强地震附近视电阻率各向异性变化的原因

讨论了强地震、孕震晚期阶段、震源区及附近介质的物理变化过程,证明了视电阻率变化最显著的方向与最大加载方向之间的正交关系,建立了真、视电阻率各向异性变化与裂隙率ν、骨架电阻率ρ_o、饱水裂隙电阻率ρ_f的本构关系,解释了视电阻率各向异性变化的原因.研究认为：在强地震孕震晚期阶段,在震源区及附近地壳近地表的较深部,介质微裂隙发育,其走向沿最大主压应力方位优势取向,低阻水充填微裂隙,导电通道连通,引起最大主压应力方向真电阻率变化最显著的真各向异性变化,从而产生垂直主压应力方向视电阻率变化最显著的视各向异性变化,低阻水在其物理过程中起了显著作用.     

含裂隙介质中的视电阻率各向异性变化

我国50多年的视电阻率连续观测结果表明,大地震前近震中区域的视电阻率呈现出与主压应力方位有关的各向异性变化,即:垂直于主压应力方向观测的变化幅度最大,平行方向最小或不明显,斜交方向介于二者之间.目前我国定点台站视电阻率观测的探测范围主要在浅层沉积层以内,通常含有较多的含水裂隙.本文将地下岩土介质简化为由固体基质和含流体/气体裂隙组成的固液气三相介质,且基质、流体和气体具有标量形式的电阻率,推导出了包含基质和流体电阻率、裂隙率、饱和度和裂隙面积率因子的电阻率张量表达式.以裂隙的扩展/闭合表示应力作用下裂隙的变化,得到了电阻率随裂隙变化的微分形式,电阻率变化对裂隙体积变化放大系数的表达式和裂隙横向变化对纵向电阻率影响的横向权系数的表达式.在此基础上得到了介质电阻率和视电阻率的各向异性变化特征:对于含水裂隙介质,无论裂隙如何变化,均是最小主轴方向电阻率的变化幅度大于其他方向;对于含水孔隙介质,沿孔隙主要变化方向的主轴电阻率变化幅度大于其他方向.对于各向异性变化,视电阻率和介质电阻率存在π/2的方向差异.相较于含水岩石,无水岩石介质电阻率的各向异性变化不显著.本文提出的电阻率表达式可以对实验室和野外实际观测的许多结果做出合理的解释.     

岩石电阻率图像及各向异性变化的实验研究

在两组人工样品自由表面以中心点为基准对称布设3条辐射状测线,对样品实施单轴应力加载和卸载后,利用电阻率层析成像方法构建了相应的视电阻率相对变化图像,并计算和绘制了表征裂隙产生和发展速率的视电阻率各向异性系数λ*以及表征裂隙产生和发展方位的各向异性主轴方位角α随应力和深度的变化曲线.结果表明:所有测线所对应的RRC图像均随着应力的变化呈现出相同的变化趋势,即在加载阶段,随着应力的增加,视电阻率相对变化图像中电阻率降低区域逐渐收缩,而电阻率升高区域逐渐扩张,在卸载阶段,随着应力的减小,电阻率降低区域继续收缩,电阻率升高区域继续扩张;样品中的高阻体对其所在部位及附近区域的电阻率增幅有较大影响,而对横越高阻体测线的视电阻率相对变化图像的趋势性变化无影响;对于原始电性为各向异性的样品,随着应力的增加,其各向异性程度降低;裂隙主要在岩样的浅部产生和发展,而在较深部位的裂隙产生和发展的速率相对较低.上述结果有助于解释和理解地震、火山活动和大型地质构造运动引起的视电阻率及其各向异性的变化特征,电阻率层析成像方法可能成为目前地震电阻率观测方法的有益补充.      

强震近震中区地电阻率变化速率的各向异性

用归一化月速率方法处理了６次强震前近震中区11个台的地电阻率数据，得到在孕震中短期至短临阶段，与主压应力方向正交（或近于正交）测向的地电阻率下降变化的速率大于平行（或近于平行）主应力方向的变化速率．产生变化速率各向异性的原因可能是:在孕震后期的扩容阶段，裂隙走向沿主压应力方向优势排列，导电流体活动产生真电阻率变化速率的各向异性，表现为地表视电阻率变化速率的各向异性．本文为视电阻率各向异性的实验结果提供了震例支持，物理解释比较清晰，可能成为研究某些强震孕育晚期震源区及其附近地壳应力状态的参考依据．      

