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2009年 第31卷 第4期    刊出日期：2009-12-24

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地震地质2009年第31卷第4期目录

2009, (4):  0-0. 

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活动火山监测与研究

全球地震、火山分布及其变化特征

洪汉净, 陈会仙, 赵谊, 胡久常

2009, 31(4):  573-583.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.001

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地震和火山都反映了地球表层的构造活动,因而地震活动区往往也是火山活动区。根据全球大震、火山活动目录,分析研究了全球地震、火山分布的特征。描述了各区的地震、火山活动分布,总结了地震、火山活动强度的时、空分布特征。全球地震、火山活动可以分为碰撞带、大陆区和大洋区。大陆地震以其片状的分散分布而不同于板块边缘的带状分布,大陆火山活动比大洋火山更受应力场的影响。大洋区地震活动相对较弱,岩浆活动主要是平静的岩浆溢出与洋中脊的扩张,往往没有形成火山喷发。有记录的火山喷发主要来自深部地幔的热柱。俯冲-碰撞活动区地震活动与火山喷发最强烈,大角度俯冲的弧后火山活动最强,当板块运动方向与板块边缘走向成小角度相交时,缺少正面俯冲的动力,火山活动相对平静。>500km深震的地段,火山活动较弱。火山与地震强烈活动的大多在大地水准面(Geoid)异常高的区域。地震与火山平均纬度随时间表现出同步的变化外,火山和大震活动也显示了大致同步的变化。

长白山火山区壳幔S波速度结构研究

吴建平, 明跃红, 苏伟, 房立华, 王未来

2009, 31(4):  584-597.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.002

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利用面波层析成像和远震接收函数方法对长白山地区的地壳上地幔速度结构进行了研究。结果表明:长白山火山区附近存在岩石圈减薄、上地幔软流圈增厚以及上地幔S波速度降低等与上地幔高温物质有关的现象,它表明长白山的岩浆系统一直延伸到上地幔软流圈范围。天池火山区地壳内部存在明显的S波低速层,在离天池火山口较近的WQD台附近,低速层顶部埋深约8km,厚度近20km,S波最小速度约2.2km/s。在距离天池火山北部50km的EDO台地壳中没有明显的低速层。火山区S波速度结构总体表现出距离天池越近,地壳的V_P/V_S越大,低速层的厚度和幅度增加的特征,表明天池火山口附近地壳内部存在高温物质或岩浆囊。CBS台站不同方位的接收函数及反演结果表明,地表低速层厚度以及莫霍面深度存在随方位的变化。地表低速层在南部方向明显较厚,莫霍面深度在南部天池火山口方向存在小幅度抬升。CBS台站附近特殊的近地表速度结构可能是该台站记录的火山地震波形主频较低的主要因素。天池火山口附近莫霍面的小幅度抬升意味着存在与火山作用有关的壳幔物质交换通道。

长白山天池火山区S波包络展宽的特征

范小平, 李清河, 何海兵, 杨从杰, 金淑梅

2009, 31(4):  598-606.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.003

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高频S波随着传播距离的增大其均方根(RMS)包络逐渐变宽,把这种现象称为S波的包络展宽现象。S波传播路径上随机分布的非均匀体对S波的多次前向散射和绕射作用是导致S波包络展宽现象的主要原因,因此可用S波的包络展宽现象来研究介质的非均匀性。采用S波包络峰值延时对S波包络展宽现象进行量化。S波包络峰值延时定义为S波初至与其RMS包络峰值最大值之间的时间差。文中对长白山天池火山区204个小震记录进行了S波包络展宽分析,研究发现长白山天池火山区小震S波包络展宽现象明显,S波包络峰值延时与震中距、频率呈正相关;运用统计学方法获取了长白山天池火山区不同频带下S波包络峰值延时与震中距之间的关系。研究结果对认识S波包络展宽的特征以及定量研究长白山天池火山区介质的非均匀性具有重要意义。

