地震科学实验场问答（五）

<正>Q：中国地震科学实验场对于地震预测这一科学难题的解决有什么战略考虑?A：中国的地震预报思路是“场源结合”,强调“场”的动态监测和“源”的过程追踪。过去由于各方面条件的限制,重点在“场”的动态监测。现在,随着观测和数据分析技术的进步,实现对“源”过程的追踪成为可能。中国地震科学实验场结合这一科技发展趋势,把地震预测这一科学难题的阶段性的研究重点,放在对“源”的孕育发展过程进行精准监测和实证性研究上,这是推进经验预报向物理预报转变的关键一步,在这一过程中所形成的若干科学认识、技术进步,对国家的发展也具有重要的战略意义。（中国地震局科学技术与国际合作司车时）Q：中国地震科学实验场有哪些特点,有哪些独特的优势?     

唐山7.8级地震短临前兆场源特征的研究

为了通过场的动态监视和源的过程追踪以实现地震预报，以唐山７．８级地震为例，研究了震前各种前兆方法观测到的短临异常的场兆和源兆的特征。通过研究得出：场兆数量多，密度小，异常台项比低，源兆数量少，密度大、异常台项比高，台点多的地下水位和流动重力较易区发场兆和源兆的差异性，源兆主要分布在一些断裂构造形成的闭锁区内，场兆主要分布在闭锁区附近一些活动断裂及交汇部位。     

分布式光纤地震传感技术在成像研究中的应用进展

分布式光纤地震传感技术是新一代密集台阵观测技术,其利用光纤在地震波场作用下产生的光时程变化,探测地下介质的动态应变信号.其具有空间采样率高、恶劣条件耐受性强、运维成本低等优势,适用于城市、海洋、深井、冰川等传统地震学观测手段较难开展工作的环境.本文围绕该技术在地球内部结构成像研究中的应用,调研了从浅表数米到莫霍面深度等不同尺度成像的研究进展,其利用信号为从地脉动到高频交通噪声等多频段被动源和不同级别的主动源.文章同时分析了该技术面临的一些挑战,包括信号质量和信号保真度、海量数据处理和波场信息挖掘、海量数据存储和共享分析等,由此建议,须开展主被动源高分辨率动态成像、仪器传递函数计算及其校正方法、大数据有效信息挖掘等研究,从而更好地服务于高密度、高精度的光纤传感地震成像研究.     

从二个地下流体典型震例论台网优化与升级

对1998年张北M_S6.2与2014年鲁甸M_S6.5二个地下流体的典型震例, 进行前兆异常的重新筛选与异常特征的系统剖析, 分析了异常与地震三要素关系, 指出了异常特征与地震三要素关系的不确定性及以此实现地震预测的困难性。 从场的动态监测与源的过程追踪的地震预测的科学思路出发, 提出了中国地震地下流体台网的优化与升级的方向与方案, 其主要内容有: ① 通过对现有观测井(泉)进行筛选并增建一批新观测井(泉), 重建以强化场的动态监测为目标的全国地下流体基本台网, 该网以地下水物理化学(水位、 水温、 氡、 汞)观测为主, 井(泉)间距在西部地区为约200 km, 东部地区为约100 km, 首都圈地区为约50 km; ② 在天山带、 南北带、 郯庐地震带等地震潜在危险区, 新建5~6个地下流体局部观测网, 开展以捕捉M6.0以上地震的源兆与追踪其变化过程为目标的断层气体(含溶解气与土壤气)成网观测, 井(泉, 点)间距为约50 km左右, 进行突破地震短临预测的科学技术探索; ③ 在建设上述二个层次观测网时, 抓三项关键技术: 进一步完善与提升现有的数字化观测技术, 优化与规范观测井的内在质量, 发展气体、 离子、 流量等测项。     

电阻率各向异性及在地震研究中的应用

地电阻率各向异性广泛存在地壳中,尤其是浅部.因地震、矿山开采、火山喷发以及大型地质构造运动会明显改变地应力场,从而导致裂隙优势排列及裂隙中充填的流体重新分布,最终导致明显的电阻率各向异性.通过监测其变化,不仅可研究和了解地应力场的动态演化过程,还可以作为预测地震,矿震、火山活动和灾害性地质构造运动的依据,并研究它们形成的物理过程和物理机制.本文从室内、野外实验和数值模拟方面对电阻率各向异性的研究进行了概述,阐述了其在地震监测预报研究中的应用.探讨了室内电阻率各向异性岩石实验研究的发展特点,提出了新手段--电成像技术实验研究岩石电阻率各向异性的思路,期望建立研究电阻率各向异性的阵列式观测系统.     

