基于照明分析和偏移成像实验的主动震源探测系统设计——以朱溪矿区为例

为了探讨利用绿色环保的非炸药主动震源技术勘查我国西部、南部复杂山地深部矿产资源的可行性,并提出可行的探测方案,以景德镇朱溪矿区为例开展了基于照明分析和叠前深度域偏移成像实验的主动源地震探测系统设计研究。在现场踏勘和充分收集地质、钻探成果的基础上,根据矿区42号线钻孔联合剖面和相应的岩石物性测量成果建立了地球物理模型。由于后续地震数据采集工作主要利用单分量纵波检波器开展,在地震波的数值模拟方面选用了粘声波方程;工区崎岖地表所带来的不规则自由表面问题则通过Acoustic-Elastic boundary Approach(AEA)方案解决。进行了震源-检波器组双向照明分析,以及高信噪比(20db)和低信噪比(6db)两种情况下的地震波叠前深度域逆时偏移成像实验。研究结果表明,通过合理布设较为密集的主动震源激发-接收系统,采用环境友好的非炸药主动震源技术可以查明目标区地下主要地层,和断层、逆掩推覆体等主要控矿构造的空间展布。后续实际的地震数据采集工作在本次研究的基础上开展,取得的朱溪矿区第一手非炸药震源绿色勘查成像剖面证明了本次研究所提出的探测方案是可行的和有效的。通过不断完善技术体系,非炸药主动震源技术有望为我国深部矿产资源勘探、隐伏断裂勘查、城市地下空间探测等研究领域提供一种环保、高效的技术手段。本次研究所采用的基于照明分析和偏移成像实验的复杂山地主动震源探测系统设计、论证方法值得进一步研究和推广。

建立地震发射台的建议

目前地球上有成千上万个地震台,但它们都是接收地震波的地震台。建议建立一种新型的地震台,这种地震台用人工的方法不断地向外发射地震波,照亮需要研究地区的地下结构,研究特定的科学问题。建立地震发射台的核心问题是选择合适的人工震源,近年来出现的绿色环保震源,以及现代信息处理技术的发展,使得建立照亮10万km2(深至Moho面)地区地下结构的地震发射台已经完全是可能的。

“十一·五”期间中国重大地震灾害预测预警和防治对策

地震灾害曾经对我国的国民经济与社会发展造成巨大的破坏。地震事件已经成为影响公共安全的重要问题。提高地震灾害预测预警科学技术水平、加强房屋的抗震能力和地震应急能力、强化救灾物资储备基本建设是"十一·五"期间我国应对重大地震灾害的基本对策。

华北地震台阵探测计划

计划利用华北地区的宽频带数字地震观测台网和密集布设的数百个流动地震台组成的地震台阵,在渤海湾内利用气枪作为主动探测震源,依托正在发展的编码地震探测新技术,辅以陆地“人工爆炸震源”和天然地震,进行高精度海陆联合地震探测,深入了解华北地区的深部精细结构,监测深部介质物性随时间的变化,研究板块内部构造活动和岩石圈的演化,探索地震预测新途径。

地理信息系统在地震破坏和损失评估中的应用

首先简要介绍了地理信息系统（ＧＩＳ）的有关内容；接着对近年来ＧＩＳ在地震损失评估方面的应用进行了综述，着重讨论了基于ＧＩＳ进行区域地震破坏和损失分析的各种步骤；最后对近期编制完成的全球地震危险和损失评估的ＧＩＳ应用软件ＷｏｒｌｄＲｉｓｋ做了系统介绍．

地震雷达

利用绿色、环保的人工震源,主动向地下发射地震波,构建地震雷达,实现大范围的地下探测,是地球科学的一个前沿课题.最早,探测地球内部利用的是天然地震产生的地震波,这是因为天然地震释放的能量大,一次天然地震释放的能量相当于万吨级炸药.几千公里远处仍可以接收到信噪比大于1的地震波信号,但天然地震发生频度低和震源位置定位精度低限制了利用天然地震进行地下探测的精度;后来,利用人工源的地震勘探得到迅速的发展,探测精度明显提高,但受到人工源能量的限制,探测的空间尺度有限;今天,以小当量激发实现大尺度探测是发展地震雷达的一个关键问题,是将地震波理论和现代信息科学相结合的一个新的领域.发展人工震源的编码和接收信号的解码等理论和技术,可以从电磁波雷达在过去半个世纪所经过的道路得到许多借鉴和启发.可以预期,地震雷达的发展将会对观测地震学带来全面的影响.

