对当前四分量钻孔应变观测的审视——以应变不变量为标尺

本文采用摩尔圆模型推导出中国和美国3种不同类型的四分量不同布设的两套钻孔应变的5组观测组合公式,随机选取了25个台站多年的观测资料计算5组最大、最小主应变及主方向,并采用两两相关和回归分析的方法对其一致性进行了检核.计算结果显示:经过大致1—2年时间后,应变不变量变化稳定,主应变及主方向越来越接近;大多数台站5组最大、最小主应变数值之间的相关系数和回归系数接近于1,表明这些仪器记录的应变数据具有客观真实性.5组主方向数值相差较大,本文对此进行了分析,并给出了5组观测组合公式的误差估计,发现主应变计算值的最大均方根误差是有上限的,主方向没有上限.最后对影响钻孔应变5组不变量一致性的一些因素进行了初步探讨.研究结果表明钻孔应变观测技术有其特殊的困难,在经历了半个世纪实践后,取得了重要进展,但仍有一些技术问题亟待解决.     

应变固体潮不变量理论值计算及其应用

由球坐标系下的应变固体潮理论值所构成应变张量矩阵推导并给出了应变固体潮不变量理论表达式,并采用摩尔圆定理证明了公式的正确性。在此基础上,利用应变不变量与坐标系选择无关的性质,又利用与目前所使用的钻孔应变观测系统的4条测线呈均匀分布的特点,推导并给出了5组计算不变量的观测组合公式,并以应变固体潮理论值取代观测值,按观测组合公式计算出了5组应变固体潮不变量理论值。结果发现,不变量的5组数值几乎相同,仅在小数点后2位有差异,证明了公式的正确性与不变量的唯一性。然后根据由莫尔圆定理给出的5组观测组合公式对漳州钻孔4分量应变观测资料进行了不变量计算,并对计算结果进行了相关与回归分析。最后,对不变量理论值在钻孔应变观测数据处理中的应用作了较详细的介绍,考虑到摩尔圆定理不适用于钻孔应变,又给出了采用加衬模型计算不变量的方法与观测组合公式,并对有关问题进行了讨论。     

张家口地区应变参数变化及其特征研究

根据1988—2009年张家口伸缩仪3方向的线应变资料计算出最大主应变、最大剪应变以及主应变方向等平面应变参数,分析张家口地区的断层特征、张家口伸缩仪观测环境的变化,结合1988—2009年张家口地区Ms≥4.0级以上地震,研究张家口地区应变参数的变化特征。     

地表潮汐平面应变状态与地震关系的研究

以河北怀来台三方向伸缩仪为例，根据应变观测平面应变状态的基本理论和计算方法，通过计算得到了应变观测点的最大主应变、最小主应变、主应变方向和剪切应变的变化曲线，结合1989年10月18日山西大同－阳高6．1级地震和1998年1月10日河北张北6．2级地震，对地表平面应变状态与地震的关系进行了深入研究。得出如下结论：地表潮汐平面应变状态与地震存在一定的关系，而且在中强地震前地表潮汐平面应变状态表现出不同的变化特征。     

利用钻孔应变与GPS资料联合对忻州地区应变场特征的分析

基于忻定盆地内的四分量钻孔应变观测资料对应变参数进行计算,结果显示,5个测点的最大主应变、最小主应变、面应变和剪切应变的变化率均保持在相对稳定的水平,主方向也较为恒定,同时将计算结果与该区域GPS观测值解算的结果进行对比分析,表明该研究区的应变场处于较稳定的挤压状态.     