浅析山西北部中强地震异常图像的综合特征

1 研究思路 为提取山西北部中强震发生前地震活动性异常与前兆观测项目异常在时空强上的关联特征,对已有的震例进行了综合研究.结合地震地质活动背景,研究地震异常图像从场到源,由中期向短期过渡的异常演化特征,总结出山西北部中强地震前的前兆异常规律.     

三维数值流形方法研究及其在地学中的初步应用

伴随地震孕育、发生与震后调整过程的应力、应变问题在地震研究中占有重要地位.以GPS为代表的空间观测技术为大尺度地壳运动监测提供了高效、稳定、精确的测量结果,并为研究上述应力、应变问题提供了有效数据约束.GPS速度场和应变率场结果既可用于变形分析,又可作为数值模拟的有效约束和检验.为了获取研究区域可靠的应变率场结果,有必要开展GPS应变率场计算方法的对比研究.另一方面,由于在整个地震过程中应力、应变存在动态演化现象,因此需要研究适合于动态资料约束、大变形模拟、连续与非连续变形耦合的三维数值流形方法.基于上述分析,本文包括如下3个方面研究内容.     

汶川地震断裂带东北端浅部结构的人工地震探测

结合汶川地震断裂带动态监测,利用快速响应探测系统,开展了断层带浅部结构人工地震探测.针对地震断裂带动态监测条件下的复杂波场和低信噪比的情况,在f-k波场分离的基础上,分别利用了折射波共中心点成像、面波速度反演、反射波叠加成像方法,进行了浅层断层和构造成像处理,并对处理结果进行了综合解释,给出了断裂带浅部断层分布和速度特征.为汶川地震龙门山断裂带东北端动态监测提供了基础结构信息,所发展的断裂带快速响应探测技术对于地震应急动态监测具有重要意义.     

地壳介质微形变异常与强震短临前兆

什么是形变观测中可靠的地震前兆 ?虽然目前有很多不同的认识 ,但都还是认为应从地球力学和形变应变的变化信息中获取地震前兆 ,形变观测的地震前兆应是由于地震孕育到破裂过程中地壳介质产生形变应变等力学变化的信息 .当然 ,地震前兆存在场兆和源兆之分 ,如构造块体活动产生的区域应力场变化 .场兆与地震的发生是一种间接关系 ,是大范围内的异常现象 ,而源兆则主要是震源区及近源区出现的效应 .显然 ,源兆的捕捉对地震的预报是极为有利的 .微形变观测主要包括倾斜、应变和重力观测 .与 GPS、大地形变测量和流动形变测量相比 ,微形变(倾…     

金沙江水网及其地震地下水前兆监测能力的讨论

金沙江下游梯级水电站水库地震地下水动态监测网(简称金沙江水网),是中国第2个专门用于水库区地震前兆监测与研究为目的的企业地下水动态监测网.文中简要介绍了该网的布设、观测网的技术构成、观测井与观测含水层的基本特征及试运行的基本结果,从观测井-含水层特征及观测到的水位与水温多月、月、日动态特征,评估了其地震前兆监测能力.     

张北-尚义地震的地下流体异常场及其成因分析

介绍了1998年1月10日张北尚义MS＝6.2地震前地下流体的典型异常,分析了异常场的基本特征,讨论了异常场的形成和演化．研究结果表明,中长期、中期和短期异常场主要受构造活动的控制,临震与震时异常场主要受震源的控制．因此,笔者提出了把地震预报科学探索的思路,由以源的过程追踪为主,调整到监视与把握场的动态的现实思路上来,从而实现有限的地震预报目标．      

虚源法地震技术综述

地震虚源法是为了解决复杂近地表问题而发展起来的一种新方法技术,采用地表激发井中接收的观测方式,通过在接收器位置构建虚源,能够获得井中接收器之间的地震响应.这一过程无需速度和震源位置信息,从而避开了复杂近地表对地震波场的影响.目前主要应用于复杂时变近地表条件下的油气勘探开发领域,如4D油藏监测、钻探风险评估和高陡构造精细成像等.本文首先详细介绍地震虚源法的发展历史、原理和技术特点,其次介绍其实际应用的成功实例,最后简单分析其存在的问题,并展望其潜在的应用前景和商业价值.     

