地震地电阻率前兆异常特征及其机理研究

本文在全面整理我国大陆二十余年来的地电阻率观测资料的基础上,分析了地电阻率前兆异常特征及其与地震三要素之间的关系,给出地震强度(震级)与异常时间和震中距乘积的对数呈线性关系的实用结果,研究了不同类型地震地电阻率短临前兆特征及其在地震预报中的应用,探讨了地电阻率前兆变化的机理。     

地震前兆的象限性特征及其理论分析

在总结华北北部地区唐山、大同地震前地电阻率和形变前兆的象限性特征的基础上，分析并发现张北地震前的形变和地电阻率前兆也具有一定的象限性特征．说明前兆象限性的存在并非偶然，是与孕震体的存在有关．通过岩石实验与理论分析认为，在孕震过程中，前兆异常确实存在象限性特征．象限性的空间分布范围并不是固定不变，而是具有逐渐变大——最大——变小的过程．并且象限性的上升区与下降区（或压缩区与膨胀区）在近源区与远源区不同．如果基于对前兆象限性的认识，指导分析前兆异常不同形态异常的空间分布，对地震的可能发震地区预测将具有参考意义．      

地震短期预测方法物理机理的研究途径

通过实验室研究与野外观测实验分析，可以揭示典型短期前兆现象的动力机制和响应条件。基于特殊条件岩石力学实验结果，给出典型地震活动图像产生的条件及其物理机制。进行多种类型、不同尺度动力作用的野外试验，对流体前兆成因过程的机理进行揭示和解释。进行地电阻率、地电场的典型观测研究，建立异常识别的综合分析方法等。这些研究工作是探索地震短期预测方法物理机理的有效途径。     

地电阻率短临前兆异常的判定方法研究

本文用一阶差分和相干加权计算等方法对地电阻率观测资料进行处理，其结果较好地突出了短临前兆异常。进而研究了地电阻率短临前兆变化特征及其短临预报指标；采用归一化方法将电阻率各异常参量转换为地震前兆信息量，为多种前兆方法进行综合跟踪预报提供了必要的基础资料。     

地电实验的电阻率变化形态特征

在地震预报研究中,地电阻率变化形态被作为地震预报的一种前兆手段.迄今为止,国内外已经做了许多不同加载方式的室内和室外岩石或样品的电阻率变化实验,积累了相当丰富的承载岩石或样品的电阻率变化资料.本文介绍部分不相似的实验结果,以促使此项研究进一步深入发展.     

地震前兆吸引子的演化特征

用非线性动力学重建相空间的方法对唐山地震前后（１９７１～１９７８年）昌黎地电台和地应力台前兆观测资料分别进行了关联维的计算．结果表明，地电阻率和地应力前兆资料吸引子具有分数维结构，并且发现这两种不同前兆资料的吸引子具有相同的前兆动态变化特征．在计算中发现，地电阻率的分数维具有多层次性．对此还进行了简单的讨论     

地电阻率变化与孕震过程研究

在分析唐山７．８级地震前后地电阻率异常变化特征的基础上，研究地电阻率异常量△ρ／ρ０与应变的关系，给出了地电阻率异常量△ρｓ／ρ０对应变ε的转换关系式；分析和研究地电阻率异常发展，演变特征与地震孕震，发生过程的联系及其前兆异常标志。     

受载条件下大型灰岩样品的电阻率前兆特征

用实验方法研究了500mm×500mm×1000mm的大型天然灰岩样品从微裂到大破裂的电阻率前兆特征,对资料的初步分析表明:(1)电阻率异常的时空演化进程与岩石从受力、变形到破坏的整个过程密切相关;(2)电阻率异常的空间分布具有差异性,时间演化具有阶段性;(3)在整个加载过程中电阻率变化有明显的“趋势”异常,岩石大破裂前观测到了“短期”前兆和“临震”突变。这些实验结果为大地震前野外地电阻率法观测资料的物理解释提供了实验依据。最后,利用所观测到的电阻率前兆特征对受载条件下灰岩样品的变形破坏过程进行了初步讨论。     

青新交界8.1级地震与远场地电阻率前兆异常的分析

2001年11月14日在青新交界发生8．1级地震的空间分布及地震序列进行了简述，利用远场地电阻率前兆异常信息的映震能力，对8．1级地震前后地电阻率变化特征作了初步探讨与研究，利用远场地电阻率前兆异常观测结果，为地震的前期预测预报提供了一定时的可靠判据。     