漳州台深井综合观测与洞体应变观测资料对比分析

根据漳州地震台深井观测系统中探头上、下端面共8分量应变观测单元及台站洞体内伸缩仪的应变固体潮观测资料,利用相互垂直的一对线应变分量共5种组合的方式计算出本地的面应变,并与固体潮理论值进行两两相关分析比较。结果表明,深井观测系统的4种面应变组合的变化形态较伸缩仪面应变更接近固体潮面应变理论值,其中6#8#组合为最优组合,与固体潮理论值相关系数高达0．9418,而伸缩仪组合与理论值相差较大,相关系数仅为0．7838。Venedikov调和分析显示,深井观测系统的内在质量优于洞体内伸缩仪的观测质量。     

九寨沟M_s7.0地震前地应变LURR异常演化特征

从岩石应力-应变的本构关系出发,以能够反映岩石应变变化的地应变观测数据作为"响应量",通过库伦应力触发模型的加卸载响应比计算方法,计算2017年8月8日九寨沟M_S7.0地震前震中及周边500km范围内应变观测的加卸载响应比结果。结果显示,基于应变观测的加卸载响应比方法能够较好地从潮汐频段提取地震前LURR异常,九寨沟地震前,300km范围内的多个应变观测台站出现LURR异常,其中相距96km的两水台EW分量Y值最大达到3.27;LURR空间演化特征显示,在震前约9个月内震中及周边地区陆续出现异常"集中—增强—减弱"过程,证明该地区在长期应力累积的背景下,应力的不断累积增强导致震中及附近区域的岩石出现不断损伤或弱化,最终位于树正断裂上的应变能积累超过了介质强度而引发了此次地震。     

利用漳州深井4分量钻孔应变求测区应变场

利用漳州深井形变综合观测中的4分量钻孔应变观测数据,计算了测区的主应变大小和方向。计算得到的上下两个端面的主应变方位角都在170°附近变化,近东西向性质明显。与利用多个地震求解综合节面解推断出的构造应力场一致。     

分量式钻孔应变仪监测的附加应变场面应变分析

根据钻孔加衬模型和应变理论,得出分量式钻孔应变仪观测值不等于实际的线应变,但相互垂直的应变元件观测值之和与面应变成正比例.利用四分量钻孔应变仪的“自检”功能,对观测数据进行校正.以漳州地震台分量式钻孔应变仪资料为例,计算校正系数.校正前后的残差分析结果表明,校正效果明显.     

1998年1月10日张北-尚义6.2级地震前昌平地震台应变资料的异常变化分析

分析了昌平地震台体应变、线应变及差应变等观测资料在１９９８年１月１０日张北－尚义６．２级地震前的异常变化。结果表明：该次地震前昌平台的应变观测资料出现了明显的趋势异常;体应变的异常时间与震级有较发的相关性;差应变资料显示了短临异常;由线应变资料计算的主应变方向在地震前逐渐向震中偏转;Ｍ２波潮汐因子也出现了明显的异常变化。     

铁岭地震台洞体应变参数解算与分析

针对铁岭地震台洞体应变观测资料,利用Venedikov调和分析方法计算铁岭地震台站洞体应变测项的潮汐因子和相位滞后,并以潮汐因子的稳定性对观测资料进行了质量评价;以铁岭地震台洞体应变讨论两分量观测解算平面应变参数,结果表明：铁岭洞体应变的最大剪应变T和面应变s在2006年和2009年出现了明显同步转折,可能反映了铁岭地震台及附近地区的应变出现了调整。     

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。     

利用GPS观测研究新疆伽师地区的水平变形特征

推导了利用位移场计算主应变、面膨胀、最大剪应变的公式，通过1998—2000年间的两次重复GPS观测结果，计算了新疆伽师强震活动区在1998～2000年间的水平主应变、面膨胀、最大剪应变等水平变形特征量的分布，分析了2003年发生在该地区的Ms6．8级地震与GPS观测计算的变形场特征量之间的分布关系。并从力学理论的角度对该地区的地质构造运动、局部形变特征与地震活动的关系进行了讨论，得出了一些有意义的结论和认识。     

1998年1月10日张北-尚义6.2级地震前昌平地震台应变资料的异常变化分析

分析了昌平地震台体应变、线应变及差应变等观测资料在１９９８ 年１ 月１０日张北尚义６ ．２ 级地震前的异常变化．结果表明：该次地震前昌平台的应变观测资料出现了明显的趋势异常;体应变的异常时间与震级有较好的相关性;差应变资料显示了短临异常;由线应变资料计算的主应变方向在地震前逐渐向震中偏转; Ｍ２ 波潮汐因子也出现了明显的异常变化     

