钻孔应变,应力测量区域特征初探

我国钻孔应变、应力测量依不同时段区域变化形态有明显差异;短期(一月内)、中期(一年内)区域变化特征不显著。正常形态显示平稳、应变测量显示固体潮形态、应力测量显示年变形态。震前异常多呈现突升、突降式的应变阶跃、固体潮畸变、年变形态改变。长期(10年内)与其构造部位、地震活动性及区域构造运动,矢量速率有一定的相关性,因而存在着明显的区域变化特征。识别不同区域的曲线变化特征,对判定震兆信息有一定的指导作用,从而提高了应变、应力测量资料的应用价值。     

钻孔应变观测干扰及异常分析

怀来台体积式钻孔应变仪安装于1988年,以应变固体潮为主要观测目标.多年来,取得了连续完整高质量的观测资料.本文列举了怀来钻孔应变的台址背景及仪器观测条件;分析了实际观测中钻孔应变资料受仪器零漂、气压、水位、降雨等因素的干扰;研究了钻孔应变在本区及邻区震前出现的记录曲线畸变、潮汐因子异常、应变固体潮畸变等不同形式的异常变化并对其进行特征分析.研究表明,钻孔应变观测是获取构造活动异常变化信息,进行地球物理研究、地震预测预报的有效途径.     

2013年芦山MS7.0地震的震前及临震应变异常

距离芦山地震震中70 km的姑咱地震台YRY四分量钻孔应变仪2013年4月16—19日记录到8次幅度达到十倍固体潮幅的张性应变阶跃, 这在该仪器6年多运行期间尚属首次. 这些应变异常与芦山地震在时间、 空间上相关; 应变异常的主压应力方向与震前宝兴水压致裂地应力测量主压应力方向相近, 并与震前5个月中长达3个月的应变异常主压应力方向一致; 应变阶跃起始与远震震波同时到达. 综上认为, 4月16—19日的应变异常有可能是芦山地震发震断裂在破裂错动前地层蠕滑的反映.      

深井宽频钻孔应变地震仪与高频地震学——地震预测观测技术的发展方向,实现地震预报的希望

40年地震预报实践表明，测震学方法提供了当前地震预报工作最大部分的地震预测信息.发展“深井宽频钻孔应变地震仪”可将惯性摆地震仪的观测频宽提高数十倍，地动位移的放大倍率提高数十到数千倍.这种安装在数百米深基岩地层中与地层牢固连结的仪器既可以接收周期长达数万秒的固体潮波，也能以数亿倍的地动位移放大倍率接收地层微破裂发出的高频极微震和“地声”.深井宽频钻孔应变地震仪这种“超级地震仪”将为地震预报工作提供更多的预报信息而大步推进地震预测工作向前发展.     

震前应变固体潮畸变的物理模式

本文根据岩石力学及固体潮理论，建立了孕震期弹性物体应变固体潮的物理模式，给出了其数学公式。通过分析潮汐应力与寻震应力的合力随潮汐力相位的变化，从物理本质上讨论了不同应力阶段应变固体潮曲线的形态特征；讨论了震前不同异常时期，应变固体潮畸变的不同特．点；并对震例进行了分析，同时，对应变固体潮畸变与地震三要素预报作了初步探讨。     

泉州地区三套TJ-2C钻孔体应变观测资料对比分析

泉州地区目前存在的三套TJ-2C钻孔体应变仪整点值都能清晰地记录到应变固体潮汐,分钟值能记录到部分远大震应变波、震前异常阶跃等动态信息。由于不同的测点因其所处地质构造和钻孔自身岩性、岩石完整性、埋深等情况不同,其受干扰的影响程度和监测地震前兆异常的能力都可能存在着不同,并且观测曲线表现为较复杂的异常形态。对2015年这三套仪器观测资料进行对分析,从中找出更能真实反映地球内部应力变化的测点。     

