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献礼祖国丨中国地震观测发展七十年
【信息来源:【信息时间:2019-10-28  阅读次数: 】【字号 】【我要打印】【关闭

我国是一个多地震国家,地震观测研究的历史悠久。公元132年,东汉时期张衡发明的地动仪是世界上第一台用于探测地震动的仪器 ,比欧洲类似的发明早 1700 年以上。



但是,现代地震观测仪器却首先是西方人发明的。直到1930年,在翁文灏主持下,中央地质调查所在北京鹫峰建立地震观象台,使用外国仪器, 由李善邦负责筹建和技术管理。1931年,在竺可桢主持下,中央研究院气象研究所在南京北极阁建立地震台,使用外国仪器,由金咏深负责筹建和技术管理。这两个地震台于1937年日军侵华后中止记录。1943年,于4年前迁往重庆北碚的李善邦自行设计制成“霓式”地震仪, 建立北碚地震台,该台于 1946 年迁往南京。1948年,中央地质调查所恢复南京“水晶台”地震台,由李善邦、谢毓寿负责管理。

20世纪30年代,我国地震学家李善邦建起了中国人自己管理的第一个地震台---北京西山鹫峰地震台开展地震观测。

直到新中国成立之前,全国只有寥寥几个地震台,从事地震工作的科技人员也只有寥寥数个。可以说,旧中国留下的几乎是零基础的地震观测工作。

新中国成立后,根据我国严峻的震情监视工作现状,也为了适应国家经济建设的需要,我国开始了全国测震观测台网的建设。经过七十年的不懈努力,我国地震观测技术实现了综合化、数字化、网络化,达到世界先进水平。

今年是新中国成立70周年,让我们一起回顾一下中国地震观测技术的发展历程。

一、监测仪器研制从无到有,从借鉴到自制,以机械烟熏记录为主的地震观测台网建设和地震预报预防的试验研究时期。

新中国成立初期,地震观测台网的建设是这一时期的一项重要工作。当时,台网主要布设在国家重大工程建设地区。如1954年,配合黄河流域规划建设,使用我国试制的 513 型地震仪建立了我国第一批地震台,共计20多个台站。之后又先后在嘉峪关—酒泉和西昌—渡口等地区建立地震观测台网。19571958年,利用我国仿制生产的基式仪建立了由12个台站组成的我国第一个国家地震基本台网, 开展对国内5 级以上地震、国外 7 级以上地震的速报业务。同时利用地震观测台网测定的地震资料开始了区域地震活动性的研究 。

1951年,李善邦先生在I式水平向地震仪基础上,经过改进,研制成大、小51式地震仪。熏烟记录,曾在1954-1958年间使用。


1955年以后的十余年时间里,由许绍灏和张奕麟研制了电子管式放大器和熏烟笔记录器与维开克地震计配合,组成581型地震仪。此后研制成功晶体管式电子放大器。

二、地震模拟记录观测规范化时期,地震科技监测进入了快速发展的阶段。

1966 年河北邢台地震后,在周恩来总理主持下,国家科委组织中国科学院、石油部、地质部、国家测绘总局等单位以及一些高等院校进行现场观测,开展地震预测研究。1969年渤海地震后,在周总理主持下, 成立了中央地震工作小组。1971 年成立了国家地震局(1998年改为中国地震局)

1966年,邢台地震后,周恩来总理三次亲临地震现场视察慰问,并就地震预报工作做了一系列重要指示,从此我国地震观测技术进入了快速发展的阶段。

国家地震局成立后,立即组织制定和实施了全国地震监测台网的建设方案。经过几年的努力,在我国大陆地区建立了分别由各省(区、市)地震局和国家地震局直属事业单位具体管理的 400多个地震监测台站,其观测项目包括地震、地形变、应变、应力、地下水位、地下水化学组份含量、地下水温、地磁、重力、地电阻率、大地电场等10多种学科方法。每年还开展线路总长度达数万公里的地形变、地磁、重力等流动观测。

1963年,成功研制了63A63B 型地震计和67型放大器等。这些地震计、放大器和一台大滚筒记录器组成了473573等短周期地震仪,广泛用于我国的区域和流动地震台上。