基于遥感影像光谱与纹理分析的地物分类——以长白山天池火山地区为例

许建东, 栾鹏, 樊笑英, 林旭东

2009, 31(4):  607-616.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.004

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利用遥感影像的光谱分析和纹理分析技术,研究了长白山天池火山地区IKONOS影像的光谱特征以及纹理特征。对照野外实际调查结果,选取了8种训练样本类别,首先使用波谱角技术(SAM)和最大似然法进行分类,并通过混淆矩阵评价分类结果;然后,引入了ENVI的二阶概率矩阵法的纹理分析,利用差异性(Dissimilarity)纹理特征图对地物建立了纹理解译标志;最后,通过光谱和纹理结合的方法得出了最终的分类结果,使得分类精度得到了很大提高。以研究区广泛分布的浮岩为例,确定了浮岩的分布范围和相对厚度分布,分析了不同厚度浮岩的地形特征。

利用卫星热红外遥感技术监测长白山天池火山活动性

季灵运, 许建东, 林旭东, 栾鹏

2009, 31(4):  617-627.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.005

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介绍了卫星热红外遥感技术用于火山监测的国内外研究现状,阐述了热红外遥感技术的原理,分析了卫星热红外遥感技术用于火山活动性监测的可行性。以长白山天池火山为例,基于Landsat TM/ETM影像和ASTER影像反演获得了1999—2008年的温度场,并选取了其中的3种地面覆盖类型(森林植被、土壤和植被(矮草)以及裸露岩石),从而去除了地表环境因素的影响;从每种地面覆盖类型中扣除了当日天池气象站的平均气温,去除了气象因素的影响,得到了由火山热活动可能导致的温度热异常。结果显示,从1999—2005年,由火山活动导致的温度热异常伴随着扰动发生了明显的上升,自2005年以后逐渐下降,2006—2008年趋于稳定。这些结果与测震、GPS形变以及He同位素比值变化趋势保持了较好的一致性,表明卫星热红外遥感技术用于火山活动性监测的巨大潜力和优势,可以作为一种常规的监测手段尝试性地纳入日常的火山监测工作中。

天池天文峰剖面全新世火山喷发物长石的结构特征及意义

张秉良, 赵波, 于红梅, 许建东, 史兰斌, 郑勇刚, 盘晓东

2009, 31(4):  628-638.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.006

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利用扫描电镜和x射线衍射分析数据研究天池火山天文峰剖面全新世喷发物中的长石表面特征和结构状态,结果显示:天文峰剖面从顶部黑色浮岩向下到暗灰色浮岩中,长石表面比较新鲜,个别长石有极轻微风化,在长石颗粒表面凹处偶有沉积厚度不同的非晶质絮状物。长石为碱性长石中的高透长石-高钠长石系列,特征衍射峰的强度、面网d值与歪长石PDF数据基本相符,物相组成为(Or37～41,Ab63～59),表明天池火山喷发物中的长石属歪长石;长石有序度介于0.045～0.089之间;η参数介于-1.010～-1.361之间;最低结晶温度为800～990℃,且顶部黑色浮岩中长石的最低结晶温度高达990℃。研究认为,有天池火山喷发的年代越新,长石有序度越低,其结构状态所记录的温度越高的趋势。目前测得的天池火山长石结构是由高温结构随温度下降转变而来,因此天池火山长石最初形成的温度可能更高。天池火山全新世喷发物中长石结构状态特征的差异可能与火山喷发的年代、喷发温度有关。研究天池火山全新世喷发物中的长石结构状态特征具有一定的理论和实际应用价值。

2000—2007年期间长白山天池火山区地壳变形监测与分析

李克, 刘俊清, 盘晓东, 刘国明, 武成智, 郭峰

2009, 31(4):  639-646.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.007

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自2000年以来,在天池火山区附近布设了由2条精密水准路线、15个GPS测量点构成的地壳形变监测系统。文中详述了该系统的构成,并对近期长白山天池火山区地壳形变资料进行了分析研究。结果表明:2002—2005年,长白山天池火山区地面发生了明显的变形。在垂直方向上,水准路线高差3年累积变化达6.8cm,且越是靠近火山口,变形量越大。在水平方向上,以火山口为中心,各观测点总体位移出现放射状变化,最大可达38cm;山体出现明显的膨胀,最大面膨胀可达6×10^-6/a。上述变化于2006年后逐步恢复为正常变化。在此期间,长白山天池火山区火山地震活动频繁,其它监测资料也出现了同步的异常变化。文中分析讨论了引起上述变化的可能原因,认为是天池火山一次最新的岩浆活动所致。

