通州台井下地电阻率测深初步分析

2020年7月12日唐山古冶 M_S5．1地震发生前,井下小极距地电阻率出现快速下降-折返的变化,变化形态、异常时长符合地电阻率孕震机理变化,但下降幅度远远小于地表大极距地电阻率孕震过程的变化幅度.因此,文章基于通州台地下电性结构和装置系统,采用数值分析方法,分析地表和井下小极距地电阻率的探测深度.结果表明,当底层电性变化区域介质电阻率发生某种减小时,通州台地表和井下小极距地电阻率装置系统地电阻率观测值会下降,下降的幅度随着深部介质电阻率变化区域上界面向上的扩展而增大.相比地表观测,井下小极距电阻率观测能更显著地接收到深部电阻率变化信号,对孕震有更强的反映能力.     

2017年精河MS6.6地震前地磁异常特征分析

2017年8月9精河发生M_S6.6地震,距震中300km范围内的温泉台、克拉玛依台、乌鲁木齐台捕捉到此次地震前的地磁异常信息,本文对此进行了分析和总结,结论如下：①地磁谐波振幅比反应了观测点深部电阻率变化,2016年呼图壁M_S6.2、此次精河M_S6.6地震均发生在克拉玛依台地磁谐波振幅比异常下降之后的转折和恢复阶段;②震前83天、21天沿北天山断裂带分布的地磁台站逐日比和加卸载响应比均成组出现超限的高值,且异常高值的空间分布与震中位置有一定关联;③全国大陆地磁台站震前34天出现低点位移突变分界线,且异常集中于震中附近。     

小极距井下地电阻率观测对地表环境影响的抑制分析——以北京地区台站为例

地震地电阻率是观测中强地震孕震过程中微变形或微破裂变化的方法之一。近年来发展起来的小极距井下地电阻率观测,不仅能够抑制地表环境干扰,还能够缓解地表地电阻率占地面积大的困扰。基于北京地区延庆台、平谷台和通州台小极距井下地电阻率观测,通过与同场地地表地电阻率对比观测和数值模拟计算,分析了地表铁质干扰、季节变化、降水和潜水等因素对地电阻率观测的影响。结果显示,与同场地地表地电阻率相比,小极距井下地电阻率对地表自然环境因素的影响有较好的抑制能力,增强了观测效能。     

2018年9月8日云南墨江5.9级地震预测回顾与资料论证

通过分析墨江5.9级地震前预测意见和预测资料,认为云南地区M≥5.5地震平静异常突出,M≥5.0地震连续间隔时间达200天以上,通海2次5.0级地震震级偏小是震前地震活动异常的显著特征;通海地震的指示意义、前兆异常M≥5.7地震中期和M≥5.0地震短临综合预测指标是判断地震短期可能性的主要依据;1900年以来,通海50km范围内M≥5.0地震后云南地区发生M≥5.0地震优势对应关系和GNSS表征的区域面应变变化特征为地点判定提供了线索。墨江5.9级地震的预测经验及资料的论证丰富了对地震孕育复杂性的认识,为震例积累了新的资料。     

2017年8月8日九寨沟MS7.0地震前成都台地磁谐波振幅比异常分析

2017年8月8日四川省九寨沟县发生M_S7.0地震,成都地震基准台距此次地震震中约255km,震前该台地磁谐波振幅比出现趋势性异常。对成都台GM4磁通门磁力仪秒数据进行谐波振幅比计算,结果显示,谐波振幅比在九寨沟M_S7.0地震前表现出下降—转折—恢复上升的异常变化形态,地震发生在异常恢复期,同时,异常表现出由长周期向短周期迁移、SN向与EW向变化不同步的特征,芦山M_S7.0地震前成都台地磁谐波振幅比亦呈现了相似的异常变化特征。     

2017—2019年松原地区4次中强地震前绥化台地电阻率异常分析

2017—2019年松原地区连续发生4次5级左右地震,在此期间距松原地区约220km的绥化地电阻率观测资料记录到了一定的异常变化。为分析震前异常与地震的关系,首先以三层水平层状模型计算了测区介质的影响系数分布,发现绥化地电阻率“夏高冬低”的反年变形态与测区的Q型电性结构有关;之后采用断层虚位错模式,以2018年松原M_S5.7地震的震源机制为例,计算了松原地区介质的变形特征,发现绥化台位于震前挤压变形增强区域,绥化地电阻率2个测道出现的下降回返变化与应力累积释放的变化形式一致;最后根据GPS数据推测,绥化台以西的地电阻率数据无显著异常,可能与东北地区的主压应变率自东向西逐渐减小有关。     

江宁台井下地电阻率变化初步分析

江宁台附近地铁可能对地电阻率观测的干扰较大，通过提取江宁台井下地电阻率夜间数据来分析其变化并探讨机理。结果表明：①江宁台井下地电阻率具备一定地表浅层抑制干扰能力，主要干扰源为地铁；②夜间1~3时数据突跳与地铁不定期维护有关；③井下地电阻率观测NS（AB=1000m）和NS（AB=200m）2018年10月开始出现快速下降变化后，江宁台周围地震强度明显增强，认为该变化与S340公路金属护栏无关；④井下地电阻率长趋势下降变化与周围深井水位变化一致，反映了周围区域应力调整的变化；⑤井下地电阻率观测EW（AB=200m）在安徽无为M_L 4.1地震前出现的"U"型变化与新建S340公路无关；⑥江宁台井下地电阻率共观测到5次"U"型变化，认为与地震有关的可能性较大。     

