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地震研究地層溫度變化監測系統/地震預警監測

2019-10-25 10:35:16發布0次查看
 地震研究地層溫度變化監測系統/地震預警溫度檢測系統
地震預警監測:不同深度的地溫監測     為區別地表熱異常來自大氣還是地下,應該在地震監測站建立不同深度的地溫測點,通過對比判定其來源:等距離分點的不同深度溫差由上而下遞減表明熱源在大氣;等距離分點的不同深度溫差由上而下遞增表明熱源在地下。堅持常年觀測,要獲取長期地溫與地震的對比數據,發現地震發生與低溫變化的對應規律。
   摘要:本文通過對地震產生的機理進行分析,指出地球內部的膨脹是產生地震的直接原因,地震前地下溫度的升高是預報地震的可靠信息,并給出監測地下溫度的簡單實用方法,利用該方法可以做到象預報天氣一樣預報地震。
    對于地震尤其是破壞性大的強烈地震的準確預報,一直是人們渴望的,而時刻監測地下的溫度變化,應能實現人們的這一愿望。不論是衛星熱紅外遙感探測的結果,還是穴居地下的動物的異常表現,都能表明地震前地下溫度會升高。
   地震的發生,實際上是地殼的局部破裂產生的。而地殼的局部破裂的孕育過程即是造成地下溫度升高的原因。
具體分析如下:
1、建立地球的壓力容器模型
   我們知道地球是由地殼、地幔和地核三部分組成。地球的直徑是12756千米,地核在地球的心部,它的直徑是6946千米,地殼的平均厚度只有35千米,在地殼和地核之間是高溫高壓的地幔物質。從整體上看,地球就像是一個大壓力容器,地殼就是這個壓力容器的器壁,而高溫高壓的地幔物質就是盛裝在這個壓力容器內的液體介質。地殼的厚度不到地球直徑的千分之三,可想而知我們地球這個壓力容器的壁厚是多么的薄,如果將地球按比例縮小到直徑為一米的球體,那么地殼的厚度只有2.7毫米,這是個典型的薄壁壓力容器。
2、地殼破裂的孕育過程及地下溫度升高分析
   我們知道一個裝滿氣體的壓力容器,如果里面的氣體的壓力超過壓力容器所能承受的壓力時,壓力容器就會發生爆炸;而一個裝滿液體的壓力容器,如果里面的液體的壓力超過壓力容器所能承受的壓力時,它不會象氣體那樣發生爆炸,而是在壓力容器的某個局部地方發生爆裂,這樣的爆裂雖然沒有氣體爆炸那樣劇烈,但也會產生很大的振動。在地殼下的地幔物質,由于某種原因使其溫度升高,體積膨脹,相應的壓力就會升高,這膨脹產生的多余體積要找一個地方消化,在壓力的作用下,在地殼的內側某個薄弱的地方就會被撕開一個裂紋,高溫高壓的地幔物質迅速擠入裂紋,并使裂紋不斷向上和長度方向擴展。地殼是由巖石構成的,巖石是一種脆性材料,沒有延展性,當裂紋向上擴展到地殼厚度的三分之二處左右時,剩下的三分之一厚度的巖石抵擋不住下面地幔物質的高壓作用,突然發生爆裂,地震就此產生,這就是為什么通常地震的震源深度都在十千米左右的原因。
   地殼破裂的孕育過程是比較慢的過程,通常需要十幾天甚至一兩個月,在這段時間里,地殼內的裂紋不斷向上擴展,高溫高壓的地幔物質順著裂紋不斷向上擠壓,地幔的高溫有足夠的時間將熱量通過巖石向地面上傳遞,使這一地區的地下和地表的溫度比平時要高,這是地震前給我們發出的zui可靠信息,也是我們zui容易撲捉的信息。
3、地震前地下溫度升高的證據
  衛星熱紅外遙感探測和穴居地下的動物的異常表現都是地震前地下溫度升高的證據。
3.1 通過衛星熱紅外遙感技術對地震發生地區的探測,證實了地震發生前遙感熱紅外異常,地表溫度有升高現象。在《地球物理學進展》雜志第23卷(2008年第四期,頁碼1273~1281)上,有一篇《遙感技術在地震研究中的應用》文章,文中詳細介紹了地震前后,衛星熱紅外遙感的情況。
以下引用該文的部分內容:
  “80年代,前蘇聯a.a.tronin等利用10000景noaa圖像,對中亞地區的地震活躍地區進行衛星熱紅外遙感圖像進行分析,發現該地區的地震活動性與遙感紅外異常、斷裂構造的活動有關。異常溫度可達幾度的量級,異常的形態為線性條帶。他同時還指出,遙感紅外異常與地下水、溫室效應等環境因素也存在一些。
   隨后,tronin等在10多年內展開了更深入的研究,對中國、日本和堪察加半島的熱紅外遙感研究結果表明:(1)異常通常在地震前6~24天出現,并持續到震后一個星期;(2)異常對m>4.7級地震敏感;(3)異常范圍超過100km長和10km寬;(4)異常溫度達到3~6℃;(5)溫度異常與斷層分布有關;(6)地震井水增溫異常與地表溫度異常看起來是相似的。”