地震电性变化及其物理机理初步讨论

依据典型震例中的视电性异常变化，介绍了视电性变化各向异性与震源机制解最大主压应力的关系，讨论了电性变化的物理机理。结果表明，视电性变化与饱水裂隙电阻率ρf、固架电阻率ρ0和裂隙率υ有关，与DD模式预言的震源区扩容阶段电阻率变化过程，岩(土)标本加载过程中视电阻率变化相吻合，地震电性变化主要是由于孕震晚期阶段震源区及附近扩容裂隙快速发展、导电通道串通、导电流体活跃而引起的。我国地震地电阻率观测确实检测到了这一变化。     

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.     

饱水和排水过程中岩石电阻率各向异性特征的电阻率成像法研究

从电阻率的角度研究岩石裂隙介质的各向异性特征是一种方便而有效的方法,但多限于空间单个点上的测量数据分析.通过在砂岩岩样上的饱水与排水实验以及同步进行的高密度电阻率成像监测,探讨了应用高密度电阻率成像法获得图像研究岩石各向异性特征的可能性,分析了饱水与排水过程中岩石电阻率在不同方向上的响应特性.结果表明,电阻率成像法在分析岩石裂隙介质的各向异性方面具有多方向成像和动态监测的优点,可以通过对不同方向上获得的电阻率图像的分析,提取出岩石沉积结构的空间分布模式,清晰地反映出岩石在饱水和排水过程中电阻率变化空间分布模式的各向异性特征.     

原始电阻率各向异性岩石电阻率变化的方向性

在3种非含岩成分造成的岩石原始电阻率各向异性标本(在采集和加工过程中，标本完整性遭 到破坏的标本)，和一种由含岩成分形成的 岩石原始电阻率各向异性标本上，布设多个电极，并将标本用水饱和. 然后用多电极组合法 ，将己布电极组合成不同方向、不同极距的电阻率各向异性测线. 采用单轴压缩、低围压 三 轴压缩和剪切3种加载方式，对标本进行动态电阻率变化实验. 观测标本电阻率随承载力的 变化. 实验结果表明∶对于岩石原始电阻率各向异性标本，在电阻率变化各向异性方面，与 岩石 原始电阻率各向同性标本相似，即∶裂隙和破碎带通过区域的测点，视电阻率变化各向异性 结果好，４种组合求得的４个各向异性主轴方向趋向一致，且与破碎带方向基本吻合；裂隙 和破碎带不经过区域的测点，４个视电阻率变化各向异性主轴方向不一致，或者根本求不出 各向异性解. 这后一种情况，在裂隙面平行测量面时，表现最为明显.     

致密储层岩石应力各向异性与材料各向异性的实验研究

本文在实验室中对四组来自不同地区的致密砂岩和页岩的波速和波速各向异性开展了研究.结合扫描电镜分析和波速应力敏感性测试,分析了引起致密砂岩和页岩各向异性的主要影响因素及规律.研究结果:(1)层理和微裂隙是引起致密砂岩各向异性的主要影响因素,而页岩的各向异性主要由定向发育的矿物成分导致,本研究中所用的致密砂岩各向异性强于页岩的各向异性.(2)平行地层方向的岩石波速高于垂直地层方向的岩石波速,超声波速随着应力增加而增加(3)波速各向异性随应力的变化分为两阶段,第一阶段随应力增加而减弱的应力各向异性,与定向排列的微裂隙相关.第二阶段随应力不再发生变化的材料各向异性,与基质中的矿物成分相关.(4)利用体积应变获得的裂隙孔隙度,以及矿物成分含量验证了这两类各向异性,应力各向异性与裂隙密度成正比,材料各向异性与黏土矿物含量线性相关.(5)根据波速各向异性随应力变化的两阶段,可以定量区分裂隙和基质(矿物)对岩石各向异性的影响,研究结果对体积压裂的裂缝扩展具有重要的意义.     

