分量钻孔应变潮汐因子各向异性研究

运用多分量的应变固体潮观测结果,可以计算出固体潮的主应变方向、主应力大小数值或剪切应变值,这些参数对研究地震触发、短临信息、断层活动和断层破裂等有重要意义.     

钻孔应变观测中潮汐因子离散性与各向异性原因探讨——“十五”数字地震观测网络分量钻孔应变仪首批观测资料分析解释

中国数字地震观测网络"十五"计划期间,在全国布设约40台我国自主研发的YRY-4型分量式钻孔应变仪.现已取得一批固体潮观测数据,计算M2波潮汐因子的结果表明,潮汐因子的相对精度最高达到了0.001.在此基础上,发现各观测点潮汐响应(潮汐因子)与理论模型比较有很大的离散性及有规律的方位各向异性.本文提出断层隔离是造成各台站潮汐因子偏离理论值及方位各向异性的主要原因.有限元断层地块模型应变方位响应与台站实测方位响应的一致,支持了这一观点.潮汐响应各向异性现象有望在地质构造研究、城市断层探测、地块活动微动态、地震烈度区划等研究领域发挥作用.也可为GPS等空间大地测量观测数据改进潮汐位移修正,提供参考.     

固体潮潮汐因子特征频谱及其应用

本文应用非线性谱分析中的最大熵谱分析方法（ＭＥＭ）、和一般线性功率谱的分析方法，对固体潮潮汐因子的时间序列进行了综合研究，指出固体潮潮汐因子的时间序列中普遍存在明显的半月左右周期的特征频谱。将其应用于地震前兆的分析的分析与探索，对固体潮潮汐因子特征频谱中前兆变化特征进行了解释，得出结论：半月左右的频率域，是固体潮观测中前兆响应的一个和重要主频域。     

井下体应变视潮汐因子及其与地震关系的初步探讨

本文从理论上推导了井下体应变测量中的井孔放大效应,指出井下体应变测量中普遍存在放大问题,其放大倍数与周围岩石的弹性系数有密切关系,围岩的弹性参数E、v越大,这种放大效应越明显。由实测资料求得的体应变潮汐因子及其变化均包含有这种放大因素。用实测的近三年的体应变资料(昌平台、东三旗台)计算了潮汐因子随时间的变化,并与台沿周围四级以上地震进行了对照,发现震前存在视潮汐因子的明显变化。     

昌平台钻孔应变固体潮调合分析

介绍了体应变观测潮汐因子和勒夫数 h2 之间的线性关系 ,h2 的变化幅度较体应变观测潮汐因子震前异常变化大 7.5倍。同时 ,昌平台剪应变观测潮汐因子 O1波与体应变观测潮汐因子M2 波震前异常有较好的一致性 ,研究钻孔应变观测潮汐因子的变化有可能是取得地震前兆的有效途径之一。     

钻孔体应变观测潮汐因子计算模型

首先从理论上推导了钻孔体应变观测井孔耦合系数计算公式,进而根据开尔文潮汐理论建立钻孔体应变观测潮汐因子计算模型,详细研究潮汐因子（δ）变化特征与岩石弹性参数（E3、V3）的关系,指出δ与E3、V3呈非线性关系,δ随后者增大而增大,当E3＜5×1010Pa时,对δ影响显著,反之则影响减弱,并和实际观测资料进行了对比分析。     

固体潮水平分量振幅因子异常多维分析研究

介绍了固体潮水平分量振幅因子异常多维分析的设计思想，计算方法及软件系统的功能与特点。该系统的研究为地震分析人员分析地壳介质特性与震源发展的力学过程提供了新的途径。     

固体潮应变各向异性研究

钻孔应变仪的观测过程中发现潮汐应变响应存在方向各向异性, 推测是受到台站附近断层影响导致的。 我们对此展开数值模拟研究, 讨论软弱断层对潮汐变形传播的影响。 我们的研究结果证实了软弱断层的存在确实能够产生能够观测到的各向异性现象。 同时我们还发现其各向异性变化对断层弹性参数较为敏感。 观测到的部分地震震前反映固体潮应变各向异性的潮汐因子"玫瑰图"变化有可能是由于台站附近断层在震前的性质变化引起的。     

