基本信息
- 项目名称：
- 潮汐应力与全球地震发震时间关系研究及固体潮时钟法的提出
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 计算了全球420747个4级以上地震的太阳黄经和月太黄经差，全球7级以上地震（共计2013个）震源位置的日（半日）周期固体潮理论波形，系统研究了发震时刻在年、月、日三种固体潮波形上的分布规律，结合地震所属板块边界、板内区域、地理纬度等进行了分类统计,研究发现： 1.地震的发生时刻在理论固体潮半日波0°、90°、180°及270°相位附近分布明显集中。 2.地震发生在固体潮月周期波各相位时段的分布比较均匀，表明全球地震发震时间与农历月相之间关系不显著； 3.地震发生在太阳黄经冬夏略多于春秋； 4.提出了一种短临预测方法——“固体潮时钟法”。并通过18个地震序列的计算，以及地震序列的固体潮相位，对“固体潮时钟法”进行了检验，可以达到较高的报准率； 5.利用薄壳理论，计算了地壳的薄膜应力，表明水平方向拉张性的薄膜应力,能够达到使20Km厚的岩石圈发生张性断裂的强度； 6.结合岩石破裂实验，对固体潮汐应力与地震之间作用关系进行了机理分析； 7.同时进行了板块运动力源问题的探讨,并提出: 引潮力对板块及地幔物质的外力作用方式，可通过“震荡搓揉”的动力机制。从十个方面对这一猜想进行了论证和力学计算。
- 详细介绍：
- 本研究计算了全球420747个4级以上地震时刻的太阳黄经（对应固体潮年周期波相位）和月太黄经差（对应固体潮月周期波相位），以及1900年至汶川地震以来全球所有7级以上地震（共计2013个）震源位置的日（半日）周期固体潮理论波形，系统研究了发震时刻在年、月、日三种固体潮波形上分布规律，结合地震所属板块边界、板内区域、地理纬度等进行了分类统计,研究发现： 1.全球7级以上地震发震时刻在理论固体潮半日波0°、90°、180°及270°相位附近分布明显集中，即理论固体潮半日波上存在着四个发震概率较大的特殊相位，即多震敏感相位时段。汶川主震及其13个强余震中，11个发震时间都位于固体潮半日波0°、90°、180°及270°相位附近。 2.全球420747个4级以上地震，地震发生在固体潮月周期波各相位时段的分布比较均匀，表明全球地震发震时间与农历月相之间关系不显著。 3.全球420747个4级以上地震，地震发生在太阳黄经90°相位附近（北半球夏天、南半球冬天）和270°相位附近（南半球夏天、北半球冬天）的数量略多于其它相位时段。 4.基于研究中发现的半日固体潮波上的多震敏感相位及潮汐应力与地震关系的规律特征，提出了一种前兆明显或前震之后主震及强余震发震时间的短临预测方法——“固体潮时钟法”。并通过关东、智利、邢台、通海、炉霍、海城、松潘、唐山、墨西哥、澜沧耿马、洛杉矶、孟连、丽江、台湾集集、昆仑山口西、印度洋海啸、汶川、意大利（2009年4月6日）等知名地震序列前震、主震和强余震对应的固体潮相位，对“固体潮时钟法”进行了模拟预报有效性检验。 5.基于开尔文地球模型，利用薄壳理论，计算了地壳薄膜应力（附件六），表明潮汐应力引起地壳内部水平方向拉张性的薄膜应力,能够达到使20Km厚岩石圈发生张性断裂的强度（5MPa）。 6.结合岩石破裂实验，对固体潮汐应力与地震之间作用关系进行了机理分析，并指出潮汐应力对地震发震时间的控制作用取决于固体潮半日周期，并非是与月相（朔、望）有关的月周期固体潮。 7.进行了近万字的关于板块运动力源问题探讨,并提出一种猜想: 引潮力对板块及地幔物质外力作用方式，可通过“震荡搓揉”的动力机制，成为使板块产生运动力源之一，与其它力一起形成海底扩张和大陆漂移，从十个方面对这种猜想进行了论证和力学计算。并指出薄膜应力可以更合理地解释三岔型的洋脊和巨大转换断层的形成，而“震荡揉搓机制”有助于物质重力分异。这部分研究内容转见（附件五）。 研究结论为实现准确的地震短临预报提供了重要的科学依据。预报有效性检验表明，提出的“固体潮时钟法”预报效果较好，具有可操作性。由于这种方法可以事先确定震后每天8小时左右的危险时段（对应固体潮半日周期波的4个敏感相位时段），有利于避免主震和强余震的进一步破坏和生命威胁，还可使人们在其它相对安全的相位时段，抓紧进行一些生命线工程的大震应急工作，有助于消除人们的持续恐慌和社会混乱，取得防震减灾实效。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 汶川地震灾难的发生，进一步说明了地震预报的重要性。本研究目的是探索有效的短临预报方法。基本思路是以全球420747个4级以上地震为研究对象，对地震发震时刻对应的固体潮年潮、月潮和半日潮三个波动周期上的相位进行系统研究，并检验地震的发生与月相是否有关，结合地震所属位置和震级进行分类统计，分析得出地震发震时间的规律，提出地震预测新方法。用汶川地震等18个历史有名地震序列进行预报效能检验。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性：全球420747个地震时间与固体潮相位的统计结论经多角度验证，可信度高。对薄膜应力进行了公式推导和理论计算。 先进性：进行全球地震的固体潮计算，发现4个多震敏感相位；模拟预报表明“固体潮时钟法”预测效果较好，实用性强。通过查新，国内外文献中未见相同报道。 独特之处：提出“固体潮时钟法”及引潮力对板块“震荡搓揉”猜想，结合开尔文固体潮理论和薄壳理论，计算了地壳的薄膜应力。
应用价值和现实意义
