地震监测方法
地震时，大地像发了疯一样颤抖，山摇地动，房屋倒塌，夺去很多生灵生命。人们自然要问：这是怎么回事呢?谁来给发疯的地球做个诊断呢?能不能提前打个招呼、让人们有所防备呢? 承担这项任务的就是地震科学战线的广大科技人员，正是他们在日日夜夜地为人民站岗放哨，给躁动不安的地球“号脉”。这就是地震监测工作的任务。
我国的地震监测工作采用了“专业与群测、微观与宏观、固定与流动”相结合的方法，建立了由多方法、多手段构成的地震观测网络系统，是在“边监测、边研究、边预报”的思想指导下进行的。
专业是指地震台站，主要用监测仪器，如水位仪、水化仪、地震仪、电磁波测量仪、倾斜仪、GPS等等，来监测地震微观前兆信息；群测是指群测点，主要靠浅水井、水温、动植物活动异常等手段，来观察地震前的宏观前兆现象。固定是指地震台站的定点连续观测；流动则是对固定点的、等时间间隔的重复观测，如流动地磁测量、水准测量、重力测量等等，这是对地震台站观测的补充，具有节约资金、增大监控区域、灵活机动、便于应急的特点。
据中国地震局统计，在我国大陆31个省、市、自治区都有地震机构，台湾省也有很强的地震科研力量。这些地震机构在《防震减灾法》中被法定为地震主管部门，下辖1000多个专业台站，从事人员在2万人以上。形成一个对大地活动进行严密监视的网络，以观察地下的动静。
就像大夫给病人查血压、做 CT、进行各种理化检验一样，地震部门对地震的监测可归纳为四大学科（测震、形变、电磁和地下流体，如图6.10）、八大手段，共有上百种测项。这些学科与手段，很像医院里开设的内科、外科、骨科……。
地震学方法 利用地震仪测定地震三要素，通过研究地震活动的规律来预报可能发生的破坏性地震的方法，通常称“以震报震”。
地震仪是观测地震所引起的地面振动的仪器，主要是利用惯性原理和弹性原理来记录地震引起的地面运动，以确定地震发生的时间、地点和震级。世界上第一架地震仪（地动仪）是公元132年我国古代杰出的科学家张衡（公元78～139年）发明的。近代的地震仪是1880年制成的，它的原理和张衡地动仪基本相似，但在时间上却晚了1700多年。
地震仪是由二大部分组成的观测系统。一是拾震系统，其作用是:当地震时拾取地面振动，加以放大(亦可缩小)，如图6.11所示，其中弹簧和铰链等就组成了一个拾震系统；二是记录系统，其作用是将地震过程用记录器记录下来，描成地震连续运动图形，得于永远保存。它可以是纸介质的，也可是数字的。图6.11中的可以滚动的记录纸就是一个记录系统。
图6.11 地震仪简单示意图
拾震系统的核心是检测地面振动的传感器 —— 地震计，它的主要作用是捡取地面运动信号，并将这些信号送至转换设备或记录设备中去。地震计的核心是摆（图6.12），它利用惯性原理和弹性原理来捡取地面运动信号。
图6.12 地震计摆的示意图（上：垂直摆，下：水平摆）
当前地震仪的记录系统已全部使用数字化系统，由数据采集器、时间服务系统和辅助设备组成的。图6.13是数字化地震观测系统的简易模型。
地壳形变监测 利用精密仪器观测地壳微小变化（包括倾斜、水平与垂直位移），专门负责监测地球上板块的运动、断层的移动等微小变化的方法。通常采用水准测量、倾斜测量监测地壳的垂直形变；采用伸缩仪、基线测量监测地壳的水平形变。特别是近年来，我国采用了“全球卫星定位系统”(GPS)进行地壳形变监测，使这一监测手段达到国际先进水平、已能测出小于10-9的形变量和极细微且大范围的位移量，成为监视大地活动的有效手段。
地磁监测 地球磁场可以直接反映地球各种深度乃至地核的物理过程，地磁场及其变化是地球深部物理过程信息的重要来源之一。通常采用质子旋进式磁力仪、磁通门磁力仪等精密磁测仪器观测地磁场的时空变化，并从中分析提取震磁信息可以预测地震。此方法有其理论依据和实验基础，也有一定的震例事实。
地电监测 地震孕育过程中，将伴随有地下介质（主要是岩石）电阻率的变化及大地电流和自然电场的变化。大量的实验结果和震例都证明这些变化与岩石受力变形及破裂过程是相关的。因此，可以使用大地电场仪、地电阻率观测仪等精密仪器对地电场及地下介质电阻率进行观测，并从观测资料中提取信息以预测地震。
重力监测 地球重力场是一种比较稳定的地球物理场之一，它与观测点的位置和地球内部介质密度有关。通常利用高精度重力仪观测重力场的时空变化，以研究地壳的变形、岩石密度的变化及其时空演化过程，从而预测地震。
地应力监测 地震孕育不论机制如何，其实质是一个力学过程，是在一定构造背景条件下，地壳体中应力作用的结果。地应力观测是利用埋设在地下一定深处的测试元件测定地下应力的异常变化来预报地震的方法，是一种较直接、可靠的监测预报手段。
地下水物理和化学的动态监测 地下水动态是指在震前地下水物理、化学性质出现的异常变化现象。宏观现象如水井水位上涨，水中翻花冒泡、井水变色变味等；微观现象如水化学成分改变（如水中溶解氡气量变化等），固体潮（天体引潮力引起的地下水位涨落现象——就像海水潮涨落一样）的改变等。这些可以通过水位仪、水温仪、测氡仪、测汞仪等流体观测仪监测地下水动态，从而可直接地了解含水层受周围的影响情况和受力的情况，以便进行地震预报。