铁门关钻孔应变记录地震及其固体潮畸变特征

分析铁门关钻孔应变记录地震的空间分布、震级和震深特征,选取32组较明显的固体潮畸变现象进行研究,结果表明:钻孔应变固体潮畸变主要表现为外部环境干扰、强远震前畸变和同震响应3种类型。     

铁门关钻孔应变记录地震及其固体潮畸变特征

分析铁门关钻孔应变记录地震的空间分布、震级和震深特征,选取32组较明显的固体潮畸变现象进行研究,结果表明：钻孔应变固体潮畸变主要表现为外部环境干扰、强远震前畸变和同震响应3种类型。     

山西昔阳地震台体应变观测固体潮研究

通过震例,对山西省昔阳地震台体应变观测固体潮的理论值与观测值进行对比分析,找出了震前固体潮变化的特征.同时,对影响固体潮变化的因素进行了分析,对排除干扰,提高地震预报的准确性提供了参考依据.     

一种弦频式钻孔应变仪

本文给出3ZX——79型弦频式钻孔应变仪的性能及主要指标.其灵敏度,日稳定度、内符合精度均已达到10-9.从两年多来的连续实测资料表明,所测到的日应变固体潮大潮幅度在4——510-8;小潮幅度在2——310-8.地球表层年应变幅为10-6数量级;震前地壳应变前兆信息在10-7数量级上.从而表明:采用我国自己研制的高精度钻孔应变仪,为地球科学各项主要参数的测量研究、探索地震预报,提供了一种可能.      

一次中等地震前地下水位异常的典型实例

震前井孔水位异常的报道,国内外已屡见不鲜,本文介绍的是1984年11月北京塔院井捕捉到的一组典型的异常实例,包括水位的趋势异常,水位与气压的正相关异常、短临突降及水位固体潮畸变等。 塔院井位于著名的深大断裂—黄庄—高丽营断裂带的中段,井深361米,观测层为中侏罗系凝灰岩裂隙承压含水层。通过近十年的观测,已查明其正常水位变化的规律,即多年趋势性下降的背景上年变规律清晰,较清楚地记录到水位固体潮、水震波、气压效应及降雨荷载效应等多种地壳应力应变微动态信息。表明,该井井位好,对地壳活动的反映能力较强,已弄清正常动态特征,具有捕捉地震前兆异常信息的可能性和有利条件。     

北京太平庄井水位固体潮畸变与地震的关系

太平庄井在地震前能灵敏地记录到水位固体潮畸变异常。据１９９４年元月～１９９６年４月间发生的震例，发现水位固体潮畸变波动是由复杂的多周期、次高频波动构成的，在震前１０天或半个月内出现。为避免多震异常重叠的干扰，提取并分析了单震畸变震例，认为：（１）该井能记录到世界强震前的水位固体潮畸变信息；（２）在一定范围内畸变异常时段与震级成正变关系；（３）研究水位固体潮畸变异常，将会为地震预报开辟一条新途     

基于四分量钻孔应变的天山中段地区构造应变变化

根据钻孔应变观测理论，利用巴仑台、库米什和小泉沟分量钻孔应变观测数据定量计算测区附近构造应变变化。结果显示，三个台站的最大-最小主应变、面应变和剪应变的应变速率相对恒定，主方向大体不变；巴仑台附近区域受张-压应力相互作用，主压应变方向为N22°W,库米什台附近区域受拉张应力作用，主张应变方向为N8°E;小泉沟台附近区域受压应力作用，主压应变方向约为N46°W;精河M_S6.6地震前巴仑台和小泉沟的应变变化速率明显高于平均水平，均呈现在压缩背景下的应变加速变化异常，可以为应变资料同类异常的识别和判定提供参考。     

泰安地震台钻孔应变固体潮畸变的分析探讨

通过对泰安地震台多年应变观测资料的分析,探讨了地震发生时的同震变化以及地震前后固体潮异常变化过程,结合全国其他台站观测到的典型震例,分析了地震孕育、发生过程中应变固体潮的趋势性异常及畸变等各种异常现象,得出了应变固体潮的异常变化在地震监测预报中的作用。     

