地电阻率多极距观测系统及试验研究

目前, 我国用于地震前兆监测的地电阻率观测系统大部分都是单一极距的, 这种观测方法在实际观测中普遍存在着地电阻率季节性变化的现象, 这种季节性变化与地震异常变化一起叠加在观测值中, 给地震异常的识别和判定带来了一定困难。 而解决这一问题的有效途径就是进行地电阻率的多极距观测。 本文介绍了采用ZD8MI电阻率多极距观测系统在山丹地震台的试验观测情况, 该系统是最新研制的、 专用于地震前兆监测的地电阻率多极距观测系统。 一年多的台站试验观测和反演结果表明, 浅层电阻率的变化相对较大, 而深层的相对变化较小, 因此利用多极距观测系统进行不同层位的地电阻率观测, 对排除干扰和识别地震前兆信息显得尤为重要, 是地电阻率观测技术发展的一个趋势。     

利用大样本岩石破裂实验模拟扩容-扩散孕震模式的某些结果(一)s

用采自现场的500 mm500 mm1 000 mm的天然灰岩,在注水条件下模拟扩容-扩散(D-D)孕震模式,并以多种监测手段追踪受载岩石样品从变形、微裂到大破裂全过程有关的物理场的时空演化特征．分析视电阻率结果表明:① 受载岩石从微裂到大破裂全过程与电阻率前兆的时空演化进程基本吻合;② 电阻率前兆的时间进程具有阶段性,空间分布具有差异性;③ 岩石大破裂前观测到明显的趋势异常和短期前兆,并发现部分似可被确认为临震异常的电阻率前兆．电阻率的变化和分布特征似乎显示了与岩石样品受载过程的膨胀现象有某种内在联系．但未找到岩石膨胀的直接证据．最后,从理论上探讨了受载岩石样品电阻率变化的机理．      

地震地电阻率观测改进方法研究电测井技术的移植应用与数值模型分析

现有的地震地电阻率观测系统需要较大的环境保护区（2——5km2）．随着各地的经济发展,地电观测的环境受到越来越大的影响,造成部分台站连续多年的地电前兆观测受到严重的干扰．为了减小观测环境保护区范围,有效地抑制来自地面的观测环境改变及城市地铁、轻轨运行时漏电产生的干扰,提出了将三侧向石油电测井技术移植到地震地电阻率前兆监测领域,以提高地电前兆观测的抗干扰能力和前兆信息的监测能力．电测井有限元数值模型的计算结果表明,该方法可有效测量出地层的电阻率变化,对来自地表的干扰有较强抑制能力．分析还表明,该方法可有效抑制来自轻轨、地铁的漏电干扰．      

PS100型IP到端可控源高精度大地电测仪系统——CDMA技术首次在地电阻率测量中的应用

CDMA技术首次应用到地电阻率测量,在强电磁干扰环境下实现微弱电信号的检测和高精度测量.设计并实现了直接用标准电阻标定地电仪的方法并可对仪器的抗干扰能力进行测定.仪器已在地震前兆监测、石油开发中得到实际使用,实现在野外恶劣的测量环境下（信噪比20 dB）取得0.1%的测量精度.     

唐山、松潘地震前视电阻率短临异常图象重现性

本文介绍了昌黎、武都两个地电台记录到的1976年唐山7.8级和松潘7.2级地震前视电阻率的短临变化特征。两个台站附近的地质、地电条件及台址基岩岩性均不相同,但在震前观测到的视电阻率曲线的变化都很相似,尤其是短临变化,无论是起始时间还是其变化率都比较一致。两次强震前观测到的视电阻率变化与岩石样品破裂实验的结果比较一致。事实表明,上述台站观测到的视电阻率短临前兆是真实的和可靠的。利用电阻率前兆手段,可以为预报类似唐山、松潘地震的无前震类型强震,提供临震前兆信息。     

唐山、松潘地震前视电阻率短临异常图象重现性

本文介绍了昌黎、武都两个地电台记录到的1976年唐山7.8级和松潘7.2级地震前视电阻率的短临变化特征。两个台站附近的地质、地电条件及台址基岩岩性均不相同,但在震前观测到的视电阻率曲线的变化都很相似,尤其是短临变化,无论是起始时间还是其变化率都比较一致。两次强震前观测到的视电阻率变化与岩石样品破裂实验的结果比较一致。事实表明,上述台站观测到的视电阻率短临前兆是真实的和可靠的。利用电阻率前兆手段,可以为预报类似唐山、松潘地震的无前震类型强震,提供临震前兆信息。     

地电实验的电阻率变化形态特征

在地震预报研究中,地电阻率变化形态被作为地震预报的一种前兆手段.迄今为止,国内外已经做了许多不同加载方式的室内和室外岩石或样品的电阻率变化实验,积累了相当丰富的承载岩石或样品的电阻率变化资料.本文介绍部分不相似的实验结果,以促使此项研究进一步深入发展.     

