序言

我退休離開地震地下流體學科探索的崗位已近20年，但退休之后一直關注這個學科的發展。近日得知《地震研究》期刊要出“地震地下流體監測預報理論及技術應用”的專輯，十分高興，而且因編輯部委托我為此專輯寫序感到十分榮幸，盡管水平與能力有限，心中有些不安，但還是壯著膽子應允了。

研究生畢業后，我主要從事工程地質領域的科研與教學，調入地震部門后領導要求改行做地震地下流體監測預報研究，雖不如愿但還是踏入了這個領域。入行后不久，我漸漸發現這是一個新的科學領地，有很多的問題有待去探索，于是便有了興趣，而且逐漸熱愛上了，一干幾十年，一直到現在，成為我人生的主題。

我一直認為地震是有前兆的，可以預測預報的，但近十幾年來由于受到國外某些學者“地震不可預報論”的影響，特別是因在2008年汶川8.0級地震前未能作出預報，我國地震預測預報的科學探索與實踐陷入了低谷，地震地下流體學科的發展也嚴重受挫。在這樣困難的時候，《地震研究》期刊編輯出版這個專輯是值得大大慶賀的喜事，我衷心祝福專輯順利出版發行。本專輯計劃刊登18篇論文，我有幸先粗閱，感到內容豐富，有不少新的研究成果，其中，有7篇涉及到地震預測，足見新一代流體人對地震預測科學探索的執著；有關斷層氣觀測與研究的有5篇，反映了我國地下流體學科發展的新趨勢，特別是反映了斷層氣觀測與研究由構造地球化學推進到地震地球化學的新階段，開拓了地震危險區預測的新途徑；特別值得關注的是水-巖反應影響離子濃度震前異常特征的實驗研究與井水位同震響應機理的數值模擬研究；專輯中還有全國臺網現狀與發展方向的介紹，井-含水層系統的條件影響，井水位對降雨、大氣壓力等作用響應特征的研究結果等其他領域的研究成果與進展，值得流體人認真學習領會與借鑒。

地震流體學科的誕生是地震預測科學探索與實踐的需求，學科的發展仍然離不開地震預測，地震預測尤其是短臨預測的實踐是學科存在與發展的根本。我希望流體人不要忘記學科的初心，繼續進行深入探索并勇于實踐，為此提出幾點想法：

第一點是不斷優化臺網。經過幾代人的努力，我國已建成了擁有近千口觀測井與觀測泉的地下流體觀測臺網，不僅規模大，觀測技術也先進，在地震監測預測實踐中發揮著應有的作用。但其效能不強，遠遠滿足不了地震預測的實際需求，震前捕捉到的異常信息不僅數量不多，質量也不高。要改變這種現狀，必須不斷優化臺網，調整布局，提高觀測井的內在質量，產出高質量的觀測數據，特別是必須捕捉到震源的異常信息。基于這樣的認識，我認為應重建新的三級臺網。第一級是國家臺網，在活動塊體理論指導下在全國范圍內布設，觀測井泉主要布設在塊體的邊緣，監控活動塊體的活動，承擔大陸范圍內強震(≥7級)的中長期預測任務。第二級是區域臺網，應布設在主要的地震活動帶內，承擔區域范圍內中強以上地震(≥6級)的中短期預測任務。第三級是地方臺網，只布設在未來十年有可能發生破壞性地震(≥5級)的位置，觀測點布設在潛在震源區或斷層閉鎖段內，要高密度布網，測點間距控制在10～20 km，測項以斷層帶釋放氣與斷層摩檫熱為主。國家臺網與區域臺網中的測項還是以井水位、井泉水流量與溫度、水氡、水汞為主。

第二點是完善觀測技術。首先是現有儀器的改進與完善，要顯著提高儀器長期的穩定性與產出數據的可靠性，適當降低靈敏度與精度要求，降低采樣率，儀器的各項技術指標要以能捕捉到地震前異常信息為依據。其次是引進與研發適用于臺站連續定點觀測的斷層氣與斷層熱的儀器。

