Pronóstico de terremotos
Figura 13.3.3 Mapa de distribución de zonas sísmicas de China (refiriéndose a zonas sísmicas donde ocurren terremotos de magnitud 7 o superior).
13.3.2.1 Predicción de terremotos en el sentido de ingeniería de resistencia a terremotos: predicción a largo plazo
Esta predicción se refiere principalmente al trabajo de zonificación de intensidad sísmica. Es decir, divide las áreas sísmicas de diferentes intensidades que pueden presentarse en un determinado período de tiempo en el futuro, proporcionando una referencia para que las unidades constructivas realicen el diseño sísmico. Al reconstruir su casa después de un terremoto importante, también debe considerar los terremotos y las intensidades que puede encontrar a largo plazo. Esta también es una predicción de terremotos a largo plazo. Desde la fundación de la República Popular China, mi país ha realizado cuatro divisiones de intensidad de terremotos. Presentémoslo desde una perspectiva científica. De 1955 a 1957, con la ayuda de expertos soviéticos, el Sr. Li Shanbang completó el mapa de zonificación de intensidad de terremotos de primera generación de China. El principio de zonificación del mapa es el "principio de analogía de recurrencia", es decir, un determinado lugar ha sufrido demasiados terremotos importantes en la historia y volverá a ocurrir en el futuro. Se conocen las condiciones estructurales geológicas bajo las cuales ocurrieron terremotos de cierta intensidad; , y en el futuro pueden ocurrir terremotos de magnitud similar en otros lugares con condiciones tectónicas similares. El mapa de zonificación de intensidad de terremotos de segunda generación de China fue compilado y publicado en 1977. Su principio de zonificación no se expresa con palabras clave. Según su esencia, lo llamamos "principio de encontrar la causa principal de los terremotos perdidos", que consiste en contar las proporciones numéricas y los niveles de actividad de los terremotos de diferentes magnitudes que han ocurrido en un lugar. zona del terremoto. Esta es la llamada curva de valor B; luego, con base en esta curva, extrapola cuántos terremotos de diferentes magnitudes pueden ocurrir en un cierto período de tiempo en el futuro, con base en el índice de actividad sísmica y el índice tectónico sismogénico; averiguar dónde pueden ocurrir terremotos de fuga, y una vez que se determina el "buscador", se colocará un terremoto de esta intensidad en esta sección específica, y luego la intensidad sísmica en su área afectada se dividirá de acuerdo con el alcance del terremoto cuando ocurre. Las dos generaciones anteriores de mapas de zonificación de intensidad de terremotos tienen ciertos antecedentes genéticos para la zonificación de intensidad de terremotos futura.
El mapa de zonificación de intensidad sísmica de tercera generación se publicó en 1990. Teniendo en cuenta que las causas de los terremotos no están muy claras en la actualidad y que los eventos que ocurren durante los terremotos se consideran eventos aleatorios, el mapa de zonificación de intensidad de los terremotos de tercera generación de China se ha mejorado y enriquecido basándose en el método de probabilidad de riesgo de terremotos propuesto por el académico estadounidense Cornell. . El método específico consiste en utilizar la comprensión de la actividad sísmica regional, los campos geofísicos y las condiciones geológicas sísmicas para dividir unidades estadísticas que puedan reflejar las características y niveles de actividad sísmica, es decir, zonas y zonas sísmicas (hasta * * *, 27 zonas son obtenido). Luego, con base en la zona sísmica, se analiza estadísticamente la relación magnitud-frecuencia de terremotos grandes y pequeños, y se analiza la tendencia de la actividad sísmica de la zona en los próximos 100 años para determinar la tasa promedio anual de ocurrencia de terremotos en la zona sísmica. . Con base en los signos geológicos de fuertes terremotos y las imágenes de actividad sísmica, las áreas de origen potencial con límites superiores de diferente magnitud se dividieron aún más dentro de la zona sísmica (* * *, se obtuvieron 733 áreas de origen potencial). Para estas áreas de origen potencial, considerando varios factores de predicción, la tasa promedio anual de ocurrencia de terremotos se distribuye en cada área de origen potencial de acuerdo con el rango de magnitud. Lo anterior proviene del origen del terremoto. Para la intensidad del terremoto encontrado en un lugar determinado, se debe considerar la intensidad de propagación de los terremotos locales y los terremotos extranjeros, lo que implica el estudio de la atenuación de la línea isosísmica. En futuras predicciones de futuros terremotos en áreas potenciales de origen, se enfatiza la naturaleza estocástica de los terremotos. En este momento, si se conoce la tasa de ocurrencia promedio anual de terremotos de cierta magnitud, la probabilidad de ocurrencia de terremotos de diferentes magnitudes en un cierto período de tiempo en el futuro se puede calcular mediante el proceso de Poisson por partes. Para la intensidad sísmica de un determinado punto, se deben considerar todos los terremotos que afectan el punto hasta 6 grados de daño, incluida la probabilidad de terremotos de las zonas sísmicas locales y circundantes y las áreas de origen potencial. Esta es la suma de las probabilidades, que es la llamada probabilidad total de este punto. Los 30.000 puntos de control en todo el país han sido sujetos a una evaluación de probabilidad completa. Finalmente, se determina la intensidad con probabilidad de superar el 10% como la intensidad del punto en los próximos 50 años, y se conectan los puntos con la misma intensidad para obtener un mapa nacional de zonificación de intensidad sísmica. Las intensidades en este mapa son diferentes de las definiciones en los mapas de zonificación de intensidad de primera y segunda generación.
