1、用鉆孔應變觀測研究地震邱澤華2009年4月. 北京1觀測對象我們觀測的是地表的應變變化。雖然探頭是位于地下，但是那只是為了避免地表的干擾。 為了與GPS和InSAR等其它觀測相匹配，也為了便于使用常用的地面位錯理論等數學工具，探頭一定要盡量位于比較淺的（而不是比較深）的地方，以便近似代表地表的情況。 2美國的PBO項目3美國的PBO項目4日本：東海南關東地區氣象廳實施捕捉地震前兆現象1976-198131個體應變儀深度：50300m 5Strain record of a slow earthquake sequence, 1978Strain measurements by A. Linde

2、, I.S. Sacks, J.A. Snoke, and S. Suyehiro at three borehole strainmeters in southern-central Honshu recorded a major, slow earthquake sequence following the magnitude 7 Izu-Oshima earthquake of January 14, 1978. The discontinuity represents the time of the main shock. Slow slip produced strain chang

3、es evident over the next hour. Aftershocks as large as magnitude 5.8 resulted from stress distribution due to the slow earthquake. 6慢地震例一臺Sacks-Evertson體應變儀（SRL DIL）和一臺Gladwin張量應變儀（SJT）1992年12月在美國圣安德列斯斷層上同時觀測到的慢地震應變變化。圖中標注了地震及其大小。 7慢地震例8中國鉆孔應變觀測臺網的現狀體應變臺站分布9中國鉆孔應變觀測臺網的現狀四分量應變臺站分布10中國鉆孔應變觀測臺網的現狀重點研究的

4、問題實地標定問題映震能力問題同震應力觸發問題斷層活動性問題地球自由振蕩問題地震前驅波問題氣壓干擾問題地震前兆問題11鉆孔應變觀測的發展方向在強震帶上建大量觀測點增加土層測點增加遙測點12在強震帶上建大量觀測點13在強震帶上建大量觀測點14增加土層測點15增加土層測點16增加土層測點17增加土層測點18增加遙測點臺站模式：要充分利用現有的臺站還要認識到這種模式今后難以大規模推廣技術上沒有問題管理上存在問題如何保護？如何維護？19地殼活動綜合觀測裝置（示意圖）20我們記錄的是什么？四分量鉆孔應變儀觀測的是地表附近一點的水平應變變化。但是其直接記錄并非應變變化，而是鉆孔井壁的徑向相對位移。因為觀測的

5、是變化，所以標定和應變換算都要用增量。 21我們記錄的是什么？我們觀測的物理量滿足的公式：應變滿足的公式： 通常情況是，A小于1/2而B大于1/2，這是由于探頭的套筒截面不容易發生面積的改變，但是其形狀很容易改變。 22我們記錄的是什么？鉆孔應變觀測的實地標定問題有二層涵義：在第一個層面上，可以認為實地標定是相對室內標定而言的，是對儀器（元件）靈敏度的標定，稱為相對標定；在第二個層面上，由測值換算出孔徑相對變化以后，還要利用理論固體潮等依據對與鉆孔周圍介質的彈性有關的參數進行標定，稱為絕對標定。應根據互檢條件先進行實地相對標定，然后用理論固體潮進行實地絕對標定，才能進行應變換算，給出可作為應變

6、變化使用的數據。23相對實地標定（i1，2，3，4） Si = Ki Ri （i1，2，3，4） 24相對實地標定姑咱臺的相對標定結果25相對實地標定相對標定前相對標定后26絕對實地標定27絕對實地標定計算A：計算B：28絕對實地標定姑咱臺絕對標定結果29絕對實地標定面應變30應變換算對于任意三個方向的應變觀測值Si（i=1,2,3），有31應變換算對于夾角為45度的應變觀測值Si（i=1,2,3），有32應變換算因為四分量鉆孔應變儀有四個元件，所以可以得到四組應變變化計算結果。雖然理論上四組結果應該基本相等，但是實際上還是有一定出入。這多少令人感到疑惑。為解決這個問題，我們提出了一種綜合而具

7、有對稱性的計算方法。 33應變換算令有需要注意的是，這種主應變表示是不能用來進行簡單應變疊加的。一般地講，相同方向的應變變化才能疊加。 34應變換算地理座標表示可以進行線性疊加 主應變計算公式35應變換算工程表示可以進行線性疊加 主應變計算公式36應變換算姑咱臺的應變換算37判別地震前兆的三個準則準則1：有正常背景準則2：非干擾影響準則3：與地震相關這是符合常識的準則，更是大量實踐和經驗的總結。38判別地震前兆的三個準則準則3：與地震相關（震后總結）震前：越趨近地震發生異常越強烈。地震孕育是一個逐漸成熟的過程。震時：地震時的變化顯著大于地震前兆變化。如果地震發生時觀測不到明顯變化，所謂的震前異

8、常就不大可能與地震孕育過程相關。震后：異常變化震后衰減。震后總結至關重要。目前得到的可靠的前兆現象目前仍然十分缺少，這是地震預報不準的重要原因。39四、汶川地震附近臺網情況對異常現象的錯誤判斷姑咱臺觀測的地震前兆與唐山地震前兆異常對比40附近臺網情況41姑咱臺觀測的地震前兆正常異常據池順良報告42The recordings of Guza stationDec. 1, 2006 Feb. 24, 2009 池順良， The anomaly is suggested by Chi et al, 200943More enlargements44High-pass signals of the

9、strainscut-off period:128min45High-pass signals of the strainscut-off period:128min46Comparison of Long-term, anomalous and coseismic changes of the strains47Overrun Rate changes of high-pass signals48Band-pass signals: S0=S1+S2+S3+S449Overrun Rate changes: S0=S1+S2+S3+S450Band-pass signals: S1-S351Overrun Rate changes: S1-S252Band-pass signals: S2-S453Overrun Rate changes: S2-S454物理機制觀測異常的統計特征與巖石破裂前的聲發射現象相同55與唐山地震前兆異常對比56與唐山地震前兆異常對比57與唐山地震前兆異常對比58謝謝！59姑咱臺觀測的地震前兆60姑咱臺觀測