潮汐应力-应变对某些地震序列的调制触发

对1960年以来中国大陆浅源地震序列与潮汐应变的相关分析表明, 某些地区某些地震序列, 包括前震序列、 前震-主震序列、 前震-主震-余震序列和主震-余震序列明显受到潮汐应力-应变的调制触发。 如龙陵地震的前震-主震序列, 邢台地震的前震-主震-余震序列、 唐山地震的主震-余震序列等。 这些地震序列受到潮汐力调制触发的特征明显, 对地震预测有意义, 并作了具体的叙述。 同时对地震序列受调制触发的机理作了初步的探讨, 指出不同类型地震序列的调制触发特征与孕育系统地质构造, 地震震源岩石性质和区域构造应力场方向以及地震破裂机制有关, 对地震机理和预测的研究有一定意义。     

水位潮汐因子异常变化与地震活动关系的分析

研究表明,地震活动与水位潮汐因子变化有一定的关系,利用地下水静水位对潮汐应力的响应,分析了通河台1号井含水层在一些地震孕育过程中,应力变化的响应形式。运用潮汐计算模型及固体潮汐数字化观测结果,计算了固体潮汐参数,并对其潮汐变化分析出现的异常值进行了系统分析对比,总结了潮汐因子变化异常与地震的对应关系,和该井静水位潮汐变化的映震特征。结果表明,通河台潮汐异常形态对通河台附近的小震活动有较好的对应关系,讨论了通河地震台附近地震活动与水位潮汐因子异常变化的关系。     

地表潮汐平面应变状态与地震关系的研究

以河北怀来台三方向伸缩仪为例，根据应变观测平面应变状态的基本理论和计算方法，通过计算得到了应变观测点的最大主应变、最小主应变、主应变方向和剪切应变的变化曲线，结合1989年10月18日山西大同－阳高6．1级地震和1998年1月10日河北张北6．2级地震，对地表平面应变状态与地震的关系进行了深入研究。得出如下结论：地表潮汐平面应变状态与地震存在一定的关系，而且在中强地震前地表潮汐平面应变状态表现出不同的变化特征。     

河北倾斜、应变潮汐因子异常指标研究

采用两日调和分析和两日滑动的月调和分析方法对河北5个台站43个测向的固体潮观测资料进行潮汐变化分析,分别应用全目波和半日波滤波器求出平均潮汐因子和相位差。并选取2002--2008年华北ML5．0以上地震,通过对异常幅度、异常持续时间等指标进行研究,得出河北倾斜、应变潮汐因子异常指标。     

基于四层钻孔模型的体应变潮汐因子差异性原因分析

在钻孔应变观测的实际标定分析中,一般是通过对钻孔应变观测资料采用固体潮调和分析的方法直接获得钻孔面应变耦合系数,该方法未能充分反映观测的钻孔应变与地层应变之间的内在联系。本文基于“地层-等效弹性层-水泥环-钢筒”四层耦合介质钻孔模型,利用TJ-2C型体应变仪器的测量钢筒内外径和弹性参数、钻孔半径以及水泥环弹性参数,给出不同地层中钻孔耦合系数与钻孔等效弹性层弹性模量之间的变化关系。对我国现有运行的40多套TJ-2C型钻孔体应变观测资料的分析表明,潮汐因子分布范围在0.01至1.86之间,基岩为花岗岩类的潮汐因子均值为0.83,基岩为灰岩或砂岩类的潮汐因子均值为0.57,即硬地层中的潮汐因子高于软地层。基于对该四层模型探讨发现,等效弹性层的等效弹性模量大小反映了钻孔的耦合状态,对于同类型基岩地层,探头与地层耦合不佳将导致其等效弹性层弹性模量下降,进而导致钻孔潮汐因子下降。本文以砂岩弹性模量0.5 GPa作为判定钻孔耦合状态的下限,即认为等效弹性模量低于0.5 GPa时钻孔处于脱耦状态,统计结果表明我国现有钻孔体应变观测中有约30%的钻孔处于脱耦状态,这一研究结果对预报人员应用这些钻孔资料开展地震分析预报工作有重要指导意义。     