La intensidad más alta en la primera y segunda generación durante un cierto período de tiempo en el futuro, mientras que la intensidad en el mapa de tercera generación es probabilística, incluyendo una probabilidad del 10% de que pueda exceder esta intensidad. En la zonificación de la intensidad de los terremotos, existen tres parámetros de vibración (valor máximo de aceleración de la vibración, duración máxima de la vibración y período máximo de vibración). Las dos representaciones están relacionadas, pero cada una tiene sus pros y sus contras. Las ventajas de los valores de intensidad son amplias y pueden incluir temblores, fisuras del suelo, hundimientos del suelo, colapsos, etc. , pero su significado físico es ambiguo. La idea física de los tres parámetros es clara, pero no puede incluir muchos otros fenómenos. Porque la primera se puede llamar fuerza integral y la segunda se puede llamar fuerza física.
La idea de trazar el mapa de zonificación de intensidad de los terremotos de cuarta generación es similar a la de la tercera generación, pero ya no se expresa por la intensidad, sino por el pico de aceleración A y período característico Tg del espectro de respuesta sísmica. Estos valores están relacionados con la intensidad. La regla de probabilidad sigue siendo considerar una probabilidad de excedencia del 10% a 50 años, es decir, A y Tg establecidos en algún lugar tienen una probabilidad del 10% de excederlos en los próximos 50 años. Debido a que los espectros de respuesta de las ondas sísmicas de diferentes sitios son diferentes, se estipula que los picos de aceleración A y Tg marcados en este mapa son los valores en el sitio promedio, es decir, un sitio de dureza media. Además, debido a la falta de valores reales observados de A y Tg en varios puntos del país, existen valores de intensidad por lo que los valores de A y Tg bajo diferentes intensidades en Estados Unidos se convierten a los correspondientes; valores de A y Tg bajo diferentes intensidades en China. En vista de la diferente atenuación de intensidad de terremotos de la misma magnitud en el este y oeste de mi país, se determinaron diferentes relaciones de atenuación A y Tg para el este y oeste de mi país con el fin de utilizarlas en el mapa de zonificación de parámetros de movimiento sísmico. de mi país. La diferencia entre el "Mapa de zonificación de parámetros de terremotos de China" y los tres mapas de zonificación anteriores es que es un estándar nacional de la República Popular China y se aplica desde el 2 de febrero de 2001. Poco después de la publicación de este mapa, el terremoto de magnitud 8,1 en el oeste del paso Kunlun el 4 de octubre y el terremoto de magnitud 6,8 en Bachujiashi, Xinjiang el 24 de febrero de 2003, excedieron los estándares de este mapa. Por lo tanto, creemos que el trabajo de mapas de zonificación de intensidad sísmica o mapas de zonificación de parámetros de movimiento del suelo necesita un estudio más profundo.
También se produjeron fuertes terremotos en aguas de China, y el personal pertinente también elaboró en 1987 un mapa de zonificación de intensidad sísmica relativamente general en el mar. La mayor diferencia entre el mapa de zonificación del área marítima y el mapa de zonificación del área terrestre es que en algunos lugares del área marítima, la capa de granito que forma la capa superior de la litosfera es muy delgada o está ausente, llamada corteza oceánica, y no hay grandes terremotos.