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第三點是強化震前異常信息的識別與落實技術。地下流體觀測數據的內涵往往是復雜的，有震前異常信息，也更有多種干擾信息，有有規律的干擾，也有無規律的干擾，而且各自的分量與頻帶不同，在這樣復雜的數據系列中分辨出震前異常信息是非常困難的。我認為要識別出異常，主要精力應放在正常動態規律的研究上，要分多年、年、月、周等不同時間尺度建立與掌握正常變化的規律及其影響因素，才有可能識別出異常。當然識別出來的異常未必是地震異常，觀測環境、觀測條件、觀測技術系統的非正常改變也會引起觀測數據的異常變化，這就要求對發現的異常進行落實，通過現場調查與分析，找出有可能引起異常變化的干擾因素，查清這種因素作用的地點、時間及其強度隨時間的變化，再與異常的時、空、強度特征進行對比分析，有條件時還可以進行有關的實驗驗證，才可判別是不是干擾異常。在確認不是干擾異常之后，則可視為地震異常并跟蹤，一直到發生地震；然而，這樣的異常也未必是必震異常，因為現今的異常觀測，其本質多是構造活動的信息觀測，而構造活動未必一定引發地震。因此，異常信息的識別與落實應是地震監測預測工作永恒的工作主題，要日常化、規范化，制度上要規定未經落實的異常不能做為震情分析與預測的依據，嚴防將似是而非的異常用于震情分析，努力提高預測成功的概率。

第四點是強化研究。地震監測預測，在科學與技術上仍處在初級階段，無論在理論上還是實踐中仍有很多基本問題沒有得到解決，特別是地震與前兆異常的關系仍然十分模糊，因此必須強化研究，盡早改變盲人摸象似的現狀。這種研究大體上可歸納為理論研究、觀測研究與實(試)驗研究三類。理論研究，除了地震科學的基本問題如前兆異常的生成、傳遞、表現機理等之外，還要結合流體學科的實際研究各項流體動態對構造活動與地震活動的響應機理及其方程與模型，由于構造活動與地震活動的動力作用至今仍不清楚，研究中只能假設；當前比較現實的是對動力作用清楚的問題進行研究，如潮汐作用、大氣壓力作用、地表荷載作用、地震波作用等，甚至大氣降雨的補給作用，研究不同的井-含水層條件(含水層的埋藏類型與規模、含水層的滲透性、孔隙性、彈性模量及井孔的結構等)及觀測裝置下，各類測項動態應表現出的形態、幅度、時間等的理論特征。觀測技術與觀測數據的研究問題已在前面做了說明。實(試)驗研究是特別需要加強的領域，實驗指室內的樣品、試件、模型方面的研究，如不同溫壓條件下的水-巖相互作用實驗、巖石力學實驗、水動力模型試驗，等等；試驗研究指野外現場條件下進行的大型觀測研究，如大氣降雨對不同井-含水層條件的井各測項動態影響的試驗觀測，人類的大型活動如采礦與抽水、爆破、各類建設工程等對鄰近觀測井泉各測項動態影響的試驗觀測等；通過這樣的實(試)驗研究才可以驗證我們的某些科學認識，促進學科發展的科學化，監測與預測才能有堅實的基礎。

第五點是發揮學科的優勢與特色。目前地震監測與預測是基于地震的孕育與發生，是由于地殼應力的增強引起的認識，因此監測與預測過分關注地殼應力的變化。其實，在地震的孕育與發生過程中還有另一種因素在起作用，那就是地殼介質的強度弱化，這種弱化常常是由于地殼深部熱物質的遷移或上涌引起的，在地表的表現就是地下水中出現深部流體的組分或斷層氣與熱(溫度)的變化，而這種異常信息的觀測應是流體學科發展的新方向，可惜的是這類測項觀測的技術還不能完全滿足臺站連續觀測的需求，這是亟待攻關的技術。

總而言之，學科要發展、臺網要優化、觀測技術要改進，要加強地震異常的落實與科學研究，要發揮學科的優勢與特色，努力提高地震監測與預測能力，在防震減災事業中做出更大的貢獻。最后，祝流體學科前程燦爛輝煌!

2022年4月于北京

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