2017年8月8日四川九寨沟MS7.0地震前甘肃南部地区视应力变化

利用甘肃省区域台网提供的地震波形资料,计算甘肃南部地区2010年1月～2017年8月M_L≥2.0地震的视应力,分析九寨沟地震前甘南地区视应力的时空演化特征,所得结果如下：①M_L2.6～3.1、M_L2.0～2.5震级段地震视应力的空间分布具有较好的一致性,九寨沟M_S7.0地震前,距震中较近的川甘交界地区的舟曲、文县等地呈现出较为集中的视应力高值异常;②M_L2.0～2.5、M_L2.6～3.1地震的视应力在大区域范围内随时间的变化趋势有一定差异,M_L2.6～3.1地震视应力变化更为明显,在较大区域范围内表现为震前显著升高,而M_L2.0～2.5地震视应力则在震前一两年内开始下降;③随着区域划分范围向震中靠近,M_L2.0～2.5、M_L2.6～3.1地震视应力的变化逐渐趋于一致,至震中附近时,2个震级段视应力均表现为“震前几年长时间升高—临震前几个月下降”的同步变化。     

2020年7月12日唐山MS5.1地震前通州台井下地电阻率变化

通州地震台井下地电阻率观测于2019年11月完成建设,完成相关测试后于2020年投入实际观测。在2020年7月12日河北唐山M_S5.1地震前,地电阻率呈现出一定的变化,约从4月上旬开始NE和NW测道同步出现下降变化,6月中旬开始NW测道出现转折回升。EW测道同期存在一定的上升变化,但变化幅度约为NE测道幅度的1/4。此次地震的震源机制解为走滑型,最大主压应力方位为101°,与NE、NW和EW测道的夹角分别为70°、50°和10°。震前NE测道下降幅度最大,NW测道次之,EW测道变化幅度最小,符合实验结果和地震前地电阻率各向异性变化特征。     

基于断层虚位错模式讨论2008年汶川MS8.0地震前视电阻率变化

2008年汶川M_S8.0地震前,距震中450km范围内有7个视电阻率台站运行,震前记录到了不同形态和幅值的变化。本文采用断层虚位错模式,在模型中将汶川地震同震滑动位移按大小相等但方向相反的方式进行加载,计算震前产生这些同震位错所需积累的应力应变分布。计算结果表明：在100m深度,震前正应力和剪切应力主要积累区域位于龙门山断裂带两侧约100km范围内,最大应力变化量为0.5MPa;体应变积累区域与应力积累区域基本一致,最大应变值为10^-5,显示这些区域在震前存在较高的挤压应力应变积累,而在这些区域外,应力应变积累程度较低。成都台和江油台位于震前主要的应力应变挤压积累集中区域,视电阻率观测数据均为震前下降-准同震阶跃-震后回升,与震前应力应变积累-震后释放的变化形式一致,这2个台站震前的异常变化与汶川地震关系密切;而甘孜台、武都台、冕宁台、小庙台和天水台位于应力应变积累较弱的区域,其视电阻率变化与汶川地震的关联性较弱。     

新沂台前兆异常与射阳4.4级地震的关系及其预测、跟踪分析的研究

本文总结了射阳M_S 4.4地震前新沂台地电阻率、短水准资料的变化,认为:①在震前,新沂台地电阻率、短水准资料存在较为明显的地震异常;②前兆异常变化与预测地震的发震时刻、震级对应性较强。通过数据跟踪,认为造成预测地点错误的主要原因,是震前对地电阻率的对比分析结果认识不足以及对新沂台地电阻率N45°E向资料变化认识不足或错误。如能再结合测震学参数等资料进行综合分析,预测地点可能更为准确。     

强震前地电阻率异常的模糊识别

本文用模糊集从属函数方法,对1976年唐山7.8级地震和宁河河6.9级地震前华北地区20多个台站的地电阻率观测数据和1988年澜沧——耿马7.6级地震前腾冲台地电阻率观测数据以及1989年巴塘6.7级地震前甘孜台地电阻率观测数据进行了计算,共计处理5500多个数据,从中提取了中期趋势与短临异常,并对唐山地震前地电阻率异常进行了概略分析。     

Regional study of the anomalous change in apparent resistivity before the Tangshan earthquake (M=7.8, 1976) in China

