地電學(xué)在地震預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

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1、地震學(xué)文獻(xiàn)調(diào)研地電學(xué)在地震預(yù)測(cè)中的應(yīng)用——地震的地電前兆何龍PB05000837引言地電學(xué)是地球物理的組成部分，是以電磁學(xué)和電化學(xué)原理為基礎(chǔ)，應(yīng)用于解決地學(xué)問(wèn)題的一門(mén)應(yīng)用學(xué)科，又稱為電法勘探。地震預(yù)測(cè)中的地電觀測(cè)是應(yīng)用地電學(xué)的知識(shí)來(lái)研究地震預(yù)測(cè)的問(wèn)題，它與電法勘探相互區(qū)別聯(lián)系。二者共同點(diǎn)在于都是應(yīng)用地電學(xué)基本原理和方法作為基礎(chǔ)研究問(wèn)題。區(qū)別在于電法勘探是為了研究地殼內(nèi)部組成成分，只考慮空間上的問(wèn)題，精度較低；而地震地電學(xué)是為了研究地震活動(dòng)規(guī)律，不僅在關(guān)注空間，同時(shí)也涉及時(shí)間上的問(wèn)題，而且由于地震前地電前兆信息微弱，所以其觀測(cè)精度也比

2、電法勘探要高。地電觀測(cè)內(nèi)容簡(jiǎn)介地震預(yù)測(cè)中地電觀測(cè)的研究?jī)?nèi)容總共分成三類：地球基本電場(chǎng)時(shí)空變化與地震的關(guān)系；巖石電參數(shù)變化與地震的關(guān)系；臨震前震源處瞬時(shí)的電磁輻射。其中巖石電參數(shù)的研究應(yīng)用最為廣泛，是地震地電學(xué)的研究重點(diǎn)。與其他地震預(yù)測(cè)方法相比，地電法更加簡(jiǎn)易，操作方便，觀測(cè)對(duì)象多，手段豐富，耗資少，可以研究地下幾百米至幾十公里的電性參數(shù)；但是由于手段方法簡(jiǎn)單，導(dǎo)致精度不高，并且由于地球環(huán)境復(fù)雜，通常都是在高噪聲背景上提取微弱信號(hào)，這是其不足所在。從1960年開(kāi)始，地震學(xué)家們就開(kāi)始用地電手段來(lái)研究地震預(yù)報(bào)。日本、前蘇聯(lián)、中國(guó)、美國(guó)、法

3、國(guó)等都先后在這個(gè)領(lǐng)域投入精力，縱觀全世界地震地電學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家們大致曾經(jīng)在四個(gè)方面對(duì)地震預(yù)測(cè)的地電現(xiàn)象進(jìn)行研究：1、地電流、地電位的研究后來(lái)由于干擾大，規(guī)律性不強(qiáng)，沒(méi)有得到進(jìn)一步發(fā)展。2、地表電阻率測(cè)定發(fā)現(xiàn)地震前巖石電阻率大幅下降，為地電地震預(yù)測(cè)學(xué)主要研究?jī)?nèi)容。3、地殼深部電阻率測(cè)量受環(huán)境背景干擾大，多點(diǎn)同步測(cè)量技術(shù)誕生后，對(duì)其研究有了新的發(fā)展空間。4、震源電磁輻射的研究新生技術(shù)，還有很多問(wèn)題有待進(jìn)一步解決。從上面可以看出，對(duì)巖石電參數(shù)（主要是電阻率）的研究是地震預(yù)測(cè)的地電方法的核心問(wèn)題。巖石的導(dǎo)電性和地震前兆在傳統(tǒng)的電法勘探學(xué)中

4、，影響巖石導(dǎo)電性的因素包括成分、結(jié)構(gòu)、含水量、溫度等諸多因素；但是考慮到地震的具體過(guò)程，可以發(fā)現(xiàn)主要是由于巖石受力破碎和含水量的變化導(dǎo)致了巖石電性質(zhì)的變化。Maxwell采用等數(shù)電阻率的近似理論，把研究對(duì)象（巖石）作為電阻率有差1地震學(xué)文獻(xiàn)調(diào)研別的兩種介質(zhì)成分組成的混合體，假設(shè)導(dǎo)電性好的介質(zhì)ρ包圍著導(dǎo)電性差的介1質(zhì)ρ，則有巖石電阻率：2（）ρ+2ρρ-（）-ρV1212ρρ巖石=*1含水砂巖礫巖ρ12<<ρ（）ρρ+2+2（）ρρ-V12122+V=ρ*單位體積含水量w=1-V12?V3?w=ρ*水2w結(jié)論：ρ∝ρ巖石水其中ρ取決于

5、礦化度，變化率很大，是電法探測(cè)地震的有利條件。水Maxwell理論假定了巖石孔隙中含水量是飽和的，而實(shí)際情況下大多數(shù)巖石中水并不飽和，Archie等人經(jīng)過(guò)研究給出了飽和與不飽和水巖石的巖石電阻率實(shí)驗(yàn)公式。?含水飽和巖石電阻率：-mρ巖石=*ρφ水其中：φ為巖石孔隙率m為膠結(jié)因數(shù)?含水不飽和巖石電阻率：-m-nρρφ巖石=**水S其中：S為含水體積與孔隙體積之比結(jié)論：ρ巖石∝ρ水-m-nρφ∝，S巖石前面討論了巖石導(dǎo)電性問(wèn)題，說(shuō)明了電阻率前兆機(jī)理。具體的電阻率前兆異常量大小按照性質(zhì)和成因分為趨勢(shì)異常和臨震異常。趨勢(shì)異常本身是基于巖石處

6、于彈性狀態(tài)或巖石不產(chǎn)生大破裂為前提，由前面的Maxwell公式易得：dρ3dw巖石=-ρ（3-w)w巖石dρ巖石當(dāng)巖石受到的地應(yīng)力增強(qiáng)時(shí)，巖石孔隙被壓縮，φ值減小，w相對(duì)增加，ρ巖石減小，對(duì)水飽和巖石，大約為-3%；對(duì)水不飽和巖石，可達(dá)到-6%,因此-6%通?？闯哨厔?shì)異常的極值參考值。臨震異常指地震孕育過(guò)程中巖石出現(xiàn)破裂所引起的巖石電阻率變化的異?，F(xiàn)象，此時(shí)孔隙急劇增加，孔隙中水重新分布，導(dǎo)電體面2地震學(xué)文獻(xiàn)調(diào)研dρ巖石積增大，電阻率迅速下降，多達(dá)-15～-20%。ρ巖石電阻率的測(cè)量前面簡(jiǎn)單闡述了地震電阻率前兆的形成機(jī)理，在實(shí)際工作

7、中，通過(guò)對(duì)巖石電阻率的測(cè)量來(lái)研究電阻率變化與地震的關(guān)系。測(cè)量巖石電阻率主要有兩種方法：直流視電阻率發(fā)和低頻交流視電阻率發(fā)。直流電阻率法：??E?×HE=σε+??T???H由對(duì)稱四級(jí)測(cè)電阻率的方法、Maxwell方程組??×=?Eμ、電位和?T???=