地球物理与地震研究现状分析

董浩天

摘要：物理学对很多中学生来说，感到的是枯燥、深奥，往往令人望而生畏.然而物理学与我们的生活密切相关，它延伸出的各种应用不知不觉深入了生活的各个角落。地震是一个令人闻之色变的词语，但就在我们的身边，它延伸到了我们的生活。在我们的记忆当中，满目残垣断壁，处处痛苦绝望的人们，感到的是废墟片片，留给人们的是无尽的哀伤。如果从生活走向物理，将物理与地震研究结合起来，便有可能实现地震预报，将地震带来的损失与精神伤害减小到最大程度。物理与生活的有机结合将让我们的生活更美好。

关键词：物理应用；地震；物理与生活

一、前言

提到“物理”一词，不由地让人敬畏，试卷上滑来滑去的小木块、倒数发射的火箭卫星、相对论多维空间等等，都会使人感到物理是聪明人的学科，学习物理很困难，学习的成果离我们很遥远。但事实上，物理来源于生活，物理中的许多问题就是生活中的问题，例如：苹果为何一定会落地、月亮为何会绕着地球转，磁场怎样转化为电流……通过物理我们我们揭开了大自然的一个个谜团，阐释了生活中的许多规律和现象，也为我们自己带来了便捷舒适的生活。就连令人谈之色变的地震也与物理有着不可分割的联系，并且可以通过物理方法实现地震预测。

二、地震中地球物理方法的应用

我国位于亚欧板块的东南部，受到太平洋板块、印度板块以及菲律宾板块的影响和互相作用，地震十分活跃。不管是1976年里氏7.8级的唐山大地震，还是近几年的四川汶川地震、雅安地震，甚至是2014年8月3日的云南鲁甸地震，都给人类的生产和生活带来了重大影响。人们不禁要问：人类何时才能够成功预测地震灾害的发生，以减少伤亡和损失呢？伴随着科技的不断发展，人类在地震预报研究的道路上正不断前行。但很少有人注意到这地震的原理及研究方法其实有很大一部分建立在物理学的基础上，甚至物理学方法为地震的研究及预测做出了巨大贡献。

中国的地震地质研究目前采用的是物理方法。地质学中采用了动力学方法来研究，1967年，Parmelee提出了土—结构动力相互作用的计算模型，土一结构相互作用问题的实质是研究地基对结构动力反应的影响，是土动力学与结构动力学的交叉学科.它将结构和基础作为互相藕连的体系来研究其在地震作用下的动力反应，通过理论分析法、模型试验法和原型测试法进行研究。

研究重力异常也有一种地震研究的方法，目前科学界普遍认为地震是地壳岩层受力后快速破裂错动引起地表振动或破坏，而地壳运动会造成地球的重力场发生改变，所以通过测量和监测地球的重力异常便可研究地震。另一方面①有了重力异常区域，就一定会有均衡调整，在这种均衡调整过程中，就有可能造成应变能的积累。只要质量转移足够，形成的重力异常足够，能形成一定量的应变能积累，就有可能引发地震，因此，重力异常也是地震产生的一个原因。总而言之，重力异常的均衡调整作用就是重力的作用，地幔对地壳的浮力作用。当然，太阳、月亮及太阳系里的各个行星的引力作用也不可忽视，在各种因素作用下，地壳受力大于地震临界点力，就会发生地震。

利用重力场，我国也进行了绝对重力观测技术的应用②，通过对高精度的重力网的重复高精度的观测，构建出了中国大陆现今重力场变化图像，反映了现今中国大陆地壳垂直运动的特征，也总结出了各地的构造运动剧烈程度。为地震预报、海平面变化和地球动力学研究提供了信息。

在地震勘探中，人们注重了对“地震波”的研究，一是波传播的时间与空间的关系，称为运动学特征；另一是波传播中它的振幅、频率、相位等的变化规律，称为动力学特征。前者是地震波对地下地质体的构造响应，后者则更多地表现出地下地质体的岩性特征，有时亦是地质体结构特征的响应。上述两种特征统称为地震波的波场特征，通过研究地震波的波场特征，就能解决浅部地层和构造的分布，确定岩、土力学参数等工程和水文勘探中所涉及到的地质问题。

日本是地震多发国家，该国对于地震的预警有独到深入的研究，也取得了研究成果。日本采用了地震动参数阀值报警方法③，一是加速度阀值，当水平向合成加速度记录超过预先设定的阀值，就发出地震警报；另一个是破坏烈度DI，即地震动竖向加速度和速度的内积的对数，从物理意义上看，这是一个与功率相关的参数。通过结合另一个震源参数报警方法，在 2011年03月11日的“东日本大地震”中，监测站成功预警，使新干线列车及时采取紧急制动，1min10s后最强地震到来，而新干线没有一列脱轨，没有发生人员伤亡。

就目前观测结果来说，地震前后，会出现电磁异常，震中附近的地表、近地大气层中存在异常电磁辐射现象，呈现脉冲式的磁场异常。回观中国盈江5.8级地震通过电磁监测、功率谱计算及视电阻率和阻抗相位的计算，得出了一系列的变化特征，而进而发生的缅甸7.2级地震则符合观测得出的规律，说明临震前电磁信号与观测点的电极方位和信号的频率有密切的关系。

三、结论

精确的地震预测可以有效地减轻地震中的人员伤亡和财产损失。如今，地震预测技术的研究已走出了实验室，地震方法的应用已多种多样。随着科技和信息技术的不断进步，人类成功预测地震指日可待。物理的研究与应用将深入到了生活的各个方面，通过物理学研究，可以扩展到地震的研究。运用重力场、电场、磁场、动力学、运动学及波的传播等知识，可以将复杂的地动归纳出美丽的规律。通过地震的研究，物理学促进了地质学、地球物理学的进展，更为社会的和谐稳定、人民安居乐业带来数之不尽的好处。地震研究通过物理方法取得的成就，让人们的地震预防更为及时和精确，最大限度保障了人们的生命财产安全。不得不说，物理与生活紧密相连，随着时代的进步，研究的深化，地球物理学在地震中的应用会出现许多崭新的成果，必将造福于人类。

参考文献

[1] 廖永岩.广东海洋大学，地震形成原理.

[2] 张为民，王勇，周旭华.我国绝对重力观测技术应用研究与展望.

[3] 高曙德，汤吉，孙维怀.盈江5.8级和缅甸7.2级地怎钱电磁异常.