2015年昌黎MS 4.2地震发生前易县地震台钻孔应变观测数据异常

2015年9月14日河北昌黎发生M_S 4.2地震,收集整理易县地震台四分量钻孔应变仪观测数据,基于面应变和切应变视角进行分析,发现二者在震前出现异常变化,且2组面应变相关系数在震前数天即出现异常,该异常或可作为中小地震前应力应变异常识别的信息之一。     

辽宁省凌海M_L4.1地震前兆异常特征分析

本文利用前兆通用异常分析方法,通过提取2009年11月8日辽宁凌海ML4.1地震前锦州台形变短临异常信息,探讨了震前震源区附近的应力状态及异常形态特征,同时对异常演化形态的物理机制进行了分析。结果表明：震前异常特征表现形式为应变固体潮曲线的畸变,日均值曲线经过处理后出现的张性或压性的超出2倍均方差的脉冲异常;倾斜为分量曲线打破正常变化趋势、转向加速、矢量曲线打结等异常。     

固体潮应变各向异性研究

钻孔应变仪的观测过程中发现潮汐应变响应存在方向各向异性, 推测是受到台站附近断层影响导致的。 我们对此展开数值模拟研究, 讨论软弱断层对潮汐变形传播的影响。 我们的研究结果证实了软弱断层的存在确实能够产生能够观测到的各向异性现象。 同时我们还发现其各向异性变化对断层弹性参数较为敏感。 观测到的部分地震震前反映固体潮应变各向异性的潮汐因子"玫瑰图"变化有可能是由于台站附近断层在震前的性质变化引起的。     

地震预测方法Ⅲ:固体潮与地震

本文从分析研究固体潮与地震发生的相关性的物理机制出发,探讨了用观测固体潮的方法来预测地震发生的可能性.首先,根据地震发生的物理力学过程,给出了地震产生所需要的应力应变条件.实验室岩石力学实验结果和地震应力的观测以及计算结果给出,完整地壳岩石的强度界于10~103 MPa之间,断层介质的强度界于1~10~2 MPa之间.其次,将固体潮所引起的全球地壳变形在某个活动断裂带附近产生的形变值与地震触发的应变值进行对比,讨论了固体潮触发地震的可能性.计算分析表明:固体潮在地表对应的应变在10~(-8)的量级,对岩石介质所引起的应力最高可以达到1.6×10~(-2)MPa量级,这样的载荷水平不足以引发地震.最后,本文结合固体潮观测资料表明,地震活动性与固体潮的周期性变化无明显相关性,固体潮对于临震前的含有活动断裂的岩体在某个方向发生地震可能有触发作用,但是由于这种触发作用与地震发震的时间、地点和震级关系的不确定性,从而无法用来作为地震预测的方法.     

2019年9月16日张掖5.0级地震前多尺度电磁异常现象

2019年9月16日甘肃张掖发生5.0级地震，地震发生前既有空间范围跨度较大的地磁低点位移异常，也有单台电磁扰动异常；既有震前2年开始出现的山丹台视电阻率的年变形态畸变，也有震前3个月之内出现的高台钻孔应变和高台大庄低频电磁扰动异常。本次地震震级不高却记录到丰富的电磁场的异常信号，表明该地区处于地震电磁异常的敏感区。高台钻孔应变在震前观测到同步的异常变化，揭示孕震区应力状态发生了显著的变化。     

天山中段两次地震前尼勒克分量式钻孔应变异常特征分析

为钻孔应变短期地震预报提供新思路,通过对尼勒克分量式钻孔应变的曲线形态、自检因子、面应变和剪应变异常的梳理,发现天山中段霍城M_S5.0、拜城M_S5.4地震前尼勒克分量式钻孔应变四分量出现破年变异常。自检因子在霍城M_S5.0地震前2个月出现"失洽"现象,异常形态表现为先下降后回返,地震时刻的相关系数基本达到最低值或在最低值附近。地震前剪应变、面应变曲线出现分叉现象,剪应变异常变化更显著。