基于各向异性介质模型讨论地电阻率各向异性变化

讨论了均匀方位各向异性介质模型,运用电阻率变化的视各向异性与真各向异性的理论关系。研究了20个强震近震中区31个地电台的视电阻率变化各向异性与主应力的关系发现:与主压应力方位正交的测向(包括近于正交的测向)月速率变化幅度大于平行主压应力方位测向(包括近于平行的测向)的变化幅度;视各向异性变化与地震震级、震中距等均有一定的关系。     

APE理论与地电阻率前兆

介绍了含裂隙介质的ＡＰＥ理论（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｐｏｒｏ－ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ）。根据ＡＰＥ理论,对裂隙膨胀提出了新的看法,认为当岩石不产生大量破裂时,裂隙的扩张和闭合是互为依存、彼此平衡的。用笔者建立的裂隙方面性集中体积模型的各向异性电导率张量表达式,研究了应力场导致裂隙纵横比变化与地壳岩石电阻率变化的关系。结果表明,即使地壳岩石的平均体应变很小或不产生新的裂隙,也可以出现电阻率大的突变。     

Anisotropy of the apparent resistivity variation rate near the epicentral region for strong earthquakes

IntroductionThe geo-electrical anisotropy before earthquake is of special significance for the prediction of earthquake location and for the research on crustal stress status near the epicentral region. The anisotropy has been studied from various aspects (CHEN, et al, 1983; QIAN, et al, 1985, 1996; LU, et al, 1990a; MAO, et al, 1995; RUAN, et al, 1999). But the anisotropic phenomena presented by geo-electrical data are not practically satisfactory and not clear as compared with the res…     

新沂地震台地电阻率变化与江苏邻近地区的中强震关系的研究

运用速率法、滑动傅氏对新沂地震台（以下简称新沂台）1990-1999年地电阻率观测资料进行了分析,1994年到1997年之间江苏及邻近地区发生的中强震,新沂台地电阻率3个测向有不同程度的异常与之对应。研究结果表明资料异常呈现的各向异性与孕震期的应力状态、震区构造、介质结构有关。表明了前兆异常的复杂性、多样性。     

ESTIMATION OF TEMPORAL CHANGES IN SOIL MOISTURE USING RESISTIVITY METHOD

The temporal variation in a soil moisture profile can be studied using resistivity sounding data acquired at different times. The layered earth model based estimation of soil moisture from apparent resistivity data is a two-step non-linear inversion. Firstly, the apparent resistivity data are inverted to derive the layer resistivity variations and thicknesses and, secondly, the moisture content is estimated from these layer resistivity variations using a calibration equation. The soil moisture–resistivity problem was studied using the one-dimensional formulation of resistivity problem. A generalized geoelectric earth model was considered to simulate the soil moisture distribution and its temporal variation in the unsaturated zone. An algorithm (RESMOS) for the interpretation of the apparent resistivity data in terms of soil moisture variations through this two-step inversion process is reported.     

Research on dependence of resistivity changing anisotropy on microcracks extending in rock with experiment

Intr0ducti0nTheproblemsaboutcrustalrocksfracturingandfricti0nalslippingalongthefracturesurfaCearecloselyrelatedtotheresearchesofearthquakemechanismandgeol0gichazards,andalsoareoneofthosebeinggivenmoreconcernbyscientistsinearthscience-Discussingab0utthegenera-tionanddevelopmentprocess0fintraPlateearthquakes,Wang,etal(l999)proPOsedthatearth-quake'spregnant,mechanicspropertyandgeometricstructureofmatterinearthquake'sgestatingareaaredifferinthousandswaysf0rdifferentplaceinsideslab-Thus,thepregna…     

成都台地电阻率动态特征及邻区强震映震分析

基于成都台长期的地电阻率观测数据在时域的变化规律,对该地区观测数据的正常变化特征、干扰因素、可靠性进行分析研究,获取观测数据的动态特征。同时通过成都台地电阻率观测数据在汶川MS8.0、芦山MS7.0等地震前后的变化动态,研究地电阻率观测数据在灾害性地震前后的趋势性及短临异常特征,并对其进行映震分析。分析表明:视电阻率的异常变化与Ms7.0以上强震的发生存在一定的映震关系。     

山西临汾地震台地电阻率异常分析与探讨

对山西临汾地震台地电阻率观测数据在临汾及其周边地区发生4．0级以上地震时的异常变化、异常形态进行了对比分析,认为,临汾中心地震台地电阻率对于捕捉该区地震前兆异常信息有积极的意义;对2008年4月以来临汾中心地震台地电阻率观测数据的变化情况、变化形态做了分析,其结果可为场源外区域地电异常的研究提供依据和参考。     

1992年宁河4.5级地震地电阻率异常

研究了1992年宁河4.5级地震前兴济地电阻率的异常变化及特征,并应用地电攻关结果对兴济台的预报意见进行了检验,发现其效果较好.