- 研究结论为实现准确的地震短临预报提供了重要的科学依据。预报有效性检验表明，提出的“固体潮时钟法”预报效果较好，具有可操作性。由于这种方法可以事先确定震后每天8小时左右的危险时段（对应固体潮半日周期波的4个敏感相位时段），有利于避免主震和强余震的进一步破坏和生命威胁，还可使人们在其它相对安全的相位时段，抓紧进行一些生命线工程的大震应急工作，有助于消除人们的持续恐慌和社会混乱，取得防震减灾实效。
学术论文摘要
- 计算了全球420747个4级以上地震的太阳黄经和月太黄经差，以及1900年至汶川地震以来全球7级以上地震震源位置的应变固体潮理论波形，系统研究了发震时刻在年、月、日三种固体潮波形上的分布规律，结合地震所属板块边界、板内区域等进行了分类统计，研究发现： 1.地震的发生时刻在理论固体潮半日波0°、90°、180°及270°相位附近分布明显集中； 2.地震发生在固体潮月周期波各相位时段的分布比较均匀，表明全球地震发震时间与农历月相之间关系不显著； 3.地震发生在冬夏略多于春秋； 4.提出了一种短临预测方法—“固体潮时钟法”，并通过18个地震序列固体潮相位的计算，对“固体潮时钟法”进行了检验，可以达到较高的报准率； 5.利用薄壳理论，计算了地壳的薄膜应力，表明水平方向拉张性的薄膜应力,能够达到使20Km厚的岩石圈发生张性断裂的强度； 6.结合岩石破裂实验，对潮汐应力与地震之间作用关系进行了机理分析； 7.同时进行了板块运动力源问题的探讨,并提出:引潮力对板块及地幔物质的外力作用方式，可通过“震荡搓揉”的动力机制，并从十个方面对这一猜想进行了论证和力学计算。
获奖情况
- 2009年4月 共青团某省（市）委、某省（市）教委、某省（市）科协、某省（市）学联联合主办 “挑战杯”2009某省（市）大学生课外学术科技作品竞赛终审决赛 特等奖
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 陈章立等.《浅论地震预报地震学方法基础》，地震出版社.2004年12月第1版 [2] 梅世蓉等.《中国地震预报概论》.地震出版社.1993年06月第1版 [3] 北京大学地球物理系.《重力与固体潮教程》，地震出版社.1982年07月第1版 [4] 方俊 固体潮研究——它对地学、天文学和空间科学的关系.地球物理学报,1980(01):103-116 [5] 蒋骏,李胜乐，张雁宾等.《地震前兆信息处理与软件系统》中国地震局监测预报司.1999年08月第1版 [6]Souchay J , Stavinschi M. Study of t he correlations between long periodic terrestrial tides and occurrence of earthquakes in the vrancea site [ J ] . Earth , Moon , and Planets , 1997 , 77(2) : 105～124. [7] Kilston J , Knopoff L. Lunar-Solar periodicities of large earthquakes in southern California [ J ] . Nature , 1983 , 304(7) : 21. [8]中国科学院测量与地球物理研究所.《固体潮论文集》第一集，测绘出版社.1988年01月第1版 [9] P.Melchior，方俊，B.Ducarme，许厚泽等.中国固体潮观测研究,地球物理学报.1985.(2)：142-154 [10]许厚泽，张赤军.我国大地重力学和固体潮研究进展 地球物理学报.1997.(S1)：192-205
同类课题研究水平概述
- 地震可能是带来人员伤亡和财产损失最大的自然灾害之一。但由于对地球内部物质、构造等认识的不足，目前还无法做到准确的地震预报。 通过查阅大量文献，发现前辈开展的很多发震时间与月相关系的研究[5-45]，多以地震发生与农历日期（月相）进行简单的对应研究，未进行实际的固体潮理论波形的计算，地震对象也都为区域性的少数地震样本。这样可能使地震与月周期固体潮关系的结论出现偏差，并且难以得到地震与固体潮日（半日）周期和年周期上的规律特征，本研究计算了全球420747个4级以上地震的太阳黄经（对应固体潮年周期波的相位）和月太黄经差（对应固体潮月周期波相位），以及1900年至汶川地震以来全球所有7级以上地震（共计2013个）震源位置的日（半日）周期应变固体潮理论波形，系统研究了发震时刻在年、月、日三种固体潮波形上的分布规律，得出的结论与前人不同,本研究与前人研究的差异有待进一步研究。 自魏格纳提出大陆漂移学说100多年以来，板块构造学说，还有一些重要问题没有解决，如板块构造的形成机制和演变规律以及板块运动的动力源问题等。在这些尚未解决的问题中,海底扩张和板块运动的动力源问题是最根本的，包括地幔对流说在内，迄今还没有一种地球动力源假说是完善的。 通过各大文献数据库用“薄壳”和“地壳”两个关键词检索，尚未见相关文献。 某国家一级查新单位进行的国内外查新报告原文：本课题研究了以下技术内容：进行全球范围7 级以上地震的固体潮波理论值的大型计算；提出全球范围地震发震时间要素的短临预测方法—“固体潮时钟法”；发现全球范围地震在地球固体潮半日周期上的四个敏感初相位：0°、90°、180°、270°；发现全球范围内地震在地球固体潮年周期上的两个敏感初相位：90°、270°；发现全球范围地震的发生与月相不相关；研究潮汐应力对汶川地震及余震系列的关系；提出板块运动来源于日月引力对板块及地幔物质的“震荡揉搓”动力机制猜想。在国内外文献中未见相同报道。