海口地区火山活动初步研究

胡久常, 郭明瑞, 刘伟, 郑在壮

2009, 31(4):  647-654.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.008

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海口地区的马鞍岭-雷虎岭火山群是中国为数不多的几个休眠火山群之一。通过对区域火山活动期次划分、深部岩浆囊探测以及对火山类型、规模、物质组成和溶岩覆盖面积的分析,总结了海口地区火山活动的时、空、强特征。结合对火山区地震、地磁、体应变和地热等观测资料的分析,对火山区深部岩浆活动的状态进行了初步评估。研究认为海口全新世火山区最后一次火山喷发距今约4 000a左右,其现今火山活动已趋于平静,未来的火山活动可能向1605年琼州7.5级大地震震中区迁移。

应用形变和重力资料分析腾冲火山区岩浆的活动特征

胡亚轩, 王雄

2009, 31(4):  655-663.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.009

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文中对腾冲火山区1998—2004年水准及重力观测资料进行了分析,发现垂直形变量大多在±10mm之内,重力变化为几十μGal,火山锥体和断层附近点位活动异常较大,可综合应用多源mogi模型和断层模型解释,断层的活动可使相邻测点的形变方向相反;垂直形变和重力的逐年变化表明火山岩浆处于一种活动状态。将火山区点位各时间段的重力梯度展布在形变-重力关系解释图中,发现数据主要落在Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ区,结合形变量对压力源等效体积的估算,初步认为火山区岩浆目前活动程度较低,暂没有喷发的危险。

水库地震监测与研究

紫坪铺水库库区介质衰减、台站响应和震源参数研究

张永久, 赵翠萍

2009, 31(4):  664-675.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.010

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利用紫坪铺水库数字地震台网和成都区域数字台网中的油榨坪台2004年8月到2008年5月12日汶川大地震前的紫坪铺库区2级以上地震波形资料,采用Atkinson方法计算了紫坪铺水库库区地震波非弹性衰减系数、几何扩散系数和介质品质因子;利用Moya等提出的方法计算了台站场地响应;对震源谱的低频水平和拐角频率进行了联合反演,并计算了紫坪铺库区287次1.6级以上地震的震源波谱参数,同时讨论了它们之间的关系。结果表明:紫坪铺库区Q值与频率的关系为Q(f)=47.8×f^0.91;场地响应均表现为与频率相关;紫坪铺库区小震地震矩、震级与震源谱拐角频率的依赖关系不明确,这可能与水库诱发地震有关。

紫坪铺水库区小地震震源机制研究

胡先明, 张永久, 谢蓉华, 韩进, 邵玉平

2009, 31(4):  676-685.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.011

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用紫坪铺水库专用台网的地震记录测定紫坪铺水库区262次小震震源机制参数,结果表明:节面I的优势方向与断裂走向展布一致性很好;库区地震断层有逆断层、正断层、左旋和右旋走滑断层,走滑断层占45%;库区断层66%陡峻,35%几近直立;受水库蓄水的影响,2006年7月1日后以走滑断层活动方式明显增多,水库地震群时段走滑断层活动方式表现突出。

龙滩库区水库地震震源机制及应力场特征

陈翰林, 赵翠萍, 修济刚, 陈章立

2009, 31(4):  686-698.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.012

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文中使用龙滩水库地震监测台网记录的波形数据,采用P波初动、SH波和P渡位移振幅比数据计算震源机制解的FOCMEC方法,获取了龙滩库区2006年9月蓄水至2008年底发生的73次M_L2.0以上地震的震源机制解,并在此基础上反演了库区应力场。龙滩库区2006年10月蓄水以来发生的2级以上地震以逆断层型为主,由震源机制解获得的2个地震丛集区应力场的主压应力都近于水平,取向都为NWW-SEE。反映出蓄水后库区仍为以水平NWW-SEE向压应力为主的应力场结构,且最大主压应力倾角更为水平。而最大主张应力及中等应力轴的分布则不一致,显示出在近水平的主压应力背景下,龙滩库区局部应力场的非一致性。通过对龙滩水库地震机制解特征及应力场的认识和讨论,初步提出了龙滩水库诱发地震的发震机理,认为载荷作用所引起的剪应力增大不是龙滩水库蓄水诱发地震的主要因素,而蓄水所产生的孔隙压力作用和库水渗透的润滑弱化作用的耦合作用可能是主要的成因。