13.3.2.2 Predicción de terremotos en el sentido de seguimiento y predicción
Se refiere a la predicción de terremotos en tres escalas temporales: medio plazo (unos pocos años), corto plazo (un pocos meses) ) y terremoto inminente (escala de varios días). Hoy en día, la gente está acostumbrada a llamar predicciones de terremotos a las predicciones de estos tres períodos de tiempo. Discutamoslo por separado.
La base física para la predicción es la siguiente.
A. Aparecieron microfisuras en la zona de origen antes del terremoto. Este fenómeno se obtiene a partir de experimentos de simulación de rocas, es decir, cuando la roca está presurizada y se acerca a una falla importante, primero aparecerán pequeñas grietas en la roca, acompañadas de una emisión acústica. Esto equivale a una pequeña grieta en el origen de un gran terremoto cuando un trozo intacto de roca en la corteza terrestre se rompe y se disloca. Estas pequeñas grietas incluyen grietas de corte, grietas de tracción y grietas de expansión. Las denominadas pequeñas grietas de expansión son grietas cuyas superficies de grieta son paralelas a la dirección de la presión. Los tipos de pequeñas grietas anteriores estarán acompañados de velocidades de onda anormales, sismos previos y precursores de ondas geoacústicas y electromagnéticas. Además, puede haber precursores de anomalías de la gravedad.
B. El predeslizamiento (o predesplazamiento) ocurre antes de un terremoto. Geológicamente, cuando una falla antigua queda atrapada por el componente de presión positiva de la fuerza tectónica, habrá un deslizamiento lento y pequeño en la superficie de la falla antes de que el esfuerzo cortante de la fuerza tectónica haga que la falla se mueva significativamente, lo que se llama predeslizamiento. o pre-desplazamiento. El grado de desarrollo del predesplazamiento está relacionado con la presión tectónica que actúa sobre el plano de falla. Si la presión es demasiado pequeña, el predesplazamiento y el error grande coincidirán y ocurrirán al mismo tiempo. Además, la magnitud del desplazamiento inicial también está relacionada con la magnitud del shock principal posterior. Cuando la magnitud es mayor, la magnitud del predesplazamiento también será mayor. Según experimentos y terremotos naturales, la amplitud previa al desplazamiento es aproximadamente del 2% al 5% de la amplitud de dislocación de los grandes terremotos posteriores. La ocurrencia de un desplazamiento previo puede causar precursores como cambios del terreno, inclinación del suelo, tensión del suelo, cambios en el nivel del agua subterránea y ondas sísmicas de período largo.
C. Movimiento de abdicación antes del terremoto. Antes de un terremoto, el entorno tectónico circundante relacionado con la fuente del terremoto cambiará, especialmente en la dirección en la que el disco de falla del terremoto está a punto de moverse, lo que hará que el disco de falla avance lentamente, lo que eventualmente provocará un error catastrófico. Este tipo de cesión también es uno de los precursores de grandes terremotos. Puede mostrar precursores en mediciones de GPS, mediciones de referencia, escapes de fluidos subterráneos, etc.
Generalmente, cuanto mayor es el alcance del cedido, mayor es el terremoto que lo provoca. Esto lleva a la relación de que cuanto mayor es el alcance del precursor, mayor es el terremoto detrás de él. Es una de las bases para la predicción de la magnitud de un terremoto. Antes del terremoto de Tangshan de 1976, aparecieron grietas a gran escala en la dirección sureste de la falla fuente, lo que puede ser una manifestación de abdicación tectónica.
D. Predecir las condiciones externas de los terremotos. En el caso de una gran cantidad de fenómenos precursores, se estima que puede ocurrir un terremoto, pero aún se desconoce cuándo o cuántos días ocurrirá. Por lo tanto, la gente se refiere al momento de ocurrencia de factores externos que pueden causar terremotos (como el primer y decimoquinto día del mes lunar cuando la fuerza de las mareas es fuerte, términos solares que son propensos a cambios en los procesos meteorológicos, tormentas magnéticas que pueden causar terremotos, etc.) para predecir la posible ocurrencia de este terremoto. Las predicciones anteriores tienen en cuenta precursores y factores externos, respectivamente. Si creemos que la fuente del terremoto ya es muy inestable antes de un terremoto, y pequeños factores externos que generalmente son ineficaces pueden estimular el proceso de la fuente del terremoto en este momento, mostrando precursores obvios que están sincronizados con factores externos, podemos pensar que un terremoto importante está a punto de suceder y utilice factores externos para el tiempo de reaparición para predecir el momento en que ocurrirá un terremoto importante. Ésta es la idea detrás de los "patrones de modulación" en la predicción de terremotos.
