：＊2014-10-08；修回日期：2014-10-24。

基金项目：河北省科技支撑计划（12276903D）资助。

AbstractThe flaw of former definition that observation data were not in accord with prediction practice was questioned，and a new definition about precursor，abnormality，and interference was given.“Precursor”and“Anomaly”are entirely different concepts.Anomaly are not only related to earthquake，but also related to crust tectonic activity and relevant natural phenomena.Seismic precursor anomaly is a forecast information system which consists of multiple internal and external causes.The interference factors merely are occasional partial human factors.We also discussed several issues including the discrepancy between former and new definition，the factual basis for new definition，critical tasks are urgent to be solved in groundwater methods and the practical restriction of seismic forecast ability.It is proposed that the working emphasis of seismic forecast in China should be shifted in strategy.Various proposals were put forward，scientific ways，earthquakes cases accumulation，forecast examples and the research results over decades in our country should be carried out “re-cleaning”and“restudying”.

Keywordsnew definition；anomaly；seismic precursor；interference；factual evidence

引言

“异常”、“前兆”和“干扰”为地震预报学的基本名词。它们的定义如何，也在很大程度上影响着地震前兆探索的内容、途径及方法，乃至成败。现在流行的这些定义，形成于20世纪70年代之初；经历了40余年探索后的今天，人们的认识有了较大的提高，重新审视这些定义是否恰当，既必要而又有现实意义。

本文所讨论的是，现实观测到的地表及浅层地壳内发生的流体、形变、地电等趋势性异常变化；而不涉及难以认定的、复杂的短临异常问题。

“流体”的含义是广义的，包括：降水、地表水及浅层地下水等。

1　“前兆异常”原定义及其被质疑的理由

1.1原定义

原定义不区分“前兆”与“异常”，将其统称为“前兆异常”。

前兆异常是指，地震前出现的、与地震的孕育和发生过程有关的测项动态的异常变化。

1.2被质疑的理由

原定义是以“应力-应变”说为支柱而拟订的。该学说认为，在地震孕育过程中，地壳岩石发生显著的应力-应变变化，进而派生出地下流体、地形变、地电等多种异常。应该说，“应力-应变”说可以较好地解释深部地壳中震源体及其周围产生异常变化的原因。但问题在于，运用该学说来解释现实观测的异常现象却未必恰当。因为，现实的地下流体、地形变等手段的观测深度，大多在地下

1km以内或者就在“地表”；而在这样的浅层地壳岩石内，在震前短短几年，“发生显著的应力-应变变化”仅仅是一种主观的设想；迄今为止，尚未得到任何可靠事实的证实。相反，有资料表明，“地震前几年作用于观测井点的力是很小的”①董守玉.震前固体潮畸变引起的思考.1998。

另一要害问题是，我国几十年地震预测的实践显示，异常的认定存在着很大的随意性。对于同样的异常变化，如果对应了地震，则认为它是“前兆异常”；如果无地震对应，则认为它是反映区域构造活动的“构造异常”，或者是外因所引起的“干扰异常”。就这样，在不同情况下，同样的异常被赋予了不同的含义；但在实质上，它们的特征和成因却是完全相同的。这种“常有理”现象产生的原因，是由于我们认识上的不严谨或者不成熟？还是因为现实观测到的异常本来就是多解的？笔者持后一种看法。由此还认为，对于异常、前兆和干扰的概念，目前也到重新定义的时候了。

2　异常、前兆及干扰的新定义

新定义将“异常”与“前兆”看成是概念完全不同的两个名词。

2.1异常

异常：与地震、地壳构造变动以及相关自然现象的某些侧面互为因果关系的、具有特定周期和振幅的、物理化学参量的动态变化。

在与异常新定义相关的名词系统中，不再使用“正常变化”一词。因为，按照“动态”的本来定义，包括“异常变化”在内的各种变化都是“正常”的，都属于“动态”的范畴。

异常提取的最佳方法是定性与定量相结合；异常提取过程应包括多个步骤和若干规则。

与地震有关的异常统计特性是，在地震活跃时段，异常与地震之间存在着明显的对应关系，它可通过许绍夑等提出的R值法[1]的鉴定。这里参与统计的地震，是指具有一定周期性的重要地震。如在华北，指的是1976年唐山7.8级、1989年大同6.1级及1998年张北6.2级等地震。它们的发生具有11年左右的周期，其预测相对容易，为现阶段进行预测或研究的目标地震。