三峡重点监视区构造地震与矿震时频谱特征分析

张丽芬, 廖武林, 曾夏生, 钟羽云

2009, 31(4):  699-706.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.013

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基于三峡数字遥测地震台网记录的数字化波形资料,利用谱图时频分析方法,研究了三峡地区构造地震和矿震波谱的时频特征,发现二者的时频谱特征存在着明显的差异:1)构造地震波主频高于矿震;2)构造地震波的频率成分比矿震丰富,能量密度频谱随频率轴展布较宽,前者带宽是后者的4倍;3)矿震能量强度的峰值在整个波列中出现的时间较构造地震早,且能量衰减较快。

三峡水库地震活动特征研究

廖武林, 张丽芬, 姚运生

2009, 31(4):  707-714.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.014

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在已有速度模型的基础上,选取三峡水库区529个地震重新确定了速度模型和台站校正,并利用该结果对2 138次地震进行了定位。研究表明,在不同区域震源深度存在明显的差异,仙女山断裂附近的地震平均震源深度为5.6km,而巴东地区的地震平均震源深度为2.6km。以震源深度5km为界,浅于5km的地震的b值为1.16,而深于5km地震的b值为0.90,不同深度地震的频次变化与水位关系差异明显。

大桥水库4.6级地震前后的库水加卸载响应比变化特征

胡先明, 朱航

2009, 31(4):  715-723.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.015

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多年的实测数据表明,大桥水库的坝前水位年变化约40m,库水对库盆的静压变化大约为4×10⁵Pa,比固体潮的作用大2个量级,水库的蓄水和放水是对库区影响最大的加卸载力源。根据加卸载响应比理论(LURR),用库区的地震频次和能量分别研究在大桥水库诱发M_S4.6地震前后加卸载响应比的变化。结果表明:在大桥水库及附近相对较大的范围和水体附近相对较小的范围内,当库水加载过程中发生小震群时,地震频次加卸载响应比Y_n和C_r值显示高值异常,表明研究区岩石处于临近破裂状态,其后发生4.6级水库诱发地震;蓄水前后地震频次库水加卸载响应比Y_n和C_r值的平均值有明显差异;在大桥水库诱发的4.6级地震前,库水加卸载作用导致的地震频次及能量的加卸载响应比在震前存在明显的高值异常,震后异常消失。大桥4.6级震例表明库水加卸载响应比可有效应用于水库诱发地震的监测预报。

水库诱发地震的水二级相变孕震模型

胡先明, 陈巨鹏

2009, 31(4):  724-737.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.016

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文中讨论了库水渗漏在水库诱发地震中的作用,经过分析研究现有的水库诱发地震资料及相关理论,类比蒸汽锅炉与重力热管的热工原理,提出了水库地震成因的超临界水二级相变孕震模型。模型在水库孕震的各阶段表现为:初始阶段,渗漏水在压力注射和重力作用下形成水塞密封盖层,在超临界温区的地层裂隙中引发二级相变循环对流;孕育阶段,地层原生裂隙在高围压条件下形成应力腐蚀、化学蚀变、温差应力破碎作用,从而原生裂隙更加发育,制造了更大的对流循环通道;临震突变阶段,在热管下部热交换区内的临界水热通量剧增,超临界水发生横向流动,向封盖层外部扩散;发震阶段,在超临界水重力热管的通量和热管上部交换区所形成的压力,超过地层或封盖层的破坏极限时,推动上部地层做活塞运动导致地震。

水库地震的综合概率增益预测法研究

王晓青, 丁香, 张飞宇, 郑友华

2009, 31(4):  738-746.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.017

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在水库地震预测中首次引进了地震概率增益综合预测模型,叙述了该方法的基本原理;探讨了影响水库地震最大震级发生的因素;结合中国水库及其水库地震震例资料,对水库地震综合影响因素E值、库容、库水深度因素或指标预测水库地震最大震级的效能R值和经验概率增益K值进行了统计和评价,表明概率增益综合预测能够对各种预测方法预测水库地震的效果进行定量分析。在此基础上,选择国内外若干水库进行了水库地震最大震级回溯性检验,表明该方法作为一种新的水库地震最大震级预测方法是可行的。