受载条件下大型灰岩样品的电阻率前兆特征

用实验方法研究了500mm×500mm×1000mm的大型天然灰岩样品从微裂到大破裂的电阻率前兆特征,对资料的初步分析表明:(1)电阻率异常的时空演化进程与岩石从受力、变形到破坏的整个过程密切相关;(2)电阻率异常的空间分布具有差异性,时间演化具有阶段性;(3)在整个加载过程中电阻率变化有明显的“趋势”异常,岩石大破裂前观测到了“短期”前兆和“临震”突变。这些实验结果为大地震前野外地电阻率法观测资料的物理解释提供了实验依据。最后,利用所观测到的电阻率前兆特征对受载条件下灰岩样品的变形破坏过程进行了初步讨论。     

树干水分分布及运移的高密度电阻率成像法时空监测

在砍伐树干周围四个特定高度环形布置一定数量的金属电极,测定了对应横截面上各点视电阻率,再利用有限元反演计算,获得了树干各截面上电阻率的空间分布图像.由于树干内的水分含量和对应部分的导电特性密切相关,可以从得到的电阻率平面分布图上反映出树木内水分含量的空间分布和动态变化特征.结果表明,树干横截面上电阻率的空间分布呈现一系列的同心圆结构,且从核心部到外边缘的韧皮部电阻率有一个减小的趋势,说明截面内树木水分的含量沿径向向外有逐渐递增的趋势.时间变化过程中,各监测截面上的电阻率的分布和变化基本反映了截面水分的流逝过程,表明高密度电阻率成像法动态监测树干水分分布及变化是可行的.     

1989年洛马普列塔地震与地球应变潮汐振幅:一次不成功的伴随变化研究

1989年洛马普列塔地震提供了一个检验某些设想的机会,这种设想认为地震前可能会出现固体潮应变幅度的变化。这种变化已被当作测定孕震带中弹性参数的前兆性变化的有效方法而提出来。我们分析了位于震中40公里内和破裂带南端约10公里内的两套钻孔应变仪连续运行所得的数据。一份关于其中部分数据的初步报告错误地推断,在地震前的一年内曾发生过重要的潮汐导纳变化。现在我们不能确定M_2和 O_1波潮汐幅度中的任何前兆性变化,并推测杨氏模量的任何大尺度的改变都必定在2%以内。如果这些结果带有普遍性的话,我们断定,地震前弹性材料特性的这种变化不会发生在未来震源区的整个实体内。此类固体潮幅度的变化不能视为有实用价值的地震前兆。     

用地电阻率探测和监测滑坡体实验

实验采用高密度电阻率方法探测滑坡体的电性结构, 用电阻率变化各向异性方法监测滑坡体的主破裂扩展方向和速率. 实验结果为: ① 电性结构探测实验, 验证了部分原勘测的滑坡体的蠕变体边界和地下水层的深度和厚度, 以及上层介质的性质. 证明滑动带富含地下水层; ② 用电阻率变化各向异性监测实验确定的测点主破裂扩展方向, 与滑坡体GPS位移推断的破裂带方向吻合, 且电阻率变化各向异性系数的变化速率与钻孔倾斜仪测量的滑坡体深部位移变化的速率相应.      

四川大足-福建泉州深部地电特征

根据四川大足-福建泉州剖面的大地电磁测深结果,划分了低阻的中新生界、高阻的三叠系-古生界以及相对低阻的浅变质的元古界板溪群等;了解了一些岩体的底界深度,推断沅麻盆地5 km以下出现岩脉群. 武陵山重力梯度带附近,中下地壳至上地幔岩石层有很高的电阻率,它和梯度带的形成有关.华南褶皱系普遍存在壳内高导层,它和爆破地震所反映的壳内低速层的位置相近. 深部电性证明,华蓥山断裂带、茶陵断裂带和福安-南靖断裂带等是深、大断裂带. 上地幔岩石层在横向上具有不同的电阻率.软流层深度自西向东由120-150kin变化到76km,衡阳以东最深可达240km. 由软流层变化及断裂分布,认为扬子准地台和华南褶皱系两大构造单元的分界位于茶陵-永兴断裂附近.     

大同6.1级地震前地磁异常研究

大同6.1级地震前,地磁前兆异常在时间、空间和强度等方面沿一定构造部位展现出有规律的分布。其中日变低点位移异常分界线沿燕山阴山断裂带、太行山山前断裂带、秦岭褶断带和南北地震带形成一个闭合圈。地磁流动磁测、地电、形变、水化学、地下水和地应力等前兆异常在两个条带上——北京以西至呼和浩特与北京以南至邯郸一带明显地呈条状分布。这些异常密集的地带恰好是日变低点位移分界线所通过的燕山带和太行山山前断裂带的一部分地段。而远离分界线所通过的那部分地段的前兆异常明显地减弱。这种情况表明被某些地质构造带分隔开来的地壳块体,在地震前可能发生一定程度的运动,致使某些构造带内的介质发生物理性质的变化。此外,大同地震前,这些前兆异常在时间序列上显示出具有中、短、临的前兆特点。     