倾斜潮汐振幅因子γ值异常的定量化研究

讨论了潮汐振幅因子γ值的变化幅度和频度异常的特征及含义。借助Ｆ统计检验理论研究了潮汐因子γ值的合成和异常定量化方法，提出了可用于定量描述异常程度的“异常指数”和异常检验准则。异常定量化研究的结果表明，震前异常呈有序迁移特征，并在异常时间和空间上与地震相关。研究结果与该区域现今大地测量结果相一致。     

双轴各向异性介质多分量感应测井响应快速计算

为研究双轴各向异性介质多分量感应测井响应特征,本文基于三重傅里叶变换,推导任意方向偶极子源的谱域电磁场解析式;采用围线积分方法,自适应截断积分区间,结合谱域电磁场周期特性,实现三重傅里叶变换的精确快速积分;进而,针对双轴各向异性倾斜地层,模拟研究不同纵横向各向异性条件多分量感应测井响应特征.结果表明：利用谱域内电磁场在周向的周期特性简化解析式,可将计算速度提高4倍;自适应截断积分区间方法保证了计算精度,并极大地减少了积分节点数.对于倾斜双轴各向异性介质,倾角较大时,共面分量可反映地层横向各向异性,同轴分量可反映地层纵向各向异性;倾角较小时,同轴分量可反映地层横向各向异性,共面分量可反映地层纵向各向异性.

     

多分量地震资料处理解释技术研究

随着油田勘探开发的不断深入,多波多分量地震资料的应用也越来越广泛.本文结合实际资料,对多波多分量地震资料的处理和解释方法进行了探讨和研究,主要针对多波资料的静校正、叠加成像、转换波资料的共转换点的求取方法等技术进行了分析研究,开发了综合利用多波资料进行地震属性和各向异性研究的方法,形成了一套较完善的多分量地震资料的处理、解释技术系列.经过在胜利油田罗家地区的初步应用,表明了预测结果与钻井资料相吻合.     

中国大陆M_S≥7.0地震与潮汐库仑破裂应力关系研究

选取1900 ～2012年中国大陆Ms≥7.0浅源地震为研究对象,计算日月潮汐在发震断层面引起的库仑破裂应力,确定潮汐相位角.通过Schuster检验,定量分析了中国大陆强震与日月潮汐库仑破裂应力之间的相关性.结果表明,具有震源机制解的57次强震中,71.9％的强震发生在潮汐加载相位区间,Schuster检验p值为3.83％,显示中国大陆7级强震与潮汐库仑破裂应力间存在很好的相关性.活跃期p值为4.56％,75.5％的地震发生在潮汐加载相位区间;而在平静期发生在加载相位区间的地震比例为50％.表明活跃期内的强震受潮汐库仑破裂应力的加载触发更为显著.     

不同类型地震断层上的固体潮汐库仑破裂应力特征

计算和研究了不同类型地震断层上的潮汐库仑破裂应力及其随纬度变化特征;通过对全球20395个地震断层发震时潮汐库仑破裂应力的计算,研究了受到潮汐库仑破裂应力促滑作用的不同类型地震断层的纬度分布特征.结果表明,断层上潮汐库仑破裂应力的性质和特征与断层的类型、走向和位置密切相关,同一时间段内不同类型地震断层上的潮汐库仑破裂应力变化特征不同,同一断层在不同纬度处的潮汐库仑破裂应力的大小和符号都存在较大的差别.潮汐库仑破裂应力对断层的促滑作用,对正断层在低纬和中纬地区较突出、对逆断层在中高纬地区较明显、对走滑断层随纬度增加而减小.     

第二届中国"地震各向异性及多分量地震技术"研讨会在安徽省六安市召开

由中国科学院、国家自然科学基金委员会、中国石油化工公司、中国石油天然气公司、中国海洋石油公司主办,中国科学院地质与地球物理研究所、胜利油田股份公司、南京石油物探研究所、江苏油田股份公司承办的第二届中国“地震各向异性及多分量地震技术”研讨会于2004年9月27～28日在安徽省六安市召开．来自国内外各油田、高校、科研单位等近70位代表出席了会议．