水库地震最大震级预测初步研究

张飞宇, 王晓青, 付虹, 丁香, 王龙, 郑友华

2009, 31(4):  747-757.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.018

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水库地震最大震级综合影响参数E值预测法及其与最大地震的经验关系自1987年被提出后,在很多大型水库中得到了应用并取得了一定的效果。此后20多年又有一批水库地震被确认。该经验关系是否适用值得研究。文中在收集增补最新水库地震资料的基础上,选取48个水库地震震例资料,统计确定了新的水库地震最大震级与综合影响参数的经验模型,并与已有经验模型进行了比较,最后得出水库地震的最大震级上限≯7。

水库地震烈度衰减的研究

王龙, 王晓青, 郑友华, 张飞宇

2009, 31(4):  758-767.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.019

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水库地震由于具有震源浅、震级小但破坏较同等级的天然地震重的特点,其地震烈度衰减关系在水库地震灾害预测中有着十分重要的研究意义。然而,由于水库地震事件数量少,历史震例往往缺乏地面烈度调查资料,这给研究工作带来了相当大的难度。为了解决资料不足的问题,文中采用聚类分析的方法,从丰富的天然地震中选择可与水库地震灾害类比的震例,把其烈度资料引入衰减模型进行回归分析,得到了新的地震烈度衰减关系;并与已有的研究成果和天然地震的烈度衰减进行比较,证明了这种方法具有合理性,所得到的水库地震烈度在近场普遍比天然地震烈度高,但由于加入了天然地震资料使得结果比已有水库地震烈度衰减慢且震中烈度稍低。

结合天然地震推导水库地震的建筑物易损性

王龙, 王晓青, 郑友华, 张飞宇

2009, 31(4):  768-777.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.020

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通过类比的方法,选择有现场调查资料并有建筑物破坏比结果的天然地震,基于地震中建筑物震害表现的一致性,以震级、震源深度和极震区烈度为标准,聚类得到与水库地震震害相似的天然地震震例。考虑到宏观经济水平与地震经济损失已有的统计模型,采用了人口密度、人均GDP和三产比例等3个宏观经济指标来反映不同地区的建筑物总体抗震水平,以加权海明(Hamming)距离来定义已知矩阵与目标矩阵的近似度,最终的加权结果即为待求地区的易损性矩阵。通过实际检验,所得的建筑物易损性关系能够反映水库地震的破坏特点,较中强天然地震的易损性要高。这种工作思路也可以用于水库地震其它方面的研究中。

水库地震预测与风险评估系统研制

丁香, 王晓青, 王龙, 张飞宇, 郑友华

2009, 31(4):  778-784.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.021

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水库地震预测与风险评估系统(RISaRiskAS 2007 for Window),是专门用于水库地震数据管理和信息查询、最大震级预测和潜在地震危险性与风险分析的系统,该系统具有很强的分析处理功能,可用于水库地震研究、大坝安全运行决策辅助支持和水库地震应急信息查询等。文中介绍了该系统的设计思路和主要功能。

水库诱发地震震例及背景数据库的设计与研制

陈晓利, 王喆, 马文涛

2009, 31(4):  785-791.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.022

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有关水库诱发地震问题的研究目前仍处于探索阶段,而水库诱发地震震例是深入研究水库诱发地震的宝贵基础资料。科学合理地对这些资料进行高效管理,无疑会加快水库诱发地震的研究步伐。文中介绍的水库诱发地震震例数据库管理系统,是以Visual Studio 2008为开发平台,C++作为开发语言。由于采用了面向对象的分析与设计方法,以及使用组件技术进行开发,使得该管理系统不仅界面友好、操作方便,而且具有良好的可维护性、可扩充性和升级换代能力。该系统的建立和使用有助于深入进行水库诱发地震的基础研究。

利用水库诱发地震数据库快速为政府部门提供汶川M_s8.0地震灾害对策

马文涛, 李海鸥, 徐锡伟, 杨清源, 陈献程, 徐长朋, 于贵华, 张兰凤

2009, 31(4):  792-798.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.04.023

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根据水库诱发地震的发震相关因素和特点,确定出水库诱发地震数据库元参数和库结构,并通过资料收集初步建立起水库诱发地震数据库,它包含了全世界水库诱发地震震例1 31个、中国大Ⅰ型水库110座、中国大Ⅱ型水库200座和坝高达100m的水库70座,并具有快速查询、统计、图示等简单功能。在汶川M_S8.0地震发生后的第2天,应地震主管部门的要求及时给出了四川省及附近区域已建大型水库的基本信息及分布。可见,水库诱发地震数据库是有助于政府部门进行地震快速对策的一种有效工具。