宏观前兆现象监测 这是群测手段，是在做好地震知识宣传工作基础上，发动监测区内广大人民群众实现的观测手段，它可以为地震预测提供重要依据。如
成功预报地震的前提，是必须具备相当的监测能力。目前，我国已经建成包括测震、形变、电磁、流体四大学科，共有二十余种观测手段的地震监测台网，基本覆盖了中国主要地区。全国共建415个专业地震台站、20余个包含近300个站（点）的遥测地震台网、560余个地方、企业观测站（点），1200余部短波、超短波电台组成的地震数据信息通信网络。按观测类别分，专业台站（点）中：测震有近600个站（点）800套仪器，强震观测台（点）240个，形变有160个站（点）297套仪器，电磁有近150余个站（点）280余套仪器，地下流体有近110个站（点）200套仪器；地方、企业台站（点）中：测震有近220个站（点）250余套仪器，形变有60余个站（点）65套仪器，电磁有120余个站（点）125套仪器，地下流体有300余个站（点）313套仪器。不仅形成了专群共同监测的特色，而且，基本实现了数字化、网络化，地震观测技术也已跻身于世界先进行列。
而且，近年来全国又建立了上千个GPS（全球定位系统）观测点，已经使得我国的地震监测台网成为一个从空间到地表、从浅表到深部、从全国到局部、对地震活动构成多方位的立体化监测体系（图6.14）。
地震监测台网的管理方式为：
中国地震台网中心 承担着全国地震监测、地震中短期预测和地震速报；国务院抗震救灾指挥部应急响应和指挥决策技术系统的建设和运行；全国各级地震台网的业务指导和管理；各类地震监测数据的汇集、处理与服务；地震信息网络和通讯服务以及地震科技情报研究与地震科技期刊管理等。是我国防震减灾工作的重要业务枢纽、核心技术平台和基础信息国际交流的重要窗口。
数字地震监测台网 主要用于控制我国的地震活动和构造，服务于我国地震监测预报与地球科学研究，完成大震速报任务。它构成了我国的测震监测系统，根据台站分布要均匀的原则，同时又保证对于一些重点地区的加密观测，此系统由国家地震台网、区域地震台网和流动地震台网3个层次组成。实现全国的监控能力可达ML≥4.0级地震（速报时间是20～25分钟），东部重要省会城市及其附近具有监测ML≥1.5-2.0级地震的能力（速报时间是10～15分钟），首都圈地区具有监测ML≥1.0-1.5级地震的能力（速报时间是5～10分钟）。如图6.15。
国家地震台网主要是对我国境内及周边地震进行控制，控制我国的地震活动和构造，完成大震速报，并为破坏性地震中长期预报提供服务。由全国的49个数字化地震台组成，通过卫星、英特网实现实时数据传输。其中有11个台站（北京、佘山、牡丹江、海拉尔、乌
鲁木齐、拉萨、琼中、恩施、兰州、昆明和西安）同时属于全球地震台网，主要用于控制全球大尺度的地震活动和构造，服务于全球地震监测与地球科学研究。
区域地震台网主要对人口稠密地区和地震多发区进行地震监测，以减少这些地区因地震造成的损失。它由26个区域遥测地震台网和首都圈数字地震台网组成，遥测地震台网主要分布在南北地震带、华北地震带、新疆北部地震带和东南沿海地区。
流动地震台网主要用于地震应急现场的流动观测和地球深部结构成像的分区观测。 地震应急现场的流动观测主要是进行大震前的前震观测和震后地震活动性监测，为判断震情的发展趋势提供依据。地球深部结构成像观测是通过观测资料的处理对地球深部（几十～上千公里）结构、人们无法觉察到的微震活动做一个扫描。
地震前兆监测台网 是我国规模最大的直接服务于我国防震减灾事业的地震监测台网。
地震前兆台网（图6.16），包括国家重力台网、国家地磁台网、地壳形变台网、地电台网和地下流体台网5个专业台网及相应的学科台网中心（国家重力台网中心、国家地磁台
图6. 16 国家地震前兆监测台网
中心、地壳形变台网中心、地电台网中心和流体台网中心），两个地震前兆台阵（四川西昌台阵和甘肃天祝台阵）及1个前兆台阵数据处理系统，在全国各省、自治区、直辖市的防震减灾中心设立的31个地震前兆台网部，以及国家地震前兆台网中心组成。涉及到形变、流体、电磁等三个学科、十多个观测手段，几十个观测项目，几十种观测仪器，其观测的物理
量和仪器测量原理各不相同，观测手段之间的数据处理要求和重点各不一样。其特点是规模大、覆盖面广、观测项目和仪器种类繁多。这些台网遍及全国，可以实时或准实时收集数字化的地球物理、地球化学观测数据，实现数据处理计算机化，数据传输与共享网络化。共有前兆观测台项上千个；流动重力测点1600个，总长
地震监测台站（点） 这是组成地震监测台网的最小单位，是地震监测工作的第一线，广大的地震监测技术人员像医生一样，日以继夜地坚守在岗位上为地球“号脉”，克服生活的艰苦和寂寞，为扑捉那些区域性极强、信息量极小的各种地震异常信息，保卫人民生命财产的安危而精心、努力地工作着。
