核心提示：

　　地球不是一个孤立的天体，它受宇宙环境中各种因素的影响，如月亮引力、太阳引力等，那么地震活动与这些天外因素有关系吗？本版从《天文学进展》、《大地测量与地球动力学》杂志摘编了两篇论文，分别从天文潮汐如何影响地震发生、如何利用潮汐形变资料获得地震信息等角度，对地震预测方法进行阐述。

　　名词解释

　　天文潮汐主要指太阳、月亮对地球的引潮力，太阳系的其它行星对地球也有引潮力，但是，它们非常小，即使九个行星排列成一行时对地球的引潮力也只有日月引潮力的1/26000。

　　天文潮汐与地震

　　吴小平(云南大学地球科学系)冒蔚(中国科学院云南天文台)黄雍(云南省地震局)

　　地震是地球内部运动的一种力学过程，然而地球并不是一个孤立的天体，它受宇宙环境中各种因素的影响，天文潮汐就是一种力学因素。天文潮汐主要指太阳、月亮对地球的引潮力，太阳系的其它行星对地球也有引潮力，但是，它们非常小，即使九个行星排列成一行时对地球的引潮力也只有日月引潮力的1/26000。天文潮汐不仅从天文学和地球物理学的角度对整个地球的运动产生影响，也从地质学的角度对局部地壳运动产生影响。虽然地震的力源来自地球内部，但是，当震源系统岩石中的应力达到临界状态时，外界因素的影响在一定条件下会引起系统的突变而发生地震。基于这样的物理思想，国内外天文地震研究者们对天文潮汐与地震关系的问题一直兴趣不减。然而由于地震过程和地震发生本身是一个复杂问题，关于天文潮汐与地震关系研究，不同作者从不同角度用不同方法或不同地震样本，所得结论不尽相同，存在较大的争议。争议的焦点早期主要在地震的发生时间是否受天文潮汐的影响，后来多集中于地震与天文潮汐究竟存在什么样的关系。

　　日、月、地球的相对位置与地震

　　从已有的研究看，天文潮汐与地震关系的研究大致包括以下三个方面：(1)日、月、地球的相对位置与地震的关系，这方面的研究主要包括月相、月黄经、日月高度、日月时角等位置参数分布与地震发生时间及频度之间的关系；(2)天文潮汐的周期与地震，这类研究往往先计算日月引潮力的某一周期分量的时间函数曲线，然后统计发震时间所对应的优势相位，或者直接从地震序列中提取潮汐周期成分；(3)天文潮汐应力与地震，主要研究日月引潮力在地球内部产生的潮汐应力对地震的触发作用，此方面研究主要针对大地震。

　　月赤纬是潮汐计算中用到的多种参数之一。最近的研究表明，20世纪71%%的大地震发生于赤白交角从极大变为极小时期，1999年9月21日的花莲地震发生在月过赤纬极小于(-19°)时。

　　月黄经也是潮汐计算中间接用到的参数之一，月震和地震时月黄经非随机的从集现象可能说明月震和地震的发生有着共同相互的外力因素———引潮力的影响。但所研究的每个局部地区，并不是都存在地震时月黄经的优势分布。

　　我国从20世纪80年代起对日月位置与地震关系有不少研究，但多数仅局限于月相统计。有人对不同地区的地震作了统计，发现有的地区的地震与朔望关系明显，有的与下弦关系明显，认为不同地区、不同震源机制的地震可有不同的月相效应，进行月相统计应注意划分不同区域和地震带。近来的研究表明，太阳、月亮的地方时角对强震序列的发震时刻也有影响。

　　上述研究大多都将所得到的日月位置与地震的关系归因于潮汐对地震的触发作用，从潮汐理论看，虽然引潮力与日月位置有关，但是严格地说，简单地从月相、日月黄经或时角等位置参数来研究潮汐与地震的关系，而不作引潮力的计算是不合适的。然而，很多研究却显示出日月位置统计比通过复杂的引潮力计算的研究效果更为明显。

　　天文潮汐周期、相位与地震

　　研究潮汐周期、相位与地震的关系通常采用两种方法：一是先计算某一潮汐分量如半日潮、日潮、双周潮的时间函数曲线，然后将地震发生时刻与之比较，统计地震是否有从集发生在某一优势相位处的趋势，若存在优势相位，则表明地震发生时间与这一周期的潮汐分量有关；另一种方法是将地震序列作频谱分析，提取地震活动中的潮汐周期成分。

　　自从月震证据表明月震确实与地球在月球上产生的引潮力有密切关系后，地震与天文潮汐关系的研究得到了推动。Lammlein等人的研究表明，月震活动高峰有一个非常明显的周期，这个周期是27.2d，这正是地球在月球上产生潮汐的交点月周期，说明引潮力能引起或触发月震。