Electrical resistivity measurements have been conducted as a possible means for obtaining precursory earthquake information. Before five great earthquakes (M>7,h<25 km) in China, the apparent resistivity _a showed systematic variations within a region 200 km from the epicenters. In particular, 9 stations in the Tangshan-Tianjin-Beijing region prior to the Tangshan earthquake (M=7.8,h=11 km, 27 July 1976) showed a consistent decrease of apparent resistivity around the epicenter, with a maximum resistivity change of 6% and a period of variation of 2–3 years. Simultaneous water table observations in this region showed a declining water table, and ground surface observations indicated a slight (5 mm) uplift in the epicenter region relative to its surroundings.In order to develop an explanation for the observed change of apparent resistivity associated with these great earthquakes, we have used Archie's Law to explore the effects of changes in rock porosity, water content and electrolyte resistivity on measured resistivity.Tentative conclusions of this study are as follows: (1) the apparent resistivity change is opposite to the effect expected from the simultaneous water table trend; (2) the dilatancy needed to give such resistivity variations (assuming Archie's Law holds) is much larger than that needed to explain the observed uplift (by 2–3 orders of magnitude); (3) salinity change in the pore electrolyte is a possible explanation for the variation in resistivity: an increase in the salinity would cause a proportional decrease in resistivity; the data needed to test this hypothesis, however, are lacking; and (4) the effect of changing geometry of rock pores or cracks due to pressure solution may provide an explanation for the decrease in apparent resistivity; it is different in nature from the effect of a volume change in response to stress although the geometry change is also closely related to the stress change.     

Strain-geoelectric resistivity precursor and the virtual dislocation model to the Tangshan earthquake

The complete records of geoelectric resistivity before two earthquakes were analyzed, including 16 stations within 240 km around the Tangshan earthquake and 2 stations within 50–60 km from theM6.1 Datong earthquake. By eliminating various disturbances in the records and realizing the precursory anomalies to be reliable, the authors studied the distribution of the geoelectric precursor field, which proves to be physically related to the earthquake source stress field. Comparision of the sign distribution of coseismic resistivity changes with the solution of earthquake source mechanism indicates that, the coseismic resistivity changes are of opposite sign but similar spatial distribution with respect to the corresponding resistivity precursor changes. Therefore, from the resistivity observations we are of the opinion that the Tangshan earthquake is an elastic rebound process. A virtual dislocation model of geoelectric precursor for the Tangshan earthquake is proposed, in which the geoelectric precursors are supposed to be caused by the strain accumulation due to a virtual dislocation, which is opposite in sign to the actual slip taking place at the earthquake occurrence. Taking into account of the non-linear characteristics of the amplification factorK=(Δρ/ρ)/ɛ in a range of 10⁻⁷–10⁻⁵ strain changes, the theoretical distribution of geoelectric precursors for the Tangshan earthquake was calculated based on the theory of fracture mechanics and reasonably selected dislocation parameters. The results show that the semi-quantitative theoretical values are in good agreement with the observed, suggesting that the virtual dislocation model of the geoelectric precursor is appropriate to the Tangshan earthquake. Contribution No. 96A0023, Institute of Geophysics, SSB, China. This work was supported by the National Natural Science Foundation of China and the Science and Technology Department of SSB.     

地电阻率的分数维结构

利用重建动力学相空间的方法，对唐山地震前后其周围几个台站及山丹地电台１９９０年的地电阻率观测资料进行了关联分维、李雅普诺夫指数及复杂度的计算，结果表明，地电阻率时间序列具有分维结构，在正常情况下，其吸引子维数在２．５左右。由复杂度的计算结果得知，地电阻率变化远比其它已知的标准奇怪吸引子复杂。     

2017年3月27日漾濞5.1级地震前后气枪震源观测走时数据的变化

以2017年3月27日漾濞5.1级地震为例,根据区域特性和信噪比要求,选取数据较为完整的6个台站记录的2017年1月1日～6月6日期间的宾川地震信号发射台气枪震源波形资料,采用互相关检测技术提取6个台站各自稳定震相的走时数据,并对漾濞5.1级地震前后走时数据的变化情况进行分析。结果表明,漾濞5.1级地震前后6个台站各自稳定震相存在较为明显的走时变化,且短期内走时变化具有较好的同步性,相关台站异常幅度大小和异常出现时间存在细小差异。地震发生前,6个台站走时低值异常过程明显,以YUL台最为显著。地震发生前后走时变化形态特征为双“V”型,漾濞5.1级地震发生在第1个“V”型末端。地震发生后,不同方位相关台站受地震的影响程度不同,走时波动大小存在差异。     

地震监测中的电阻率层析技术

将电阻率层析技术应用于地震监测,由视电阻率值重建出介质的真电阻率图像,取得了较好效果.在宝坻台和昌黎台设立的两个试验点上于1998年4月14日ML5.0和ML4.4唐山两次地震前的6天左右层析图像出现了明显的异常变化:宝坻台的电阻率图像一改通常的在平稳背景上叠加小量随机变化的特点,出现了一种有序性特征的新图样;昌黎台也出现了反差加大、高低阻区集中分布的有序性特征.上述异常图样均在震后消失.层析图像在震前出现的熵值降低可能是这次地震活动的前兆.地层导电结构和孔隙度的变化,是引起电阻率异常的直接原因.研究表明,常规的单一极距的视电阻率测量之所以对真电阻率的变化不敏感且丧失空间分辨能力,是由于该物理量同时具有积分值和位函数这两个固有特征所决定的.在地震监测中,改造现行观测系统,引入层析成像,是发展技术的方向.