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.      

基于高分辨率钻孔应变仪的地震应变波观测研究进展

由于具有高灵敏度、观测频带宽、长期稳定性等优点,高分辨率钻孔应变仪日益成为当今地学界开展地壳长期形变观测的主流观测仪器之一,并逐渐应用到地震和火山事件等引起的高频地震应变波观测中.为了更好的推进地震应变波定量化观测技术的发展和应用,本文从基于高分辨率钻孔应变仪的地震应变波的高频采样观测实验、高分辨率钻孔应变仪的频响带宽...     

钻孔体应变仪在地震前兆观测中的理论和应用研究综述

一些地震发生前后,时常会观测到有别于正常地震波的前驱波信号,这些前驱波信号对于地震的预报和观测有重要的现实意义;钻孔应变观测是观测前驱波信号的重要手段,也是地震前兆观测与研究中不可或缺的主要技术,可以给出传统测震仪观测无法给出的信息;文章概述了当前钻孔体应变观测的原理和研究发展路径,并集中表述了其在实际预测中的重要研究成果;从研究实例上可以看出来,当前的钻孔应变观测结果和实际的地震发生状况存在一定的不确定性,回溯研究表明现在的观测结果还有很大的提升空间.     

分量式钻孔应变观测耦合系数的计算

根据双衬套钻孔应变观测力学模型,推导出平面应力作用下各分量应变观测中两个耦合系数(A、B)的计算公式,为进一步确定地壳应变场最大、最小主应变的数值及方向提供了必需的前提条件,对当前国内外开展的利用钻孔应变进行地震、火山和板块边界的观测研究具有一定积极意义.研究结果表明,A、B与用双环模型和复变函数法解算出的c(面应变响应因子)、d(剪应变响应因子)之间分别存在2倍的关系(c=2A,d=2B),并且二者绘制的曲线完全一致,c、d的物理含义分别是地壳岩石面应变与剪应变观测的井孔耦合系数.     

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.     

关于用密集钻孔应变台网监测强震前兆的若干问题

提出了地震前兆研究是地震预测研究的基础,其研究的对象是个案. 地震前兆研究受到的最大限制,是对个案的观测严重不足. 龙门山断裂带西南段仍然存在发生强震的危险性,应该不失时机地在那里建立密集的钻孔应变观测网. 四分量钻孔应变仪是我国发明的、 已经可以与地震仪和GPS相提并论的观测仪器. 对地震前兆研究而言,钻孔应变观测在理论和实践两方面都具有优越性. 本文认为: 钻孔应变观测点应该建在应力集中的构造部位; 应该在钻孔选点和仪器安装两方面采取措施以保证观测点建设的成功; 四分量钻孔应变观测最重要的是数据自洽; 钻孔应变观测不必追求很深; 观测点建设不必进行绝对应力测量.      

地震地球物理观测台网地应变数据集

作为地壳形变监测的一种手段,地应变观测可监测微尺度下的地表应变变化,其分辨率一般为10-9。目前地震地球物理观测台网在网运行的洞体应变观测台站有111个,分量钻孔应变观测站59个,钻孔体应变测站有68个,产出数据包括原始观测数据、台站预处理数据和产品数据,可为地震研究、地球动力学研究提供重要的数据支撑。     

分量钻孔应变潮汐因子各向异性研究

运用多分量的应变固体潮观测结果,可以计算出固体潮的主应变方向、主应力大小数值或剪切应变值,这些参数对研究地震触发、短临信息、断层活动和断层破裂等有重要意义.     

基于B/S的钻孔应变数据可视化分析平台

随着四分量钻孔应变观测数据的积累和观测可靠性的提升,提高钻孔应变观测数据的处理分析和可视效率是当前钻孔应变观测研究的重要任务。钻孔应变观测数据在超宽频带内具有高分辨率,使得钻孔应变观测对地震和地震预报研究具有重要意义。利用正应力花瓣图表示法来显示地应力的变化,不仅有助于定性分析台站所处地点的相对地应力变化,也可以定量读取在某时刻任一方向上观测到的正应力。本文通过这种方法与数据可视化技术结合,以图表数据结合地图展示作为平台主体,搭建了基于B/S体系结构的四分量钻孔应变数据可视化分析平台。该平台可以直观展示钻孔应变仪记录的地应力时空变化,实现钻孔应变数据的可视化分析与多用户共享访问。     

