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0T8-0T19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．

用超限率分析法研究汶川地震的前兆应变变化

汶川地震前,姑咱台钻孔应变仪观测到频繁的周期从数分钟到数小时的脉冲变化,经过高通滤波,可看出姑咱台钻孔应变仪观测到的脉冲异常变化与汶川地震有明显的相关性。为了验证这种脉冲的异常变化与汶川地震的相关性,提出3条判断地震前兆的相关性特点,并用超限率分析法,对这种前兆异常进行了系统的、定量的分析。这种前兆现象与"地震前驱波"相去甚远,其统计特征与岩石破裂前的声发射现象类同。

冀鲁豫交界区地震活动与区域构造运动的关系

根据冀鲁豫交界区（３５．０°～３６．５°Ｎ，１１３．５°～１１６．０°Ｅ）的地震构造格架与地震活动分布，分析研究了本区的地震活动性，得出了本区地震活动与区域构造运动的牵动作用，并探讨了本区的地震危险性。

地震复发周期在豫北地区的应用

探讨了地震复发周期在中、短期预报中的应用前景，介绍了地震复发周期的方法和原理，依据公式计算了该地区的地震复发周期，并且分析与检验了地震复发周期在河北省南部地区和山东省菏泽地区的应用效果。

我国地震预报的战略建议与思考

讨论了我国地震预报面对的问题和困难。认为只有加强以形变为主的前兆观测 ,才能作出地震的短临预报。目前前兆观测的主要问题在于可信度差 ,应把重点放在仪器探头上 ,只有探头提供的信息“源”可靠了 ,后续的采集、传输、预报的“流”才会有坚实的基础。我国现在建立以形变为主的前兆台网的技术条件已经成熟 ,建议建立全国高精度的高、中、低频衔接的前兆物理信息观测网络。

姑咱台四分量钻孔应变观测的实地标定

为提高观测数据的准确性,对姑咱台四分量钻孔应变观测进行了实地相对标定和实地绝对标定。在标定过程中,充分考虑了相位滞后对耦合系数反演的影响,通过反演计算得出相位滞后并将其消除,这样得出的耦合系数的准确性比没有考虑相位滞后得出的耦合系数的准确性有明显提高。

四分量钻孔应变资料的质量评价及拟合分析

针对"十五"期间完成布设的YRY-4型四分量钻孔应变仪的观测数据,简要分析了气压、水位与应变观测三者间的相互影响关系,介绍了几种典型的水位干扰因素影响特点。在对观测资料进行初步评价的基础上,利用四分量观测特有的自检功能,对应变观测资料的质量进行了更深入的评价。依据资料质量评价结果,在仪器稳定期内借助包含气压、水位影响的综合拟合模型,给出了信度较高观测站的各路分量响应率、气压系数、水位系数等参数的分布情况,可作为今后进一步分析的背景参考。

YRY-4型钻孔应变仪观测的P波剪应变

传统地震仪观测的是一个点的位移随时间的变化,而应变仪观测的是位移的空间导数随时间的变化。在四川姑咱台用YRY-4型四分量钻孔应变仪进行的每秒100次采样观测实验,记录到三次地方震。在这样高的采样率下,YRY-4型四分量应变仪观测数据保持了令人满意的自洽和足够高的信度。观测表明,P波的应变不仅有面应变成分,而且有剪应变成分。这为澄清P波的性质,给出了直接的观测证据。根据弹性波理论,P波无旋转,可以有体应变和剪应变成分。

YRY-4型钻孔应变仪观测的P波和S波特征

钻孔应变仪与传统地震仪有一个本质的区别，就是地震仪观测的是一个点的位移随时问的变化，而应变仪观测的是位移的空间导数随时间的变化。当然，进一步还要说明，早就有所谓应变地震仪。但是那一直都不是主流，并且是基线式观测，而不是钻孔式观测。同时还要说明，倾斜仪观测的也是位移的空间导数随时间的变化，但是与应变仪不同。钻孔应变仪与传统地震仪观测对象的不同，使这种钻孔应变仪对地震的观测具有特殊的重要性。

大地构造运动主导能量来自地球自转动能

2007年马宗晋院士在香山科学讨论会上指出:“板块构造理论提出至今已有40年,板块运动机制至今没有确定。板块运动驱动力不能确定,始终是板块构造理论的严重缺陷。动力学机制,是任何一种学说或理论赖以立足的根基,所以是一个不能回避的问题。”大地构造运动需要能源驱动,所需能量只能来自地球内部和外部宇宙环境。其中只有地球内部放射性衰变热能和地球自转动能数量上能满足大地构造运动所需。所以从能量来源分,地球动力学只有两类:地球内部热能驱动的“热机类”理论和地球自转动能驱动的“转动机类”理论。板块说属于热能驱动类。本文根据全球地震活动释放能量在地球自转轴所在的两极地区几乎为零、在45度纬度带释放能量最大的纬度关联特征,提出地球自转动能是全球大地构造运动的主导能源。潮汐作用是星体间引力作用及绕转天体自转所致,潮汐能来自绕转天体转动能的转化。天文观测发现木卫一在木星潮汐作用下发生强烈火山爆发的构造运动,支持石质星体构造运动的“转动机”驱动机制。李四光是最早提出地壳运动起因于地球自转原创性理论的中国科学家。“地质力学”在我国曾得到很大发展,但近年来发展停滞了。地球动力学仍在以热动力机制为探索主流方向的同时,一些中国科学家开始了对地球自转能驱动大地构造运动的探索工作,他们期望通过自己的工作能够揭开全球大地构造运动背后隐藏的动力学奥秘。

究竟是什么力量推动了地壳运动?