　　Palumbolz4的研究证实了地震和天文潮汐相位的关系具有区域性，他对全球范围9157个地震的统计研究没有显示出有意义的结果，而对意大利范围内沿ApPennine山脉发生的地震研究却发现，无论是主震还是余震，其频度当半日潮东西分量达最大时都明显增加，主震和余震分别增至平均值的2.7倍和1.8倍，认为存在区域性的潮汐触发特点。韩延本等人的研究也认为日月引潮力对地震的触发作用存在地区性特点或与地质构造有关，故将地震样本按所处断裂构造带分区，结果表明不同构造带上地震发生时刻与引潮力的东西向水平分量的不同变化时段有相关性，例如，在鲜水河地震带和松潘地震活动区，88%的超过5.8级的强震发生在东西水平分量正次峰附近的7d中，而在龙陵、澜沧地震活动区，70%的超过5.8级的强震发生在该分量负次峰附近的7d中。

　　地震与天文潮汐的关系不能一概而论

　　从日、月、地球的相对位置与地震、天文潮汐周期与地震等的研究可以看出，地震与天文潮汐的关系不像月震那么简单，很难得出绝对一致的结论，这与月球上的潮汐比地球上大得多有关，也与地球的复杂构造有关。然而，上述大量研究结果表明地震与潮汐关系确实存在，只是这种关系以不同形式和不同程度表现出来而已。

　　从上述情况我们可明确目前天文潮汐与地震研究的初步结果、存在的某些问题以及进一步研究的方向：对地震与天文潮汐的关系不能一概而论，因为这种关系的强弱程度是依赖于震源位置、发震断层类型和潮汐应力作用类型的。在今后的研究中，应该注意划分区域，不仅是地理区域、构造应力区域，还应注意区分发震断层类型。

　　关于潮汐应力对大地震触发的力学机制研究目前还缺乏细致的物理模型描述，多数研究采用潮汐应力优势相位统计的方法来研究大地震，以是否存在优势相位来判断大地震的发生是否具有潮汐触发性。如果能建立一种物理模型，来分析天文潮汐应力对地震断层的力学作用，并在此基础上提出一种大地震的潮汐应力触发判别方法，这将有助于天文潮汐与大地震关系研究更深层次的开展。

　　人们对太阳、月亮(尤其是月亮)相对地球位置与地震的关系已有不少现象统计方面的研究，其中，大多数统计研究是针对单一的位置参数。实际上，地球在某一时刻受到的引潮力不仅与某一个位置参数有关，而是同时与多个参数有关，仅对单一位置参数做统计，所得到的结果只能从一个侧面反映天文潮汐与地震关系，因此，同时考虑与天文潮汐有关的多种位置参数进行统计分析，对得到整体全面的统计图像是必要的。

　　潮汐形变资料中地震前兆信息的识别与提取

　　张燕吴云施顺英(中国地震局地震研究所)

　　刘永启褚永海(武汉大学)

　　如何从潮汐形变观测资料中获取地震前兆，一直是广大学者努力探索的重要问题。20世纪80年代中后期兴起的小波变换是泛函分析、Fourier分析、样条分析、调和分析、数值分析比较完美的结合。它具有多分辨率分析的特点。将小波变换应用到潮汐形变资料处理中，提取某频段的信息，结合多个台站综合分析，可找出地震前兆。地震前多个观测台站出现相同频段的异常信号

　　在2001年10月发生的云南永胜6.0级地震前，震中附近的永胜、渡口、弥渡和楚雄台同样出现了一致性显著异常信号。我们分析的资料是各个台站2001年全年的整点值数据，在各个台站分解结果中出现了一个振幅较大的异常信号，该信号在永胜台和楚雄台出现的时间基本相同，均在5—7月，在渡口台和弥渡台出现的时间有些提前，从2月一直持续到7月。虽然出现时间稍有差异，(可能是传播速度和距离不同引起的)，但周期(频段)是一样的，都是几天到十几天。

　　再看1998年11月发生在川滇交界地区的6.2级宁蒗地震。震中周围的永胜、渡口、弥渡及西昌等台(震中距分别约50km、110km、140km和160km)在地震前也出现了同步的一致性异常信号。选取的资料是各个台站1998年全年的整点值数据。从处理结果中同样可以看到，在各个台站高频部分分解结果中，出现了一个幅度较大的异常信号。频段一致，出现时间也较为集中均在6—9月份，周期大约是几天到十几天。