人类活动、自然灾害和活动构造研究

人类活动是生物圈中最重要的活动之一。半个世纪以来，人类活动的重要特征就是人口的城市化。地球的岩石圈、水圈、气圈不断变化，其中许多剧烈的变化，表现为自然灾害，严重影响生态环境，对人类形成威胁。随着经济发展和人口的城市化，这种人类活动和生态环境的相互作用越来越紧密，自然灾害越来越严重。本文利用ＧＤＰ作为人类活动的度量，定量地分析了人类活动和自然灾害的关系。另外强调，活动构造作为第四纪地质学研究的一部分，是了解环境演变和灾害发生机理的地学基础，将成为十分活跃的新研究领域。

中国的海啸灾害

从海啸的物理和发生条件分析了中国海啸的危险性:渤海、黄海和东海发生本地海啸的可能性很小;中国东部沿海受来自太平洋方面海啸的影响也很小;对中国东南沿海有较大影响的海啸发源地主要在南方,它们是菲律宾西侧的大地震、印度尼西亚巽他海峡的火山喷发以及中国南海的大型海底滑坡。虽然中国的海岸受海啸影响的可能性不大,但对于浪高5 m的2级海啸而言,受到威胁的沿海地区的GDP占全国近1/4。从成灾的角度来看,小海啸大灾难的情况是有可能的。

减轻地震灾害

回顾了过去 4年来中国在减轻地震灾害方面的研究进展 .地震灾害定量化的研究结果表明 ,随着社会经济的发展和人口城市化的加快 ,地震造成的灾害将越来越严重 .减轻地震灾害的研究 ,出现了一些新的趋势 :从研究地震危险性向研究地震危害性的过渡 ;从研究工程灾害向研究社会灾害的过渡 ;以及发展了以社区为中心的减灾体系 .

地震波雷达研究展望:用人工震源探测大陆地壳结构

综述了地震波雷达三个方面的研究进展:将20世纪后20年发展起来的海洋气枪技术向大陆的移植;电磁波雷达理论和信息处理技术向地震学的应用;新型地震台阵观测技术的出现.我们进行的野外实验表明,建立照亮105km2大陆地区地下结构(深至Moho面)的地震波雷达已经具备了可能性.

设立“地下明灯研究计划”的建议

20世纪末,空间对地观测技术的发展,获得了地球表面清晰的图像,使人们可以实时地观测地球水圈和大气圈的结构、状态和运动过程,及其与生物圈的相互作用,这是地球系统科学革命性的进展。介绍的“地下明灯研究计划”,其目标是获得地球内部不同深度情况下不同尺度的图像,这些图像是新型的地球内部“三维地图”,它将完善和改变我们对大陆动力学、岩石圈结构和状态的认识。

变形过程中岩石P波速度场的空间变化

在一次地震之前,在不同观测点测量岩石中弹性波速度,经常得到不同的结果.这一现象提示我们:岩石破坏前,其物理性质的变化在空间上的分布是不均匀的,破坏前兆的获得应该建立在对岩石性质的空间分布,即对物理场分析的基础上。 本实验观测了岩石样品在单轴压缩下,P波走时空间分布变化的全过程.实验表明:在岩石的破坏过程中,岩性的空间分布具有同步性变化的中长期前兆和差异性变化的短期前兆的特点.在岩石接近破坏时,岩性的变化表现出严重的不均匀性.岩石的整个破坏过程可以看成岩石的物性分布是由无序向有序的演化,即是一个熵减小的过程.

印尼地震海啸及其相关的地球物理现象

地震海啸的产生是地球表面固体层和流体层相互作用的结果.本文介绍了这种相互作用的物理过程,讨论了海啸的大小、能量、传播速度,展示了与印尼地震相关的地球物理现象,指出:建立早期预警系统是减少海啸灾害的重要措施,目前的预警系统虚报率很高的问题,仍需要通过加强地球表层系统相互作用的研究来解决,这是地球科学家面临的重要科学课题.