对地层褶皱、大山脉形成及海陆起源给出动力学解释,是地球科学的核心问题。从冷缩说、大陆漂移说到板块理论创立,何种力量驱动始终是理论的难点。从地槽活动现象规律,找到构造运动源于地壳深部壳幔物质的相向、协同大尺度水平迁移。日月引力产生交变固体潮汐应力,引起壳、幔圈层相互剪切。因“剪切运动不稳定性”,潮汐应力转化出驱动莫霍面两侧壳、幔物质水平相向迁移的驱动力Fc,使莫霍面波动形成地球上最大的内波系统。其中蕴藏的重力势能,足够全球大地构造运动所需,能量来自地球转动能消耗。有限元数值模拟,实现了幅度万米的地槽沉降及两侧地带隆升,揭开了地槽活动之谜。“内波说”对全球洋中脊体系、陆壳双层结构、大陆溢流玄武岩和洋底火山四种全球性大地构造现象给出成因解释。大陆起源是全球构造理论核心问题。“内波说”揭示的“薄地壳底部物质自动向厚地壳底部迁移”的地壳增厚机制,将海岛生长成人类赖以生存的大陆。根据“大陆根”等现象,“内波说”支持大陆固定说。全球构造运动的发展方向是:洋中小岛合并成陆地,陆壳不断扩大,洋壳不断缩小,最终像月球那样成为陆壳为主、构造运动停止的星球。“内波说”不是“板块说”的改进。从理论建立出发点、出发地域、依赖的主导能源、物质运动形态、地质史长度方面,两者均不相同。这是两种不同思路的学术体系。

宇宙学的缺憾源于正反物质不对称引力斥力不平衡

现代宇宙学存在超视界均匀性原因不明、加速膨胀斥力来自何方、为何没有反物质星系等重大疑难。宇宙加速膨胀的发现,让只有引力无“与之相当”斥力宇宙理论的片面性暴露出来。物质间相互作用的牛顿引力定律与电荷间相互作用的库伦定律有相似形式。差别是库伦定律中的电荷有正也有负,相互作用有吸引也有排斥;牛顿定律中的质荷只有正没有反,相互作用只有吸引没有排斥。爱因斯坦的引力理论–广义相对论同样只有吸引没有“与之相当”的排斥。复旦大学倪光炯教授指出,从爱因斯坦场方程可导出正、反物质间“同性相吸、异性相斥”定律。红移巡天发现星系密度随距离周期性变化,揭示了正、反超星系团可能类似晶体中正负离子的相间分布。正反物质超星系团相间分布,“异性相斥”产生“宇宙负压强”驱使膨胀加速;“负压强”自动调节物质密度大尺度不均匀,超视界均匀性源于G值同一性。欧州核子中心正积极准备作反氢原子在地球引力场中下落还是上升的实验,计划在2018年底得到结果。实验结果有可能导致标准宇宙模型的基本观念发生重大变化,我们期待实验结果对本文观点的判决。

钻孔应变观测能够告诉我们些什么?

以YRY-4型四元件钻孔应变地震仪的观测资料为基础,结合不同的震例,探讨钻孔应变观测的意义。主要研究的内容有从多年应变的长期信号看地块的稳定与活动性;从各台站潮汐玫瑰图形的时空变化中,寻找我国大陆地质构造运动的特性及力源;通过汶川8级大地震前后,距汶川最近的姑咱地震台记录到的海量应变异常记录,认识大地震的前兆;通过观测数据的自洽与失洽、震前震源区岩层进入不可逆的"亚失稳态"等多方面的深入分析,进一步明确钻孔应变观测的作用。

固体潮观测确定引力相互作用传播速度与光速相同

万有引力定律不含时间,不少人认为是超距作用理论,引力可瞬间传播。狭义相对论指出,光速是物理作用速度上限。科学家一直在寻找测量引力速度方法。2012年11月《科学通报》报道中国科学家用重力固体潮观测数据,在时间域分析,得出引力光速传播的结论。本文从重力固体潮理论、计算、天体位置确定等方面,指出固体潮理论隐含引力速度与光速相同。由固体潮观测值与理论值符合,可得出引力相互作用传播速度与光速相同。本文根据武汉站超导重力仪长序列数据分离出月亮M2波和太阳S2波相对于理论值的相位差均接近于零,符合固体潮理论的结果,再次得到引力以光速传播结论。由日月位置须作光行差校正的天文常规操作,从逻辑上可得出:引力相互作用传播速度必定与光速相同。

汶川地震前姑咱台观测的异常应变变化

汶川地震前一年多开始,位于龙门山断裂带西南端的姑咱台钻孔应变仪,记录到异常应变变化.这种异常变化以短周期(数分钟至数小时)的"毛刺"形态为特征.在全国100多个钻孔应变台中,姑咱台距震中最近,也只有该台记录到这种异常变化.该台钻孔应变观测的良好的自检结果,说明了观测应变变化的可靠性.这种持续出现的异常变化与季节变化明显不同步,不是环境干扰因素造成的.异常变化与长期趋势变化以及同震阶跃变化的一致性,进一步说明这种异常应该是构造运动的表现.超限率分析结果显示:这种异常变化在汶川地震主震前逐渐增大,震时特别剧烈,震后逐渐衰减,显示了与该地震相当密切的相关性.这种变化的机制可能是当地附近的小尺度岩石破裂.2008年2月27日康定Ms4.5地震造成最大的典型"毛刺".小波分解结果表明:主震前,比较长周期的异常成分出现得比较晚,这是破裂尺度在增大的表现.姑咱台的观测应变变化与唐山地震前观测到的应力变化有相似之处。