E. Predicción de localización de terremotos. La predicción de un terremoto debe basarse en tres elementos: tiempo, ubicación e intensidad. Entre ellos, la predicción de la ubicación es más difícil. Para este problema, generalmente se cree que la ubicación puede ser en el área de intersección de zonas sísmicas, el área donde el epicentro migró en la etapa inicial, el área sísmica vacía donde no se ha liberado la energía, el área donde se produjeron sismos previos. ocurren, y el área representada por el modelo de generación de fuentes sísmicas que puede delinear la unidad de acumulación de estrés. Además, el lugar donde ocurrió un terremoto de magnitud 6 durante el período de calma de un gran terremoto también es una de las áreas seleccionadas para la predicción de terremotos cuando llegue el próximo clímax del gran terremoto.
F. Predicción de grandes terremotos y grandes terremotos. De lo que estamos hablando aquí es de la predicción de terremotos con una magnitud de 7 a 8,5. Creemos que un terremoto tan grande debe estudiarse especialmente y sus leyes no deben confundirse con los indicadores e ideas de predicción para terremotos pequeños y medianos. Para predecir terremotos tan grandes y de gran magnitud, primero debemos establecer un modelo de predicción utilizando ejemplos históricos de terremotos. Por ejemplo, existe el método de los tres caracteres, que combina periodicidad, periodicidad múltiple y sección áurea, y ha logrado buenos resultados en la práctica de previsión.
Las estrategias para la predicción de terremotos incluyen los siguientes aspectos.
A. Las ideas de predicción de bloque, cinturón, fuente, mega, campo, conexión e informe. Es decir, hay un movimiento relativo entre los bloques, lo que se convierte en una zona sísmica. Hay zonas donde se acumula la tensión y zonas donde la tensión se ajusta, por lo que existen varios focos sísmicos. Después de encontrar la fuente, estudie qué tan grande es el área que afecta cuando crece y ocurre. Este es el lugar. Cuando hay un deslizamiento previo en la fuente del terremoto o hay un lugar cercano, habrá un precursor. Esto es una señal, y luego se considera el desencadenante de factores externos y finalmente se predice el terremoto.
B. Acerca de la predicción asintótica y la predicción de salto. La llamada predicción asintótica significa fortalecer continuamente el monitoreo y seguimiento de áreas donde pueden ocurrir terremotos en predicciones a mediano plazo para lograr la predicción de terremotos. La llamada predicción de salto consiste en predecir el posible momento de un terremoto en función del ciclo de actividad sísmica y el ciclo desencadenado por factores externos. Aquí discutiremos el problema del caos. En la física moderna se encuentra que el caos aparecerá en la evolución determinista de las cosas. Si ocurre el caos, no es fácil predecirlo temprano. En el caso de los terremotos, la causa del caos son cambios desconocidos (fluctuaciones) en el proceso de evolución de la fuente, que cambia las predicciones previas basadas en la evolución determinista. Es un caos temprano e impredecible. Las predicciones asintóticas se rastrean continuamente y pueden detectar cambios que no se conocían anteriormente, por lo que aún es posible hacer predicciones en nuevas condiciones. Además, antes de un terremoto, los factores externos actúan a gran escala dentro y alrededor del área de origen del terremoto, y pueden cooperar con todos los lugares inestables en el área de origen del terremoto para entrar en un estado de inestabilidad severa y desencadenar terremotos. El tiempo de reaparición de factores externos también se puede utilizar para abarcar la predicción de terremotos.
C. Estrategia de predicción de terremotos a corto plazo. Esta estrategia es: centrarse en el corto plazo, captar el terremoto inminente, encontrar la fuente campo por campo, encontrar la fuente uno por uno, combinar la fuente y el campo para encontrar fuerza, adaptar las medidas a las condiciones locales, interceptar constantemente y realizar análisis integrales. . El llamado hallazgo de la fuente se refiere a la predicción del área de la fuente o presagio de un terremoto importante, que es un precursor de la fuente del terremoto. A través de la investigación, se puede delinear la ubicación de la fuente del terremoto. La llamada intercepción continua significa que el precursor puede subir y bajar varias veces. No sabemos qué terremoto ocurrirá, por lo que hay tres factores a considerar cada vez que ocurre. Puede que sea falso, pero una vez que sea exacto, puede reducir las pérdidas.