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《强地震前兆低频波的实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第19卷 第1期(48～57)中国地震Vol.19No.12003年3月EARTHQUAKERESEARCHINCHINAMar.2002[文章编号]100124683(2003)0120048210强地震前兆低频波的实验研究①1)2)1)2)2)1)1)唐林波 李世愚 苏 孙 为 和雪松 刘建新1)(中国地震局地球物理研究所和中国地震局构造物理开放实验室,北京 100081)2)(石油大学(北京)数理系,北京 102249)摘要 声波透射实验表明,对于板状材料,声音的一部分能量可以透射到空气中。另一部分能量在板中产生简正波,使板产生较大的振幅,在空气
2、中产生能被话筒接收到的声音信号,而信号的简正频率与板的尺寸有关。另外,破裂过程中的声发射实验证实:随着微破裂的集结和裂纹的扩展,所辐射波的频谱会逐渐向低频移动,而且当频率很低时,可以透射出岩石,被话筒接收到。根据尺度相似性原理,推广到野外,强地震前破裂集结可能会辐射出超低频波,这种超低频波不能被常规的地震仪记录到,但可以被超低频传感器或次声接收器记录到。在地震前,产生前兆的源非常复杂,大多数情况下可能并非脆性破裂,而是塑性蠕滑或者有流体的参与。而后两种情况产生的波的周期会更长,而且缺乏脆性破裂所固有的高频成分,这可能就是多数地震前缺乏前震的原因。关键词:地
3、震前兆 次声波 震源物理 微破裂集结 低频辐射[中图分类号]P315[文献标识码]A0 引言震前平静现象已被人们广泛认可,但震前是否真的“平静”?从中短周期地震仪记录看,震前是平静的,但从低频或超低频记录仪上看,震前可能并不“平静”。问题是如何得到确切信息。早在20世纪70年代,许多地震学家就认为震前的超低频波辐射起源于断层的预滑或慢破裂(力武常次,1976;陈运泰等,1979;郭增建等,1991),并用介质的流变性质解释物理机制(尹祥础,1982)。潘琴龙和冯德益(1983)从断裂力学的角度,讨论了孕震断裂的预扩展,还列举出了很多低频前兆的实例。姚孝新等
4、(1988)从断层泥的生成给出了佐证。但超低频波辐射的起源,更确切地说应该比蠕变更快,属于一种慢地震,甚至是“静地震”(吴忠良,2001)。对震前断层的预滑或慢破裂的研究,形成了地震破裂狭义成核(nucleation)理论。Rice和Ruina(1980)、Dieterich(1978)以及Ohnaka(1992)等开拓了摩擦本构关系的研究,把断层的[收稿日期]2002203214;[修定日期]2002207223。[项目类别]科技部社会公益研究专项资金项目2001DIB20107和地震科学联合基金项目。中国地震局地球物理所论著号:03AC1011。[作者
5、简介]唐林波,男,生于1978,电子工程学在读博士。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.1期唐林波等:强地震前兆低频波的实验研究49状态用摩擦过程的状态变量加以描述。Zhurkov等(1984)则依据固体材料强度理论,从微破裂演化与多层次集结导出了广义成核(集结)理论。米亚奇金、Sobolev等将其进一步发展成为IPE模式。成核理论中具有前兆意义的推论就是震前会有低频波。震前是否存在超低频辐射,主要争论还不是在理论上,而是在观测上。Ellsworth等(1995)和S
6、cherbaum(1997)曾有过关于震前几秒钟内是否存在低频辐射(成核相)的争论。然而,震前几秒钟内是否存在长周期辐射没有前兆意义,重要的是在震前1～2个月至1～2天时间内有没有显著的、可知道来源的长周期辐射。由于低频波波长很长,而且起始不清,造成定位困难;另外,一般台站的地震仪可能记录的幅值不高,在频率上也很难把它和地脉动以及远震面波区分开来,因而通过地震台网记录很难鉴别。但是近年来通过对:①震前极低频(ELF)电磁异常(郝建国等,1992)、②井下低频振动(李世愚等,1998;刘万琴等,1999)、③土层内的高灵敏度应变传感器以及④前兆次声波(李均之
7、等,1995,1999;苏 等,2000;苏 等,2001;苏 等,2002;SuFangetal.,2001;FangSuetal.,2001)等观测得到了很多震前低频信息,而且一般都是在震前几天收到,因此这些低频信息可能对地震的临震预报起到巨大的推动作用(唐林波等,2002)。地震前到底有没有低频波产生?如果有,什么时候产生?又如何能进入大气?对这些疑点我们进行了实验验证。1 声波的透射实验1.1 人工敲击作为声源第一个实验所用样品为两块大小相同的石块(200mm×200mm×100mm的黑色花岗岩),相距20mm并排放置,基底用包装泡沫塑料隔离声发射
8、传播。接收采用动圈式话筒及音频放大器和DZ95型多通道瞬态波形存储