地震地电阻率前兆特征及其与某些台址条件的关系

本文利用91个震例资料研究了地震地电阻率的前兆特征。主要结果有:①地电阻率具有以下降为主的阶段性、区域性、方向性和波动性;②地电台址条件特别是岩石力学条件影响地震地电阻率前兆特征量;③地电台应选在电阻率-应力灵敏度值大的地区。     

岩石破裂过程中电阻率变化机理的探讨

受压岩石在破裂过程中,视电阻率会出现明显的变化,其异常形态与实验条件有很大的关系. 实验中对磁铁石英岩样品施加了单轴压缩,岩石的破裂经反复加载和卸载实现,并在岩样的裂隙中注入了食盐溶液. 在实验的各阶段,对样品的主剖面重建出一系列内部真电阻率分布的图像,揭示了介质内的微细结构,从而探讨了视电阻率变化的原因. 实验发现,岩石中裂隙的存在及所含液体的饱和状态,是岩石在主破裂前控制电阻率变化的两个最重要的因素;低应力状态属常态导电过程,孔隙度的变化是主要因素;高应力状态属裂隙表面导电机制,随着破裂面在岩体内部出现,水和孔隙有了完全贯通的平面,多种导电机制都得以发挥作用. 此外,体导电结构的变化在宏观上表现为各向异性和图样有序性的增强.     

覆岩变形破坏电阻率响应特征的模拟实验研究

地下采矿活动引起上覆岩层移动变形和破坏,对覆岩变形破坏进行监测,可以为采矿设计和安全生产提供可靠的技术保障. 本文从对应于实际地层介质的相似材料物理模型实验出发,探讨了模拟实验的相似条件和可行性,进行了采矿活动不同时期覆岩电阻率特征变化的动态测试,结合实验数据进行反演计算,最后获得覆岩变形破坏与电阻率变化的响应关系. 实验结果表明,覆岩变形和破坏必然造成地层介质电性特征的变化,不同破坏带的破坏程度不同,电阻率变化响应特征不一样,两者是一一对应的. 利用电阻率方法监测覆岩变形和破坏是完全可行的.     

对样品含水结构的电阻率CT研究

采用高密度的电极阵列,对具含水结构样品的视电阻率值进行了测定,并重建了二维电阻率的图象．所得一系列CT图象揭示了样品内部由于裂隙和流体造成的真电阻率分布及其变化．这一方法用于岩石电性模拟实验,使导致样品电性变化的裂隙充水过程得以清楚地揭示．      

润湿性对岩石电阻率影响的模型估算

模型和实验研究证明，岩石润湿性对原油和地层水在孔隙系统中的分布有重大影响，因而能改变岩石电阻率、电阻增大系数和饱和度指数与含水饱和度的关系．在含水饱和度和地层、水电阻率相同的条件下，油湿和水湿岩石的电阻率相差很大，这对电测井定量解释有很大影响     

不同三轴应力条件下岩石电阻率变化的试验研究

作者试验研究了在不同三轴应力条件下,饱水砂岩的电阻率变化与施加应力的方式及应变积累速率的关系.试验方式为开始在一定的静水压力下,保持最小主应力（3）不变,考察了两种应力积累过程:1.以快速——慢速——最快速三种加载速率施加最大主应力（1）,中间主应力（2）称之谓 Ⅰ 型;2.以慢速——快速——恒压——最快速四种加载速率施加1、2称之谓Ⅱ型.两种应力过程的1、2,均加至破强度的80——90%后,再快速卸载至原静水压.同时,其应变速率控制在10-6——10-7/秒范围内.实验结果与某些大地震前后的一些地电变化的实测记录相吻合.从而揭示了地震前后视电阻率异常的阶段性变化特征,可能与地震在孕育过程中应变能的积累方式、应变速率、能量释放（地震活动）等因素相关联.为实测电阻率的前兆现象（地电异常）的理论解释提供了实验基础.      

