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Deep Well Seismic Sensing: Drilling 150 Meters Underground to Listen to the Earth's "Heartbeat"

2013-12-03 597 0人评论

惠州市地处东南沿海地震带相对活跃的中段，是全国24个地震重点监视防御区之一，全市多数地区处于地震烈度Ⅵ度设防区，沿海少部分地区(惠东县稔平半岛、大亚湾南部沿海等地)还处在Ⅶ度设防区，受破坏性地震的潜在威胁。
    惠州市地震局有关人士说，“特别是目前东南沿海地震带进入相对活跃时段，2012年2月16日、8月31日和今年2月22日惠州市邻近的河源市相继发生了三次4.0级以上地震(其中两次4.8级)，惠州均受到不同程度的波及和影响。”截至2013年11月，已在全市建立了1座数字测震台、5座强震动台、1座地震前兆数字观测台以及7个地震群测群防宏观观测点。
    地震前兆台观测波形突变
    地震预报是世界性难题，但地震监测并非因此无用武之地。被称为地震“活仪器”的动植物外，前兆台的微观观测最为关键。
    惠州市唯一一个地震前兆数字观测台，位于市区江北田家炳中学校园内，2008年通过省验收投入运行。在这个面积不大的水泥小房子里，住着惠州地震前兆观测的“重臣”。
    前兆观测后端设备摆放在桌上，旁边地上露出一个直径十多公分的圆形井口，这正是通往地下的“神秘”通道，这便是专业的观测井孔。沿着深井往下依次布设有水位传感器、水温传感器、深孔地磁仪传感器等，互不影响。传感器将实时的地磁场总强度、水位、水温、地倾斜等数据通过采集器，每隔数秒自动采集一次数据，再通过网络传输到市地震局和省地震局，供实时观测。
    “这些传感器能准确提供当地各测项的实时数据和波形，正常情况下波形都是比较平稳的，一旦出现突然升高或突然向下走的异常波动，就值得怀疑是不是跟地震有关，当然仍然要综合考虑其他因素。”市地震局有关人士说。就像是原本在平静跳跃的心电图，突然出现大幅度的跳跃，这就表明，有可能是地震前兆信息。
    地震前兆观测，数据说话
    地震前兆观测手段主要有地电、地磁、水化学、地下水位和重力等。目前我国大陆地区建立了400多个地震前兆监测台站。地震前兆异常，是指在前兆观测数值中排除观测误差和外界干扰之后的变化部分，一般表现为较明显的突变。一个可靠且符合孕震理论的异常之后，在一定的时间和空间里发生地震，可称为地震前兆；反过来，如观测到一个异常，但在一定时间和空间里，没有发生地震，则称为无震异常。不过，地震局相关人士提醒，在发现较为单一的前兆异常情况下，往往不一定能够判断地震的发生，还需要结合其他条件综合分析。
    这些地下“哨兵”紧盯地球
    1 地倾斜仪捕捉地壳微观异常
    你每天走在坚硬的土地上，肯定不会感觉到大地母亲也可能会有倾斜。但在地下数十米甚至更深的位置，通过一个竖直摆钻孔倾斜仪，就能准确地捕捉到大地非常微小的倾斜度，这是地倾斜仪的专长。
    地倾斜仪的基本工作原理是，利用一个竖直悬挂的重力摆来检测地球表面的倾斜变化。竖直摆倾斜仪安装在数十米深的竖直钻孔底部，用来捕捉大地震发生前的地壳变形和扰动信息。
    2 地下水温变动零点几度就要警惕
    在地震前兆信息中，地下水的水位和水温变化也是常见的“晴雨表”。水位动态变化反映了地下含水层受力状态变化引起的孔隙压力的变化，以及地下水径流的速度与流量的变化。以水温观测为例，地震局有关人士举例说，在地表下数十米的地下水中，水温通常是很稳定的，几乎不会受到光照、冷空气等气候变化的影响，正常情况下每天的温度可能仅在千分之几度的范围内波动。打个比方，水温多日维持在26.3℃左右，某天突然提高到27℃，变动幅度达到零点几度，都值得引起注意是否与地震相关联。
    3 深孔地磁仪水中捕捉磁场微弱变化
    近期，前兆观测台还来了一位“新成员”。田家炳中学地震前兆台的深孔地磁项目完成为期3个月的试运行，顺利通过了专家组验收，开始加入深井“嗅”震的队伍。
    “自然界的岩石和矿石具有不同的磁性，可以产生不相同的磁场，它使地球磁场在局部地区发生变化，出现地磁异常。利用磁力仪发现和研究这些磁异常，对地震前兆信息的捕捉具有积极意义。”市地震局相关人士告诉记者，田家炳中学的深孔地磁仪，属于众多磁力仪中的一个精度较高的分支，即使是地磁场的微弱变化，也可以观测到。
    惠州市地震局有关人士表示，“在2008年‘5·12’汶川大地震、2012年和2013年河源两次4.8级和一次4.2级等地震发生后，地震前兆台的地倾斜测项，都清晰记录到了地震波到达惠州市的波形。”

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