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。     

钻孔差应变仪观测的苏门答腊大地震激发的地球环型自由振荡

我们率先用钻孔应变仪观测资料研究了地球自由振荡. 泰安地震台有差应变和体应变两种钻孔应变观测仪器,都观测到2004年12月26日苏门答腊大地震激发的地球自由振荡. 体应变仪观测到地球的球型振荡,而差应变仪观测到地球的环型振荡. 两种观测还记录到环型振荡与球型振荡相互的耦合作用. 观测也记录到明显的一些振型的谱线分裂现象. 用直接观测到的高质量的环型振荡资料求解了0T8～0T19等主要振型的Q值. 根据两个方向的剪应变观测数据,求解了环型振荡的最大剪应变方向,发现这个方向是相当稳定的. 这种研究表明,高精度钻孔应变观测仪是一种理想的地壳形变观测仪器,可以为地球自由振荡研究提供更丰富的信息.     

用小波-超限率分析提取宁陕台汶川地震体应变异常

姑咱台观测的汶川地震应变异常变得越来越显著.同时,在龙门山断裂带的另一端,原来不好判别的宁陕台钻孔体应变观测异常也逐渐清晰起来.利用小波分解和改进的超限率分析方法,可以将细微的地震异常变化精细地提取出来.一般地,小波分解得到的某个带通信号,可以分为正常背景和异常"坏点"两部分.通过对这两部分界线划分的研究,找到了客观、惟一确定超限率分析的阈值的方法.分析结果表明:沿整个汶川地震发震构造带,应变异常影响范围比我们以前知道的大很多;特别是,这种异常变化明显受固体潮影响,这对进一步揭示其机制提供了新的重要线索.     

营口地震台分量钻孔应变(YRY、RZB)数据对比分析

营口地震台是全国钻孔应变观测台站中极少数同时拥有两台套分量钻孔应变同时运行的台站,两台仪器同时运行已4年多,观测资料基本完整。我们要以台站使用的预处理系统为基础,依据现有的观测资料进行对比观测分析,通过中国地震台网前兆管理系统和预处理系统对观测数据进行处理、分析和提取,并使用MAPSIS对观测数据进行进一步分析数据的自检和异常特性,查找一致性和区别,利用数学方法识别和提取,总结两种仪器的观测特征和异常信号区别,分析两套仪器的观测差异,从而提高观测质量和钻孔应变在地震监测中的重要作用。     

姑咱台的十年钻孔应变观测和汶川地震前兆异常

姑咱台的YRY-4型四元件钻孔应变仪是2006年底安装的,至今仍在正常工作,已经有十多年的分钟值观测数据.姑咱台的这种观测的高质量,首先体现在连续性上,除仪器本身的耐久性外,认真有效的运维管理是一个重要原因.这种高质量观测的另一个特点是稳定性,十年来耦合系数保持稳定,说明观测系统的稳定.这种观测数据保持了良好的自洽性,作为四元件钻孔应变观测,这是一项关键指标.所有这些指标(连续性、稳定性和自洽性),说明了观测技术和产出数据的可靠性.根据这十多年的可靠观测数据,得到两个重要认识:一个是这种仪器可以观测长期的构造应变速率,改变了过去对钻孔应变观测频响性能的认识,有助于对现今构造运动特别是地震断层现今活动性的研究;另一个是汶川地震前观测到的异常变化得到进一步确认,这为地震前兆研究提供了一个可靠的个案.不仅如此,姑咱台还进行了这种钻孔应变仪的高频观测实验,采样率达到每秒100次,与摆式地震仪相同.结果表明,这种应变仪在高频端的观测表现非常好.这为地震波研究提供了新手段.更重要的是,它说明这种钻孔应变观测是一个地球动力学的全频段观测技术.这种观测创造了一种可能性,就是将地震孕育以及发生的过程完整地记录下来:从趋势改变到蠕变,从慢地震到低频地震,从前震到主震,可以用这种四元件钻孔应变仪将所有各种变化全部记录下来.     

日本9.0级地震引起的应变阶分析

利用93个钻孔应变台站记录的日本9.0级地震的观测资料,计算出各个台站记录的面应变的应变阶,通过同震应变阶的张压性变化显示,日本9.0级地震可能对华东、华北和东北地区的影响以张性变化为主.利用稳定时段的观测资料进行理论固体潮标定,得到实际应变阶,利用同震应变阶分析中国大陆主要活动断裂可能受到日本9.0级地震的影响程度时...     

