岩石电阻率变化各向异性与微裂隙扩展方位实验研究

将不同规格的长方体花岗岩标本,按事先设计的图案布设多个电极,并用抽真空的方法将标本进行水饱和．然后将标本电极面和相邻面的一小部分（包括棱）用防水绝缘胶密封．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和电测剖面、电测深测线．使标本在装有水的承压水箱中,沿标本长轴方向受压,观测标本电阻率随压力的变化．在实验中,一些标本被压坏,出现宏观裂隙;一些标本没有被压坏,没有被压坏的标本通常压到电阻率出现明显破裂前兆为止．然后,将未压坏的标本测量面显微照相,从照片上寻找裂隙的优势方向,和被压坏标本的宏观裂隙一起,与电阻率各向异性计算结果进行对比,实验结果表明:① 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于一致,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,或者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;② 显微照相显示的微观裂隙或破碎带的优势方向与电阻率变化最大的各向异性主轴方向基本一致;③ 电测剖面的结果,能较好地反映裂隙的位置和区域．      

用动态岩石电阻率变化各向异性探测岩石破裂前兆和确定主破裂扩展方向

用实验模拟动态岩石的破裂和摩擦滑动过程 ,观测其电阻率变化形态 ,研究电阻率变化与岩石受力的关系 ,国内外的学者曾做过大量实验研究工作 (北京大学地球物理教研室地电组 ,兰州地震大队报室 ,1 978;张同俊 ,1 981 ;陈大元等 ,1 983;赵玉林等 ,1 983;张金铸 ,陆阳泉 ,1 983;张天中等 ,1 985;Brace,Orange,1 968;Kurite,1 986;Teisseyre,1 989) .在实验中 ,学者们发现岩石在受力破裂过程中 ,不光其电阻率形态变化显著 ,而且其方向变化也很明显 .不少学者对电阻率变化的方向性产生了浓厚的兴趣 ,开展了一些这方面的研究工作 . 80年代初 ,陈…     

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.      

单轴压力下有补给水岩石电阻率变化各向异性研究

将两种规格的长方体水饱和花岗岩标本，以标本一个面的中心点为中心，对称布置成互成４５°角的４条对称四极法电阻率测线。标本电极面和相邻面的一小部分用防水环氧胶密封，使标本在装有水的承压水箱中，沿标本长轴方向受压，观测标本视电阻率随压力的变化。实验结果为：（１）有补给水实验与无补给水实验，电阻率变化整体形态相似，即电阻率随压力的变化先上升，后下降，但有补给水实验的电阻率下降幅度要大一些。（２）电阻率变化出现明显的方向性，可以用电阻率变化最大的各向异性主轴方向表示；实验中，用４条测线、４种组合（每３条测线组合可以确定１个视电阻率变化各向异性主轴方向）方法确定的４个电阻率变化各向异性主轴方向基本一致。（３）加压期间，电阻率各向异性主轴方向随压力增加发生变化，这种变化不是渐变和乱变，而是有规律的跃变，即整个实验过程，多数标本只跃变１—３次，每次跃变形成一个主方向，在主方向内，角度变化不大。（４）有补给水岩石电阻率变化整体形态与美国Ｂｒａｃｅ等（１９６８）所作的围压和孔隙压的岩石电阻率变化形态相似。     

电阻率各向异性的研究

概述了国内外有关地电阻率各向异性实验方面的研究现状，总结了迄今所提出的地电阻率各向异性产生的机理；提出存在的问题和以后的发展方向等。     

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．      

承压介质电阻率变化的方向性 与主应力的关系

介质电阻率变化的方向性与主应力方向的关系研究一直受到岩石电阻率实验和地震学等学科的关注. 本文在电极面4 cm×8 cm, 6 cm×12 cm, 8 cm×16 cm和4.6 cm×10 cm的10块分别为花岗岩、 凝灰质粗砂岩(夹砾石)和细晶花岗岩标本上及100 cm×100 cm的1块人工合成模型上, 采用对称四极法布设多位置、 多极距、 多方位电阻率测线, 用单轴压缩、 二维约束差应力压缩、 低围压三轴差应力压缩和真三轴差应力压缩方式加载. 其中在单轴压缩和低围压三轴压缩加载方式下, 7块岩石标本中的4块被压破, 3块没有被压破, 只压到电阻率出现明显的下降异常时卸压. 另在上述10块岩石标本中, 还有3块是电阻率原始各向异性标本. 将这样11块标本所获得的多位置、 多极距、 多方位测线电阻率资料, 按从开始加载到破裂的过程, 分成30%附近破裂应力段、 50%附近破裂应力段、 80%附近破裂应力段和100%破裂应力段, 研究同一测点多方位测道中该4个破裂应力段视电阻率变化最大(最小)幅度测线方位与力源最大主压应力方位的关系, 结果未发现二者之间有确定的关系.     