由于地震孕育、构造变动和相关自然现象之间可能具有某种直接或间接的成因联系，并且与它们相关的地下流体等动态变化的具体物理机制也有相同之处，故预先很难或不能确定某一异常变化具体与三类现象中的哪一类有关。这是“排除干扰，识别地震异常”技术途径不能完全奏效的主要原因之一。

新定义指出了异常与地震对应关系的不确定性，异常不是必震信号。其实，很多人早已看到异常与地震对应关系的不确定性；不过他们未必想到需要重新下定义。由于“思维定势”作祟，目前他们也可能不赞同新定义。

特别指出的是，现实观测到的地下流体、地形变及地电等异常，主要属于与地球外部环境因素相关的、对地震孕育和发生起着调制和诱发作用的外因性异常。这一属性决定了这类异常的预测性能：它们只能对发震时间做出中期（1至几年）和中短期（1年以内）预测；而不能做出短临预测，也难以做出发震地点和震级的预测。不过，考虑到完善的地震预测过程必须是“长、中、短、临”相结合，而时至今日，不仅短临预测问题难以解决，即便中期和中短期的预测问题亦未真正解决[2]，汶川8级地震的不同尺度预测均失误就是例证[3]。因而，流体等手段所具有的中期和中短期发震时间预测的特长，就难能可贵了。

按照新定义，流体等异常也是构造变动和有关自然现象预测的一种依据。如对地面升降、水库地震、滑坡等自然灾害的预测。

2.2前兆

地震前兆：系由多种内因性和外因性异常有机构成的地震预测信息体系。

异常是通过观测获得的；前兆则是依据一定理论和规则，经过理性分析而判断出来的。异常类似于人体的某种症状，如咳嗽；前兆类似于根据多种症状，如咳嗽、发烧、头痛等，综合诊断出的预示患上某种疾病的症候群。

长期流行的“前兆异常”称谓是不科学的。按照前述异常和前兆的定义可知，仅凭单手段异常是难以提出具有较高精度和准确率的地震预测的，唯依据多手段异常所构成的前兆才可能做出较好的地震预测；换句话说，任何单手段的地震预测能力都是有限的。为此，地震预报问题的真正解决，必须以多学科的异常变化为依据，开展地震的“综合预测”。

1966年邢台地震后，我国开展了多种单手段预测，并同时开展了“综合预测”。几十年来，“单手段预测”与“综合预测”工作一直平行发展，彼此间缺少必要的交流。这种状况十分不利于地震预测总体水平的提高，需要改变。所有单手段的最后归宿是，融合到统一的“地震综合预测”大手段之中。

应该清醒看到，由于现代科技发展水平的限制，在目前及今后一个很长时期，我们很难观测到足够多的、来自深部地壳孕震层的内因性异常变化。这是现阶段难以实现在大城市、大水库等重要地区公开发布的真正意义的地震预报的主要原因之一；并且，在短时期内，这一状况不可能有根本改变。为此，就应该做“战略转移”：降低和减少实际地震预报的目标和任务，大力开展地震预报的科学研究，研制深部构造探测和深部异常观测的新方法，探讨地震和异常的发生机理，以促进地震预报工作的再发展。

但也要特别指出，虽然在现阶段难以实现真正意义上的地震预报，但目前还是可以做到一定程度的防震减灾的。因为，按照目前地震预测的实际能力，可能“对某些地震做出一定程度的预测”；而“长、中、短、临”任何一个尺度的预测，都是可以产生相应的防震减灾实效的，并非唯短临预测才有效。我国几十年地震预测和“防震减灾”的实践也证明了这一点。例如，1975年海城地震的预测与减灾就是典型实例。为此，在现实的低水平预测情况下，“如何更有效地防震减灾”就是一个需要加强的专门性研究课题。

2.3干扰

干扰：偶然的、局部的人为因素所引起的变化。

干扰因素包括仪器、测试和观测环境的改变，暂时性抽水，水库蓄水与放水等。

气温、降水、地表水等多种自然因素和某些有规律的、大范围的人为活动因素可称为“影响因素”，但它们不是“干扰”。

3　问题讨论

3.1新老定义的3个差异

（1）新定义指出，单手段异常的对应关系是多解的，异常既可能与地震对应，又可能与构造变动、相关自然现象相对应。老定义则认为，异常只应与地震对应。

（2）新定义认为，单手段异常不能成为真正的地震前兆，前兆系由多种手段、多种异常所构成的信息体系。老定义则认为，单手段异常也应成为前兆，故“前兆异常”的称谓顺理成章。