城市地球物理学发展展望

目前 ,全球 5 0 %以上的人口生活在地球表面不到 1%的面积上 ,城市化是当今全球发展的重要趋势。人类活动是生物圈中最重要的活动之一。半个世纪以来 ,人类活动的重要特征就是人口的城市化。作为传统地球物理学的一个新的发展领域 ,城市地球物理学就应运而生了。城市面临的环境问题和灾害减轻问题 ,都要求发展城市地下三维地图的科学基础。地下三维地图既是城市地球物理学的核心科学问题 ,也是我国地球物理学家面临的挑战和机遇。城市地球物理是地球物理学新的发展领域。

活动构造研究的一些进展

对人类活动历史时期的构造运动———活动构造运动的了解至今还不多 ,但它是认识诸多自然灾害和环境变化的基础。近 10年来 ,国内外许多科学计划都与活动构造研究密切相关。本文简要回顾了开展活动构造研究的背景 ,活动构造研究的进展和存在的问题 ,指出了今后重点研究的方向。本文强调指出 :对地观测和数字化地震等新技术为活动构造研究提供了机遇 ,但加强分析 ,建立新的理论框架 ,仍然是研究活动构造 ,特别是中国大陆活动构造的关键问题。

地震灾害损失预测(综述)

地震危害性评定和损失预测是一个富有挑战性的科学问题,对于减轻地震灾害具有十分重要的意义。本文对近年来地震危害性的研究的现状、问题、困难和发展的趋势进行了简要的综述。

前震序列的图像特征研究

地震丛集在时间和空间上分布具有不同的特征,2个特殊的例子就是前震序列和震群。基于对1966~1996年中国大陆8个前震序列的分析,本研究提取了如下前震序列的图像特征：①前震序列的震中在空间上密集集中;②前震的震源机制与主震的震源机制相似,而这种与主震震源机制的一致性在余震序列和震群中并不存在;③这30年在中国大陆我们尚未发现主震之前的前震丛集的震源机制不一致。最后,我们发现中国大陆5%的主震前发生前震序列。

2001年地球物理学的一些进展

简要回顾了 2 0 0 1年地球物理学的一些进展 .指出在用地球系统科学研究整个地球的结构、演化和动力学过程中 ,地球物理学作为地球科学中主要提供地球内部信息和资料的学科 ,将成为地球系统科学研究的一个重要内容 .讨论了现在的地球和空间科学研究以及环境监测等地球物理技术在反恐怖活动以及在国家军事方面的重要意义及应用 .在 2 1世纪能源危机日益严重的情况下 ,中国急需进行油气资源的二次创业 。

地震危险性分析中最大地震震级的确定

最大地震的概念被广泛地应用于地震危险性分析研究中．在全球大陆的许多地方，由于缺乏详细的地质调查，已有的地质分析和构造类比等方法的应用面临着困难．本文根据历史地震资料，基于最大历史地震的概念，并引人核函数的基本思想，提出了一种确定最大地震震级的新方法．利用不同的确定最大震级的方法所进行的危险性分析结果的系统对比研究表明，将本文方法应用于地震危险性分析之中是实际可行的．与其他方法相比，该方法不仅适用于地质构造、地表形变等资料缺乏的区域，而且能在一定程度上反映出地震空间上的分形特征．

21世纪地震灾害的一些新特点

灾害定量化是地球科学、工程科学和社会经济科学的交叉领域。人口城市化是全球的发展趋势 ,特别在第三世界人口城市化的趋势越来越显著。和农村发生突发灾害农民可以很容易地进行自救和互救不同 ,城市居民对供水、供电、煤气、暖气、通讯和交通等基础设施有很大的依赖性 ,现代城市在抗御自然灾害方面 ,比过去任何时候都显得更加脆弱。通过统计 ,我们发现在灾害损失L和表征社会财富的GDP之间存在着经验关系 :L =a +b×GDP +c×GDP2 其中a ,b ,c为正的常数。关系式表明 ,自然灾害造成的灾害增长要比GDP的增长要快。