剪切和摩擦滑动大模型的视电阻率变化幅度和各向异性

用石英砂、河砂和水泥模压制成1m×1m×0.3m的均匀和非均匀介质模型，对模型进行剪切和摩擦滑动实验，观测模型不同位置和不同方位的视电阻率变化幅度和各向异性特征. 均匀介质模型实验结果为：电阻率变化与测线的位置有关，距裂隙近的测线，电阻率变化幅度大，从百分之几到百分之几十；距裂隙远的测线，电阻率变化幅度小，从百分之几到不变. 对于非均匀介质模型，电阻率变化幅度要小一些，最大也只有百分之几. 电阻率变化除与测线的位置有关外，还与测线的方位有关，同一测点不同方位的测线，电阻率变化幅度不同，有的差别很大. 剪切与摩擦滑动两种加载方式的电阻率变化幅度数量级相同. 裂隙穿过部位及其附近测点的电阻率变化各向异性主轴方位解与剪切和摩擦滑动的实际裂隙方位吻合较好.     

地震地电阻率各向异性变化数值模拟

将APE模式中差应力与裂隙的演化理论与前期研究中建立的张量形式的各向异性电性模型相结合,推导出了裂隙演化参数(密度、孔压、纵横比、闭合角)与电导率关系的动态方程,用数值模拟方法研究了饱水岩石在水平向应力作用下电阻率的各向异性变化．并结合实验和观钡5结果,讨论了电阻率各向异性变化的可能机理。     

唐山地震地电阻率各向异性变化特征研究

依据唐山大震地电总结组汇编的1976年唐山7.8级地震地电观测资料(地电阻率)，定义了一个无量纲的量S来表征地电阻率的各向异性，计算了孕震过程的S值，分析研究了其变化特征．结果表明，唐山地震在孕育、发展和发生整个过程中存在地电阻率各向异性变化．其形态变化特征较为典型．S作为一新的地震前兆因子，与其它无量纲前兆因子结合使用，对地震综合分析预报研究具有应用价值．文中对孕震过程中S的变化特征给予了物理解释．      

受压岩石电阻率的方向性及其在地震预报中的应用

研究了受压岩石电阻率的方向性,结果表明,沿着压力方向岩石电阻率变化最小,垂直压力方向岩石电阻率变化最大,与压力方向成45°夹角的岩石电阻率变化居中。     

不同围压下岩石中泊松比的各向异性

由弹性波纵横波速比计算得到的泊松比,在利用地震波反演地下结构和物质组成时,可以提供比单纯地利用纵波或者横波波速更强的约束. 为了研究不同岩石中泊松比及其各向异性随围压的变化,选取19块典型的岩石样品,在不同围压下沿相互正交的3个方向同时测量纵、横波速度,并通过计算得到了泊松比及其各向异性. 结果表明,在大部分样品中泊松比各向异性与纵波速度各向异性有一定的相关性,但在有的样品中泊松比各向异性与纵波速度各向异性没有明显的关系,甚至表现出完全相反的变化规律. 由于泊松比也表现出很强的各向异性,在排除微裂隙的影响后有的仍可以达到30髎以上,在利用实际地震波传播数据通过泊松比反演地下物质结构时必须考虑其各向异性的影响.     

裂隙非均匀分布岩石中的电位及视电阻率计算

计算了在均匀高阻介质中含有低阻裂隙的岩石的电场分布，并由此推导出裂隙非均匀分布的岩石中视电阻率的计算公式．结果表明，裂隙的埋深、规模、走向（平行或垂直视电阻率测线）以及真电阻率等，对视电阻率的观测和计算结果都有不同程度的影响．本文结果对视电阻率法用于地震分析预报提供了一种有效的计算方法．      

不同围压下岩石中泊松比的各向异性

由弹性波纵横波速比计算得到的泊松比,在利用地震波反演地下结构和物质组成时,可以提供比单纯地利用纵波或者横波波速更强的约束. 为了研究不同岩石中泊松比及其各向异性随围压的变化,选取19块典型的岩石样品,在不同围压下沿相互正交的3个方向同时测量纵、横波速度,并通过计算得到了泊松比及其各向异性. 结果表明,在大部分样品中泊松比各向异性与纵波速度各向异性有一定的相关性,但在有的样品中泊松比各向异性与纵波速度各向异性没有明显的关系,甚至表现出完全相反的变化规律. 由于泊松比也表现出很强的各向异性,在排除微裂隙的影响后有的仍可以达到30髎以上,在利用实际地震波传播数据通过泊松比反演地下物质结构时必须考虑其各向异性的影响.     

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.     

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.     

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。     

忻州5.1级大同5.8级地震地电阻率异常分析

对大同、代县两台地电资料进行了处理分析，并用地电实用化攻关判别异常指标和经验公式检验，在1990年度报告中试预报：忻州──大同一带将发生6．0级左右地震。结果在1991年忻州、大同老震区相继发生了5．1级地震和5．8级地震。预报效果较好。