天文光学仪器CCD天顶筒
京津唐张地区4级以上地震预警系统示意图
□晚报(微博)记者 俞陶然 报道
有效的地震预警系统，对保护人们的生命财产安全有着重要意义。昨天，记者从中科院上海天文台获悉，该台研究员李正心经过近20年研究，与合作者一起提出一种新的地震预警方法，这种方法的有效性已得到京津唐张地区12年来测量结果的证实，相关论文即将发表在地震学核心期刊《地震学报》上。
地下物质或引发内陆地震
据李正心的合作者、上海天文台研究员平劲松介绍，科学界对地震的成因问题有很多争论，被人们广泛接受的成因源于 “板块构造学说”，该学说认为地球六大板块的相互碰撞、挤压，是地震发生的主要原因。但不少科研人员指出，我国大陆地震高发区域，如京津唐张地区、西南地区都不处在板块交界处，那这些地震的成因是什么呢？
上世纪70年代，国际地震学界提出新的地震成因理论，认为地球的地幔层分布着很多巨大的 “地幔柱”，柱子里流动着很多高温高压的物质，这些地下物质如果朝地表方向涌动，到达地壳层时就可能引发地震。一些地震学家认为，我国内陆地震的主要成因，很可能就是这类地下物质造成的。
根据这一科学假说，现已年过七旬的李正心从20年前起，研究京津唐张(北京、天津、唐山、张家口)地区的历次地震与地下物质的关系。李正心告诉记者，地下物质的测量可以借助天文学仪器。当大量地下物质向地表方向涌动时，地壳附近的物质质量就会增大，地面重力场也就随之增大。而重力测量，正是天文学仪器“CCD天顶筒”的一项本领，将这种长1—1.5米、20厘米口径的光学仪器对准天空，它会接收星星发出的光线，测算出所在区域的地面铅垂线方向，即重力方向。当地下物质涌上来时，该区域的重力方向会因重力场变大而发生偏斜，CCD天顶筒便能据此测算出地下物质距地表的深度。
应设“天文—重力观测网”
从1987年到1998年的12年间，建立在京津唐张地区的重力网做了46期观测。利用这些观测结果，李正心等人发现，震级在4.0级以上的历次地震发生前后，都存在着地下物质明显的升降活动——在地震发生前的一段时间里，重力网都观测到了有大量地下物质向上涌动，而在地震发生后，地下物质总会向下回落。
他们还发现，发生4.0级以上地震时，各地的地下物质深度是不同的，北京市区的地下物质深度通常为17公里，北京怀柔的地下物质深度为4公里，而唐山的地下物质深度为7公里。这种差异，很可能是由于各地的地壳深度不同造成的。 “有了这些数据，我们就可以划定这些地方的‘地震预警线’。”李正心说，当唐山市的地下物质深度为30公里时，观测网会显示“平安无事”；当地下物质的深度在不断减小，并接近17公里时，观测网就会发出预警。
此外，研究发现，北京怀柔地下物质的质量与地震震级显著相关，观测网可以通过测量地下物质的质量，估算出将要发生的地震震级。
正因为京津唐张地区的地震与地下物质升降状况的 “惊人吻合”，李正心认为，利用CCD天顶筒和重力网，可为我国内陆地震做出有效的预警。他建议，在我国华北、西南等地震多发地区布设大规模的“天文—重力观测网”，每20—30公里设一个观测点，并设若干个流动观测点，每两三个月测量一次地下物质的变化情况，为我国地震的中期预报提供有价值的信息。
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