潮汐线应变观测的地表平面应变状态

提出了由潮汐线应变的组合观测资料获取地表平面应变状态和对潮汐剪切应变进行数值模拟的方法。计算了我国部分潮汐应变观测点的理论应变状态和观测应变状态，并对结果进行了比较分析，为深入研究地震前兆的物理力学机制和观测台网的优化提供理论依据。     

加卸载响应比在体应变固体潮中的应用

从岩石的应变与应力的非线性响应分析了体应变固体潮加卸载响应比的物理机理, 给出了体应变固体潮加卸载响应比的计算方法,并以昌平和峰峰台的体应变观测值为例,计算了二台的体应变固体潮加卸载响应比。结果表明,在中强地震前存在增大变化。     

国外钻孔应变观测的发展现状

简要论述了钻孔应变观测在人类对地壳运动的研究中扮演的越来越重要的角色 .这种观测已经被美国、日本、秘鲁、澳大利亚、南非、冰岛、意大利等国家用于对板块运动、地震、火山、水库、油田等众多方面的观测研究 .指出这种观测日益成熟 ,迅速向多分量和综合探头发展 .介绍了根据这种观测结果 ,地震应变阶、慢地震、地震前兆以及火山喷发预测等方面的研究取得的重要进展 .     

青海门源MS6.9地震前后甘青地区应力变化特征研究

选取甘—青地区地球物理台网钻孔应变2021年1月至2022年1月数据计算其面应变相关系数、主应变、主方位角并进行投影,以面应变相关系数和数据精度进行质量控制,以主应变、主方位角及其地图投影分析甘—青区域钻孔应变的空间分布特征和时间变化特征。分析发现2021年主应变、主方位角及其地图投影变化能清晰地映证该区域构造运动,2022年1月8日门源6.9级地震时钻孔应变主方位角、最大主应变投影同震变化与此次地震地表同震位移场、应变场变化一致。上述发现为研究区域地质构造变化,对该地区地震危险性跟踪及短临跟踪提供参考。     

宁强MS5.3地震前的LURR综合分析

2018年9月12日在陕西省汉中市宁强县发生了M_S5.3地震,震源深度11 km。基于陕西区域2014—2018年地球物理观测资料,选取地下水位、洞体应变、体应变以及地电场等观测手段的20个观测站点,采用库仑应力触发模型的加卸载响应比计算方法,计算各个站点的加卸载响应比(LURR),对此次地震前的异常信息进行分析讨论。初步获知：(1)LURR异常出现时间集中在2017年底至2018年5月,其中地下水位LURR出现异常变化时间最早,出现极大值的时间也最早,而洞体应变、体应变、地电场LURR异常开始时间较晚,集中在2018年2—5月,极大值出现时间集中在2018年3—7月。(2)从各观测手段的异常变化幅度来看,地下水位的变化幅度最小,洞体应变和体应变的变化幅度最大,地电场的变化幅度居中;从空间分布看,不同测项的异常站点有分布较为集中的现象。(3)周至地电场LURR与优势方位角异常变化在时域上较为同步。(4)总体上,地下水位、洞体应变、体应变以及地电场这几种地球物理观测资料反映的LURR异常演化具有准同步性。这为尝试多种观测资料计算LURR,进行多重物理量相互验证,提高...     

文安地震与首都圈地区数字化应变资料分析

2005年以来首都圈地区易县、延庆数字化线应变观测显示出现较大幅度的压缩性趋势变化,其中延庆台伸缩仪NS向观测在2006年6、7月份出现转折变化;易县台应变组合观测计算的平面应变参数在2006年7月4日文安5.1级地震前1~2天出现转折变化;经分析认为,2005年以来首都圈西部区域应变开始加速,2005年8月31日蔚县4.0级地震发生在加速变化过程中,而文安地震发生在附近应变场的转折过程中,可能预示着文安地震后首都圈地区进入了下一个应变积累变化过程。