问题背景：（简要介绍本问题在现阶段学术研究和科技发展中的产生背景）

近几十年来，在地震活动性、大地测量、地球物理、地球化学和水文方面发现了许多地震异常。然而，其中大多数异常与地震在物理或统计意义上无显著相关性。到目前为止，还没有任何一种异常具有真正的预测大地震的能力（Kagan 1997；Hough 2010）。

为此，《Science》杂志曾在创刊125周年之际，把“是否存在有助于预报的地震前兆”列为125个最具挑战性的科学问题之一。由此可见探寻可靠大地震前兆的重要性。

关键突破点：（简要介绍本问题的最新进展，及未来面临的关键难点与挑战）

为寻找可靠的地震前兆，诸多学者基于岩石破裂实验研究，探寻了应力（应变）等物理量与地震前兆信息之间的联系（Dieterich，1979；唐春安和徐小荷，1990；尹祥础等，1994；马瑾等，1996）。图1示出了岩样变形破坏过程中物理量响应特征，可看出当岩石损伤累积至体积膨胀点时，其物理和力学性质均发生显著变化，这说明岩石宏观破裂前是有前兆的（耿乃光等，1986；Rudajev et al.，2000），相应的大地震发生前亦应有前兆。换言之，地震前兆本质上是岩石介质受力作用的产物，探寻地震前兆应直接从岩石破裂过程入手。

图1 岩样变形破坏过程中监测物理量响应特征（据陈颙和黄庭芳（2001）修改）

自2009年以来，我们认识到（秦四清等，2010）：解决地震物理预测问题的关键，在于正确认识其演化机制。欲实现这一科学目标，首先必须澄清大地震发生的地质结构。孕震断层锁固段是积累高能量发生大地震的载体，其主控构造地震演化过程。因此，只有从锁固段破裂行为入手，才可能找到其断裂前的可靠地震活动性前兆。锁固段具有大尺度、扁平状的几何特征，且承受高温、高围压作用和极其缓慢的剪切应力（应变）加载或应力腐蚀作用，其非均匀性强且脆性破裂程度低，当其损伤至体积膨胀点时，必发生一次显著高能级地震事件；其后发生一系列较小的地震；当其损伤至峰值强度点时，发生另一次高能级地震事件。这表明前者是后者的前兆（陈竑然等，2019）。以此为突破口，我们首次提出了孕震断层多锁固段脆性破裂理论，初步构建了一套大地震发震潜力评估及其中长期预测方法体系（秦四清等，2010；陈竑然等，2017；李培等，2016；吴晓娲等，2016，2018；杨百存等，2016，2017a，b，c，d）。在此基础上，我们对诸多板内地震区典型震例进行了回溯性预测，效果良好（秦四清等， 2016；薛雷等，2018），初步表明我们发现的“锁固段损伤至体积膨胀点时发生显著高能级地震事件是锁固段断裂前兆”这一模式是可靠的，基于此开展大地震预测预报具有可行性。鉴于此，我们认为未来针对地震活动性前兆的研究应重点放在以下两方面：（1）结合锁固段几何特征和赋存环境特征，有针对性地开展类锁固段的破裂试验研究，以期定量揭示其体积膨胀点处显著高能级地震事件与峰值强度点处地震事件之间的能级关系，进一步完善现有认识；（2）我们当前的震例分析以板内地震区为主，应进一步开展板间地震区典型震例研究，以拓展完善现有认识，提升其适用性。

战略意义：（简要介绍本问题取得突破后，对本领域或相关其他交叉领域科技发展的重大影响和引领作用，以及可能产生的重大科技、经济和社会效益）

一旦我们发现的前兆模式得到室内岩石力学实验和更多震例的进一步证实，即该前兆模式具有普适性，势必会在科学、经济和社会效益层面产生重大影响和引领作用。

科学层面：有助于大地震预测预报这一极具挑战性的世界科学难题取得根本性突破，进而孵化出一系列重大原创性成果，可大大提升我国在地球科学领域的学术地位。

经济和社会效益层面：有助于促使震害（含地震次生灾害）防治理念从“灾后被动救灾”向“灾前主动减灾”转变，促进防震减灾工作有效开展。

参考文献：

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