上世纪60年代末,为了在城市等高噪声地区开展地震观测,开始发展井下地震观测,研制了JD-2型井下地震仪、分别布设在全国数十个深井内。

上世纪70年代研制的DD-1型短周期地震仪,适用于综合台、基本台、区域台观测记录微弱的近震和区域性地震。

上世纪70年代研制的DK-1型中长周期地震仪,适于固定台站和基准台使用。用于远震和中强地震记录。

此期间研制的763长周期地震仪,解决了竖直向地震计的微气压变化的浮力效应,提高了仪器观测灵敏度,是我国基准台常规地震监测设备,用来记录远震激发的长周期地震波。

1975年海城地震后,启动了768工程,引入了一系列新技术,研制了一系列用于遥测的观测设备,适用于台网的记录设备,包括7686路自动换纸墨水记录器,使我国的地震遥测台网发展到新的水平。

768中强震地震计,为用于电信传输地震台网而专门设计。可把数字量经由PTY-8地震遥测设备及电话线传输到记录分析处理中心。

三、数字化记录观测时期,中国数字地震观测系统建设完成。

我国数字地震观测技术的开发最早开始于上世纪70年代后期,快速发展则始自“八五”期间的国家科技攻关项目—“地震和前兆数字化观测实验系统研制”的实施。1983年中美双方达成原则协议,由美方提供设备和技术,共同建设“中国数字化地震台网(CDSN)”,也对我国地震观测技术的发展起到了很大的推动作用。

STS-2 甚宽带地震计,使用三只结构完全相同,倾斜45°悬挂的机械摆在底座上按正三角形几何分布安装,可使各分向仪器参数的一致性得以提高。

BKD-2A宽频带地震计,通过精确的计算电路完成三个传感器的坐标投影变换,输出传统的东西、南北和垂直三个分量,构成全新的大动态、宽频带、便携式地震计。


DR-24数据采集器具有信号放大、滤波、数据采集、编码以及通信等方面功能,可本地存储数据,也可与智能控制板(ICP)联合使用构成24位遥测地震数据接收系统。

上世纪七、八十年代的快速发展之后,涌现出大批的地震前兆观测仪器,经过评估、筛选,十几种具有高精度或高灵敏度、高稳定度、抗干扰性能强,并采用数字化、自动化、智能化技术装备的地形变、电磁、流体学科的先进仪器,在地震观测系统中逐步推广使用。


ZX-79型弦频式钻孔应变仪,于197910月正式投入观测。传感器埋设深度16.68米。能记录应变固体潮汐和某些地震前兆信息。

MSQ型目视水管倾斜仪,用来测定断层两侧的垂直位移,也可用来测量某地块(或平台)的倾斜变形。1970年研制成功,应用在全国约 40 个地震台站。

应用“八五”期间研究成果,在“九五”期间“中国数字地震观测系统的建设”项目的执行,使我国的地震观测系统基本实现了由模拟地震观测到数字地震观测的转化。

四、网络化记录观测时期,地震观测向立体化观测迈进。

“十五”、“十一五”期间,对我国已有地震台网继续进行了数字化升级改造,并建设了“中国台阵”。 “十一五”、“十二五”期间,开展了中国地震背景场探测项目,填补空白监测区域,扩大海域观测试验,提升科学台阵探测能力和活动断层探测能力,初步形成地震背景场探测能力。

全国测震台站分布图

201822日,我国首个自主研制的地震电磁监测卫星——“张衡一号”成功发射,标志着我国成为唯一拥有在轨运行的多载荷、高精度地震监测卫星的国家。


“张衡一号”卫星是我国地震立体观测体系的第一个天基平台,旨在建造全球电磁场准实时监测;开展全球7级、中国6级以上地震电磁信息分析研究,探索地震电离层响应变化的信息特征及其机理,为地震观测研究提供有价值的信息等。我国的地震观测正在向立体化观测迈进。


目前,我国正在建设中国地震科学实验场,紧紧围绕《国家地震科技创新工程》中的“透明地壳”“解剖地震”“韧性城乡”和“智慧服务”四项科学计划,查明中国大陆重点地区地下精细结构,深化地震发生机理认识,采取有效防御手段,丰富地震安全公共服务产品,显著提升我国抗御地震风险的能力,保障国家重大发展战略和人民群众生命财产安全。

70年披荆斩棘,70年风雨兼程,我们的国家发生了天翻地覆的变化。地震人也在这部奋斗史诗中默默奉献、默默付出着,即使取得了一些小小的成绩,也会继续不忘初心,砥砺前行。

参考文献:

陈运泰等,中国现代地震学的回顾与展望,世界科技研究与发展,2003 2

陈章立等,我国地震科技进步的回顾与展望,中国地震,第17卷第3期,20019

 

中国地震局(https://www.cea.gov.cn/cea/xwzx/fzjzyw/5495790/index.html