　　异常信号可能就是从震源发出的

　　从以上几次强震前的潮汐形变资料处理结果来看，将小波变换的多分辨率分析用于形变资料处理，其结果是可以肯定的。台站记录的信息中，既包含有潮汐成分，又有非潮汐成分，小波变换的多分辨率分析能按频率将某一频段的信号提取出来，潮汐波的明显分离就是明证。可以看出，在强震前的2~5个月，震中附近的形变台站都接收到一个频段相同的异常信号，周期大约为几天到十几天，出现的时间也大致相同。这会不会是同一个源发出来的信号呢?为此，我们对提取出来的相同频段的信号做相关性分析，结果表明信号两两之间的相关程度平均达到80%以上，这说明它们之间是相关的。由此我们可以认为：在相同的时间段出现在相邻多个台站的同一频段的信号，是由同一个源发出来的，这个源可能就是地震的震源。

　　尽管已有不少学者将小波分析引入到地震资料的处理中，但用小波变换多分辨率分析来分析和处理潮汐形变资料尚属首次。从结果看，效果是不错的，它能将同一频段的信号单独提取出来，达到了预想的目的。

　　反过来，我们在进行形变资料处理时，可以将相邻多个台站综合分析，找出在同一时段共同记录到的相同频段的异常信号，确定出地震前兆信息，进行地震预报。根据前兆信息出现的时段可大致确定发震时间；将提取的异常信息与震源模型结合起来，利用多台的信息能找出发出这些异常信号的共同源即震源，同时地震的强度也可以确定。

　　相关链接

　　俄专家认为地震与潮汐有关

　　俄罗斯国立莫斯科大学核物理研究所的专家认为，在太平洋地震带上所发生的大地震大都与海洋潮汐有关。

　　据俄《消息报》报道，这家研究所的专家对1964年至1992年间在太平洋地震带上所发生的地震进行了分析，结果发现多数情况下在发生大地震的当日或大地震发生前后2至3天内，夜空中均出现过新月或满月。而且在地震发生前，俄罗斯或其他国家的中子射线测量机构都曾探测到超过正常标准数十倍的中子射线波动。

　　另外，位于帕米尔高原上的俄中子射线测量站的观测结果也证实，每当新月和满月发生时，太平洋地区就会出现不同程度的中子射线波动。俄专家指出，上述现象说明，太平洋地区部分地震的原因与海洋潮汐有关。海洋潮汐是在月球、太阳等天体的引力作用下产生的。在万有引力的作用下，天体对地球的海水会产生引潮力。当新月或满月出现，即太阳、月球和地球处在一条直线上时，月球和太阳的引潮力会形成合力，引发大潮。

　　俄专家认为，大潮能够对太平洋地区的地壳产生巨大的压力，部分坚固性稍差的地壳会出现裂缝，裂缝中会释放出中子及其他原子粒子和核子的射线，而处于正常水平的中子射线就会因此产生波动。如这种破裂正好发生在地震带上，就会使该地区的地球内部能量得以猛烈地释放，这样地震的发生也就在所难免。俄专家表示，潮汐作用只是引发地震的一种因素，能否形成地震还要取决于很多其他因素。但是，与潮汐作用密切相关的中子射线波动状况，完全可成为短期地震预报的一项重要指标。

　　猛烈的潮汐可能引发地震

　　据《山东青年报》报道，美国加州大学洛杉矶分校的科学家在《科学》杂志网络版上发表文章指出：地球上的潮汐可能会引发地震。

　　在月亮以及太阳的引力作用下，海水不断地潮起潮落，地球断面层上受到的压力也因此每天有大约两次的起伏。该文章的作者伊丽莎白·哥奇兰说：“猛烈的潮汐在地震的引发过程中发挥了很大的作用，地震发生的时间会因潮汐造成的压力波动而提前或推迟。”

　　科学家已经就潮汐对地震的影响猜测了很长时间，但到目前为止还没有人论证过它对全球范围的影响效果，以前只发现在海底或火山附近，地震与潮汐才呈现出比较清楚的联系。该文章另一位作者，加州大学洛杉矶分校地球与空间科学系教授约翰·维大说：“地震起因还是一个谜，而这一理论可以说是其中的一种解释。我们发现海平面高度在数米范围内的改变所产生的力量会显著地影响地震发生的几率。”

　　哥奇兰等人首次将潮的相位和潮的大小合并计算，使用的计算方法比3年前所能做到的精确了很多。他们分析了1977—2000年间全球2000多个5.5级以上的地震。

　　他们重点研究了发生在消减带的地震。哥奇兰和维大发现地震的发生与断面层潮汐压力处于高度密切相关，而这种相关性偶然发生的几率不到万分之一。他们发现猛烈的潮汐在浅断面层施加了足够的压力从而会引发地震。当潮很大，达到大约2—3米/时，3/4的地震都会发生，而潮汐越小，发生的地震也越少。

　　他们同时发现，发生在美国阿拉斯加、日本、新西兰以及南美洲西部海岸附近的地震都显示出了与潮汐的相互关系。不过，维大也承认，在美国加利福尼亚以及世界上大多数地方，地震与潮汐的联系却相当小。