（3）新定义认为降水等多种自然因素是异常发生的调制及诱发条件。老定义则把它们当成是必须排除的干扰。这也是新定义最让人一时难以接受之处。

不难看出，新定义减轻了单手段繁琐的工作任务和地震预测的压力，于单手段是有利的。

3.2新定义的事实依据

无需讳言，由于其反传统性和超前性，

目前大多数人还不能接受新定义。

虽然新定义有悖于人们的常识，但却能较好地解释多年积累的观测资料和预测实践经验。例如，几十年来，企图从水位等观测数据中完全剔除降水等因素影响的多种努力无一成功；新定义则指出，不仅不需要排除降水等的“干扰”，相反，降水等因素本身就是最有效的地震预测项目之一，至少是一个值得探索的项目。又如，我国给出了无数地下水、地形变和地电的趋势性异常实例，其中的绝大多数都是未剔除任何自然因素影响的原始曲线，这等于承认了多种自然因素与异常之间有着直接的成因联系。

当然，以上事实依据也不能说是“充分”。如果将来随着震例的积累和新技术的产生，证明“新定义”也是错误的，那就应毫不迟疑地抛弃掉所谓的“新定义”，再寻找更合理、更恰当的定义。

3.3地下水等手段今后需解决的关键性问题

其实，地下水等手段本来就是“外来户”。在开展地震预报之前，地下水、地壳变形等的观测和研究早已进行，其目的是为了构造变动、自然灾害的研究，以及为国民经济和生活服务。1966年我国正式开展地震预报时，这些手段被简单地“搬了过来”；当时并未论证、也不可能证明它们对于地震预测的有效性。虽然，目前探索工作已进行了40余年，但这一要害性问题却依然未解决（好像人们也忘记了这件事）。在今后一个长时期内，我们要做的第一重要的研究工作仍然是：论证这些手段到底有无用处，即论证它们的异常与地震之间到底有无关系。为此，首先需要采用统一的、有效的方法，从我国数十年积累的全部观测资料中，重新提取出所有的异常变化。以确凿的实际资料为依据，来回答“地震能否预测”的问题。

在现阶段，一些学者“看好”的前兆机理研究，其重要性却是第二位的。

4　结语

从认识论上看，目前我国对于地震预报的探索，依然处于观测资料和预报经验积累的感性认识阶段；也就是说，真正的理性研究工作尚未完全开始。今后，应持“科学自我批判”态度，不断开展以揭露问题为要旨的“深层次反思”，多做“逆向思维”；要对我国几十年地震预报探索的科学思路、积累震例和研究成果做“再清理”和“再研究”。因为受科技和认识水平的限制，过去的科学思路、震例总结和理论认识，都存在着这样或那样的错误或偏差。另外，还必须对以往成功和失败的地震预测实例做“再清理”和“再研究”。只有这样，几代人不辞艰辛所取得的预测成果，才能具有真正的科学价值。

进行“再清理”和“再研究”，也是为了给我国过去40余年的地震预报探索工作画上一个阶段性的“句号”。

在地震预报的初级阶段，“肯定”或“否定”都是重要的研究成果。

笔者坚信，目前地震预测探索的低迷状况不会长久持续下去。出路在于，来一场学术和管理上的大变革。

（作者电子信箱，王吉易：wujilai@263.net）

参考文献

[1]许绍燮.地震预报能力评分∥地震学专集.北京：学术书刊出版社，1989：586-589

[2]张跃刚，陈绍绪，乔子云.河北省地震危险区判定工作的回顾与思考∥中国地震局地震预测研究所，中国地震台网中心，中国地震学会.中国地震预报探索.北京：地震出版社，2008：593-601

[3]马昌博.地震预报的中国“江湖”.南方周未，2008-10-30

The new definition of seismic anomaly，precursor，interference and discussion of related problems

Wang Jiyi，Shan Lianjun，Feng Xiangdong，Ping Jianjun

（Earthquake Administration of Hebei Province，Shijiazhuang 050021，China）