基于数字岩心的岩石电性微观数值模拟(英文)

本文利用x射线CT获取反映岩心微观结构的三维数字岩心,利用数学形态学中的开运算模拟了岩石的油驱水排驱过程中,不同含水饱和度下油和地层水在孔隙空间中的分布。利用有限元方法计算了岩石电阻率,进而得到岩石地层因素和电阻率指数,并考查了岩石润湿性对岩石电阻率指数的影响。数值模拟结果表明：基于数字岩心的水湿岩石地层因素和电阻率指数数值模拟结果与实验结果一致,拓展了岩石电阻率实验的能力;岩石润湿性对岩石电性有重要影响,在相同含水饱和度下,油湿岩石电阻率高于水湿岩石电阻率,油湿岩石饱和度指数远大于水湿岩石饱和度指数。     

Generalized effective medium resistivity model for low resistivity reservoir

With the advancement in oil exploration,producible oil and gas are being found in low resistivity reservoirs,which may otherwise be erroneously thought as water zones from their resistivity.However,the evaluation of low resistivity reservoirs remains difficult from log interpretation.Since low resistivity in hydrocarbon bearing sands can be caused by dispersed clay,laminated shale,conductive matrix grains,microscopic capillary pores and high saline water,a new resistivity model is required for more accurate hydrocarbon saturation prediction for low resistivity formations.Herein,a generalized effective medium resistivity model has been proposed for low resistivity reservoirs,based on experimental measurements on artificial low resistivity shaly sand samples,symmetrical anisotropic effective medium theory for resistivity interpretations,and geneses and conductance mechanisms of low resistivity reservoirs.By analyzing effects of some factors on the proposed model,we show theoretically the model can describe conductance mechanisms of low resistivity reservoirs with five geneses.Also,shale distribution largely affects water saturation predicted by the model.Resistivity index decreases as fraction and conductivity of laminated shale,or fraction of dispersed clay,or conductivity of rock matrix grains increases.Resistivity index decreases as matrix percolation exponent,or percolation rate of capillary bound water increases,and as percolation exponent of capillary bound water,or matrix percolation rate,or free water percolation rate decreases.Rock sample data from low resistivity reservoirs with different geneses and interpretation results for log data show that the proposed model can be applied in low resistivity reservoirs containing high salinity water,dispersed clay,microscopic capillary pores,laminated shale and conductive matrix grains,and thus is considered as a generalized resistivity model for low resistivity reservoir evaluation.     

Influence of Degree of Saturation in the Electric Resistivity–Hydraulic Conductivity Relationship

The relationship between aquifer hydraulic conductivity and aquifer resistivity, either measured on the ground surface by vertical electrical sounding (VES) or from resistivity logs, or measured in core samples have been published for different types of aquifers in different locations. Generally, these relationships are empirical and semi-empirical, and confined in few locations. This relation has a positive correlation in some studies and negative in others. So far, there is no potentially physical law controlling this relation, which is not completely understood. Electric current follows the path of least resistance, as does water. Within and around pores, the model of conduction of electricity is ionic and thus the resistivity of the medium is controlled more by porosity and water conductivity than by the resistivity of the rock matrix. Thus, at the pore level, the electrical path is similar to the hydraulic path and the resistivity should reflect hydraulic conductivity. We tried in this paper to study the effect of degree of groundwater saturation in the relation between hydraulic conductivity and bulk resistivity via a simple numerical analysis of Archie’s second law and a simplified Kozeny-Carmen equation. The study reached three characteristic non-linear relations between hydraulic conductivity and resistivity depending on the degree of saturation. These relations are: (1) An inverse power relation in fully saturated aquifers and when porosity equals water saturation, (2) An inverse polynomial relation in unsaturated aquifers, when water saturation is higher than 50%, higher than porosity, and (3) A direct polynomial relation in poorly saturated aquifers, when water saturation is lower than 50%, lower than porosity. These results are supported by some field scale relationships.     

江苏省地电阻率年变化及其差异性探讨

以江苏省江宁地震台、新沂地震台和海安地震台为例,归纳了江苏省地电阻率年变化特征的类型,并对地电阻率年变化差异性的原因做了探讨。通过反演计算指出地电阻率年变化差异性的原因主要是由各观测场地地下电性结构造成的,分析这种不同有益于解决在场地选择中如何得到一个规则年变的场地,以便更好地服务于地震预报的数据处理。     

Non-invasive lab test in the monitoring of vadose zone contaminated by light non-aqueous phase liquid

We discuss a strategy capable of a quantitative long-term monitoring of water saturation and volume variation of light non-aqueous phase liquids in the soil. The goal was reached monitoring a controlled sand cell contaminated with classical gasoline over 124 days, using geophysical methods such as electrical resistivity tomography, induced polarization and ground penetrating radar. We show that empirical relations, linking the water saturation to the physical parameters measured as resistivity from electrical resistivity tomography and travel time from georadar with advanced processing, are good tools for this purpose. The consistence of the proposed process is validated by both good overlap of results carried out from electrical resistivity tomography and georadar and theoretical models simulating the actual experiment.