两位院士建议建立电磁观测网预测地震

20 0 2年 3月下旬 ,我国著名地震学家马宗晋院士和著名无线电通讯专家陆建勋院士建议 ,建立电磁观测网 ,以同时捕捉地震活动“源和场”的异常信息。如果这种综合技术系统被应用 ,就可能使我国地震预测进入一个全新的阶段。这种电磁观测网以极低频 /超低频技术为核心 ,是既可以监测地壳深层结构的变化 ,同时又可以对地震的电磁波扰动和电离层变化进行观测的综合性的最新技术。陆建勋院士说 ,地震预测仍是地球科学的世界性难题。其难点包括科学和技术两个方面 ,前者主要是指由于地震成因和孕震过程复杂 ,地震学家至今对地震发生机理缺乏足够的…     

安庆5.2级地震震前区域重力场动态变化特征

根据安徽省及周边区域地震动态重力监测网2009-2010年期间的3期绝对重力和相对重力观测成果,给出了监测区域重力场动态变化图像,并以此为基础从场变化的角度分析了安庆地震震前区域重力场的动态变化特征.     

唐山地震发震断层动态及其与较强晚期余震的关系

介绍了设于唐山地震发震断层地表裂缝的形变台站,在地震后１８年间观测到的断层形变,分析了唐山地区晚期余震与断层活动对应关系的几种形式,说明监测发震断层的活动对研究形变场动态具有一定意义     

GNSS在中国大陆的地震预测应用研究进展与展望

GNSS技术的快速发展为地震预测研究提供了前所未有的大尺度、高精度的观测结果,为强震变形模型的发展提供了可靠的观测约束。本文针对GNSS技术在中国大陆地震预测中的应用,系统梳理了断裂带滑动特征描述、变形场动态演化解析、应变集中过程识别、潜在震源危险程度判断等方面的研究进展。通过典型震例总结了GNSS资料在长、中、短临不同的地震预测阶段的应用。针对地震中长期预测,基于构造动力过程给出了强震危险性时空逼近的科学思路,即“板块边界动力作用—大-中尺度动态形变场—应力应变增强/集中区—孕震危险段中短期危险性的时空逼近”的过程。在此基础上,针对GNSS监测能力提升、地震孕育过程相关的多尺度地壳形变动态信息获取、GNSS多参量动力学模型构建及产出等问题进行了讨论和发展展望。总体而言,GNSS技术的应用显著增强了我国地震预测的地壳形变观测基础支撑,丰富了对大陆地震孕育发生物理过程的科学认识,推动了大陆地震预测科学思路和预测方法的发展,并促进了地震预测由经验预测向物理预测的拓展。     

水库诱发地震地下水监测网建设的若干问题探讨

根据国内外已发生的水库诱发地震的基本特点,结合三峡工程诱发地震地下水监测网与金沙江下游水电工程地下水监测网建设的经验及我国地震地下水动态观测网建设与运行中得到的科学认识,探讨了水库诱发地震的地下水监测井网建设中的布网区及其范围、观测井间距确定、观测井位置选择、观测含水层选择与观测井深度和结构设计等若干技术问题.     

矿山地震研究述评

就采矿引起的诱发地震活动,即矿山地震的国际研究动态进行评述.重点介绍矿山地震的命名、早期观测与研究、几个主要矿震国家的情况、矿震的分类、矿震的震源机制、矿震震源参数与定标率等问题.还就利用矿山作为天然地震的预报实验场和作为地震技术的推广市场问题进行探讨.     

高铁地震数据干涉成像技术初探

高铁运行会引起铁轨的震动,从而产生地震波向地下介质中传播,通过研究该地震波可对高铁沿线的地质情况进行持续监测.与常规地震勘探中的震源相比,高铁地震中的震源较为复杂,为移动震源,而地震干涉技术可以通过地震记录间的相互干涉,消除震源的影响,因此可利用地震干涉技术对高铁地震信号进行处理并成像.本文通过分析研究,总结出地震干涉方法在处理高铁地震数据时的关键技术问题:不同于常规地震干涉中先干涉后叠加的干涉成像方式,高铁地震移动源的特点使得干涉顺序变为先叠加后干涉,由此带入了大量震源串扰噪声;初步提出两种解决高铁地震干涉成像的思路:通过对高铁地震信号的处理,使高铁变相"提速"或"降速",给出了"提速"或"降速"后各自的成像思路,并给出了数据处理的技术设想.     

永登5.8级地震孕育发生过程中的断层形变与重力场动态图象特征s

初步研究了1995年7月22日甘肃永登5.8级地震孕育发生过程中的断层形变异常和重力场、垂直形变场动态演化特征．孕震过程中近源区有3处断层形变呈,,相变化异常,外围区1993年以来先后有10余处场地断层形变出现台阶、突跳等异常．流动重力监测到震前出现的高值异常区、同震效应及震后恢复正常的演变过程等．资料反映了孕震过程中近源区断层运动由准线性走向非线性的过程,重力场变化由孕育、发震过程的非均匀态走向震后的准均匀态的演化过程,较强地震的孕育发生与区域应力应变场的动态演化密切相关．还简要总结了作者对这次地震中短期预报试验的经验教训．