   地震來臨前地下往往會出現大面積的增溫異常現象,用衛星遙感熱紅外技術試圖能夠觀測到這種地球地表溫度變化的范圍和幅度,將日常值與地震來臨前的異常值進行比對分析,從而實現對地震的預測預報。2004年,四川省地震局首先使用美國的兩顆衛星嘗試通過“遙感熱紅外技術”預測地震。“如今,越來越多的研究學者正在深入研究地表及地層不同深度溫度的變化與地震的關系。
3.2 地震前穴居地下的動物的異常表現可證實地下溫度增高,而溫度增高的熱量是來自地球的內部,zui典型的動物異常現象是,在寒冷的冬天,冬眠蛇出洞在雪地里凍僵、凍死。有雪的地面其溫度應低于0℃,而蛇的洞穴離地面不會很深,洞穴內的溫度也不會很高,一般在10℃以下,在這樣低的溫度下,冬眠的蛇處在僵硬的狀態,是不可能爬出洞外到雪地上的。促使蛇從洞穴里爬出來的原因只有一個,那就是洞穴內的溫度升高,而使洞穴溫度增高的熱量只能來自地下深處。由此可見,地震前地下溫度增高是毫無疑問的。
4、監測地下溫度的裝置和監測方法
   溫度監測裝置的設計很簡單,包含:一條多點測溫線和一臺溫度采集器,二者用導線連起來即可,溫度采集器采用無線傳輸方式,便于集中監控。監測方法是:將多點測溫線埋入地下100-500米深處,用導線連接到地面上的溫度采集器上即可。其所以將探頭埋入地下100-500米深,是因為這里不會受地面的氣溫變化的影響,常年溫度基本不變,同時可以監測到不同深度地層的溫度變化情況,溫度采集器可設置在地下100-500米處的年平均溫度高3℃左右發出警報。溫度監測裝置的布置密度:在人口居住多的地方可每平方公里布置一條測溫線,在人口居住少的地方可每兩平方公里或每三平方公里布置一條測溫線。
5、監測地下溫度變化預報地震的準確性分析
   我們知道地震預報有三個要素:時間、空間和強度。(1)時間的確定:根據衛星熱紅外遙感分析的結果,異常通常在地震前6~24天出現,可能地下溫度探頭比這要早兩天就能發出地下溫度增高的警報,不過預報地震在20天范圍內發生,在時間上應是比較精確的,隨著人們的經驗的提高,這個范圍應可縮短。(2)空間的確定:我們安裝溫度監測裝置的密度可根據人口居住的疏密程度來確定。根據衛星熱紅外遙感分析的結果,異常范圍超過100km長和10km寬,在這1000平方公里的范圍內,安裝溫度監測裝置密的地方有1000多個,稀的地方也有330多個,完全可以圈定將要發生地震的范圍,而且還可以根據這些溫度監測裝置所監測的溫度的高低不同,可以圈定地殼將要破裂的地方,即地震的震源所在地。(3)強度的確定:地震強度的大小與地下溫度升高的程度有關,地下溫度升的越高,表明地幔物質上升的離地面越近,其震源越潛,地震強度越大。在監測地下溫度升高時,可采用階梯式預報,如地下溫度每升高3℃,對應的地震強度提高0.5級,即在發現地下溫度比平時高3℃時,就可按zui低4.7級發出預報,當溫度又升高了3℃,地震等級相應加高0.5級,即按5.2級發出預報。如果在此期間地震發生,并低于5.2級,不能放棄對地下溫度的監測,如果溫度繼續升高,按上述方法發出高級別預報;如果地下溫度不再升高并有下降趨勢,表明不會再有高級別地震發生,可解除地震警報。
   利用監測地下溫度的方法預報地震,簡單、易操作,不論是時間、空間和強度都能達到較精確的預報。而該裝置結構簡單,造價低廉,如果在全國九百六十萬平方公里全布置,形成監測網,總造價不超過一百億元人民幣,這比一次地震所帶來的損失要低的多。更主要的意義是他打破了地震不可預測的論斷,能夠挽救很多人的生命。希望國家有關部門盡快進行論證,并組織實施。
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地熱管理系統(geothermal management system)是為實現地熱資源的可持續開發而建立的管理系統。
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2.0-1000米淺層地溫能監測(采集器采用低功耗、攜帶方便;物聯網nb無線傳輸至web端b/s架構網絡;單總線結構,可擴展256個點;進口18b20高精度傳感器,在10-85度范圍內,精度在0.1-0.2度)
3. 4.0-10000米分布式多點深層地溫監測(采用分布式光纖測溫系統細分兩大類:1.井筒測試 2.井壁測試)
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5.0-7000米全景型耐高溫測溫成像一體井下電視(同時監測溫度和視頻圖片等)
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