短水准、短基线测量与道孚地震

鲜水河断裂带内早期布设的跨断层短水准、短基线测量场地资料揭示了带内鲜水河断层在大震发生前后一段时间内的活动特征，在道孚1981年1月6.9级地震之前，该断层曾有一次由加速到反向的活动过程，这个活动过程可视为是道孚1981年1月6.9级地震的短期前兆信息。     

强地震附近电阻率对称四极观测的探测深度

针对我国地震监测预报中固定地点和固定观测装置及参数的视电阻率观测,给出了半空间倾斜各向异性介质中电阻率对称四极观测的理论探测深度,研究了地震前兆信息的检测深度问题,得到：(1)在强地震、孕震晚期阶段,在震中区及附近可检测到地壳近地表较深部介质的电阻率变化,其深度大于或远大于均匀介质之;(2)震级、震中距、观测方向不同或在不同的孕震阶段,探测深度存在差异,甚至存在大的差异,且是动态变化的.并依据理论探测深度讨论了地震视电阻率前兆变化的复杂性、地电台址电性条件等问题.     

大型花岗岩标本缓慢膨胀破裂过程中电阻率和声发射前兆特征的实验研究

本文重点研究了在膨胀力源作用下,大尺度花岗岩标本缓慢破裂过程中的电阻率和声发射前兆特征。实验结果表明,在岩石破裂过程申不仅观测到了电阻率的长趋势变化和短临异常,而且观测到了清晰的破裂前兆。在大破裂发生之前数小时观测到了电阻率的突变异常。实验中还记录到了声发射现象,其开始的时间较电阻率稍晚,初始破裂和主破裂时的声发射现象有其各自的特殊性。     

水对岩石变形过程中电阻率变化的影响

实验研究表明: 在变形破坏过程中, 干燥砂岩电阻率略有下降, 变化幅度小; 少量含水的砂岩电阻率下降幅度大; 含水量多的砂岩电阻率有下降-上升-下降的变化, 变化幅度又小;而完全水饱和的砂岩除初期电阻率有所下降外, 变化更小。更精确的观察表明: 干燥砂岩, 破裂前电阻率有升高的迹象; 少量含水的样品, 破裂前电阻率单调下降; 含水量较多和水饱和的样品, 破裂前电阻率有先升高后降低的变化。这些有可能给出中短期前兆特征的提示。对电阻率变化的机理给出了解释。     

九寨沟M_S7.0地震地电阻率变化时空演化分析

本文应用归一化变化速率(NVRM)方法,研究了2017年九寨沟M_S7.0地震周边800km范围内25个地电阻率台站2012—2018年的连续观测数据,分析了震中区周围的地电阻率时、空演化过程.结果显示:(1)25个台站中共有14个台站在震前出现了地电阻率变化,结合本次地震震源机制等分析其时空变化,认为邻近地震破裂带的临夏、通渭、武都和宝鸡台地电阻率在震前出现了下降—折返回升型的变化,符合前人已总结的强地震前地电阻率的变化过程.(2)地震发生前震中区周围大区域内出现了地电阻率负异常变化,且以震中区为中心呈条带分布,异常区的长轴方向与地震断裂带走向或地震烈度分布的长轴方向几乎垂直,与地震主压应力轴方向吻合.本文认为九寨沟M_S7.0强震发生之前,震中区周围出现的区域性地电阻率异常空间丛集现象是很好的中期和短临前兆;地电阻率震前异常动态演化、各向异性等特征对认识本次强震发震断层活动以及震源区应力场分布有启示意义.     

试论大地电磁测深法在地震前兆探索中的进一步应用

从大地电磁测深理论分析和实际资料数字试验出发,我们探讨了有关提高大地电磁测深法监测深部电性变化前兆效能的某些问题.研究结果表明,在所定义的几种大地电磁视电阻率中,尚未加以利用的阻抗实部视电阻率具有某些独特的优点,可能成为监测深部电性变化的一个较好的参数指标;应根据各记录道误差的分配,计算过程误差的传播和累加对不同大地电磁响应函数产生不同的影响,选择相对精度较高的参数作为主要监测参量;而识别深部电性变化的多参数综合判别方法应是基本的分析方法.实际观测到的反映地震前兆的某些大地电磁资料证实了上述论证.      

白龙江流域新构造断裂带岩层物性综合研究

白龙江流域属于青藏高原东北部新构造活动区,发生过甘肃舟曲2010年8.8泥石流灾害和甘肃岷县2013年7.22的6.6级地震,新构造常沿原大断裂带重新活动,断裂带结构复杂,宽度较大,并在岩层电阻率和地震波速度等物性上与围岩有差异,采用高密度电法和地震折射层析成像等综合方法,探测结果表现为破碎带上伏第四系厚度增大,破碎带由于裂隙发育,张性裂隙充填地下水后呈现低电阻率特征,但是岩层地震波速度与围岩变化不大.对于老断裂带在较长时间演化历史下裂隙带沉积充填胶结物,愈合断裂带电阻率和地震波速度与围岩差异不明显,采用综合物探方法是研究新构造断裂带有效手段.