用钻孔应变观测研究北京地区活断层的现今活动

研究断层活动性的主要目的之一是了解地震危险性,与地震危险性最直接相关的是现今的断层活动情况.如果对当地断层分布和性质有比较清楚的了解,那么就可以根据位错理论用钻孔应变仪观测资料反演断层活动.用遗传算法进行这种反演可以在进行全局搜索的同时大大提高计算效率.北京地区的活断层研究程度比较高,同时有比较密集的钻孔应变观测台站.利用2003-2005年钻孔应变观测资料对北京地区活断层活动的初步尝试性反演表明,在此期间顺义-良乡断层北段和南口-孙河断层东南段的活动可能起主导作用,活动程度与小震活动有关系.     

首次直接观测到与理论预测一致的同震静态应力偏量变化——2016年4月7日山西原平ML4.7地震的钻孔L应变观测

地震会引起同震位移和应力场变化,造成现存各断层上的库仑应力变化量的增加或减小并影响后续地震风险,对于地震预测具有重要意义.现有的大量地震实例中,理论计算的同震位移场与GPS、InSAR等实测的同震位移吻合,间接证实了基于均匀理想弹性假定下可以使用半无限空间Okada公式计算与位移微分相关的同震应力变化.然而,由于地壳并非严格的均匀理想弹性介质,理论计算和直接测量的同震应力变化进行比较仍是一个重要的研究课题.中国对四分量钻孔应变仪的数百个地震同震阶变的研究,发现记录绝大多数阶变不能满足自检条件;美国板块边界观测(PBO)中数百个同震钻孔应变记录同样发现观测幅度与理论预期值相差甚多,可达一两个数量级,这成为国际钻孔应变观测中的一个未解难题.2016年4月7日山西原平发生ML4.7地震,该地震虽然不大,但原平钻孔应力台站距离震中仅19 km,得到了优质的同震阶变记录.本文以此展开研究,结果表明台站观测到的主应力方向和应力偏量大小,均与基于震源机制解的破裂模型的理论预计值很好吻合,这是首次实际观测到与理论计算预测基本一致的同震水平应力偏量变化,为利用库仑应力概念估计后续地震活动性提供了观测基础.然而,观测到的应力变化与理论计算值相差109 Pa的围压,本文也对其可能原因进行了探索,认为在探头、固结水泥和围岩三个可能影响观测的因素中,固结水泥影响可能性最大,并对今后工作提出了建议.     

贵阳台钻孔应变观测记震能力研究

使用2008～2011年Mw6.0以上地震目录资料,统计贵阳台钻孔应变观测资料记录同震效应情况,进行记震能力统计分析,给出了贵阳台钻孔应变观测的记震区域,创新性采用二元统计方法中的Logit模型对贵阳台钻孔应变记震能力进行统计预测.该方法可运用于其他形变观测项目记震能力(监测能力)的对比研究.     

应力连续观测与今后的地震预报研究：钻孔应力连续观测仪开发研究展望

引言 在预测地震发生方面,了解地震发生区域的应力状态是很重要的。但是,目前还无法进行应力连续观测。能够连续观测应变,但介质的弹性常数会造成变化量的差异,要获得与地震发生有直接关系的信息还不充分。这里,将介绍一下我们开发的应力连续观测仪,将其设置在深部钻孔中,持续积累观测数据,探讨应力连续观测将对今后地震预报研究发挥怎样的作用。     

滦县台YRY—2型钻孔应变仪两井孔固体潮观测的对比分析

本文介绍河北省滦县地震台两台YRY-2型钻孔应变仪的固体潮观测试验情况。对两口井的观测资料在数据处理过程中进行了多次调和分析计算。对不同方向的线应变及差应变观测资料进行了综合对比分析,结果表明:1.应变观测资料中含有较强的长趋势低频噪声和高频噪声,并且受气压的干扰明显。2.线应变受气压干扰比差应变高得多。3.两个井在各方向显示的主要潮汐波成份一致,为O_1、S_1,K_1、N_2、M_2、S_2波。4.经各种排除干扰方法的处理后,可得到较清晰的应变固体潮曲线和较为可信的应变固体潮调和分析结果。5.用一号井线应变计算出的差应变与二号井直接测到的差应变,两者的调和分析结果一致,两口井的固体潮观测起到了相互验证的作用。