1.地应力监测方法
(1)压磁电感法:元件互成60°夹角,监测结果有方向。
(2)压容法:元件互成45°夹角,监测结果有方向。
(3)体积应变法:监测结果无方向。
2.压磁电感法地应力监测台站名录
早在20世纪60年代,李四光引进压磁电感地应力测量法,最早由王宗杰进行试制实验,由王汉纯到大冶铁矿进行现场测试研究。
1966年发生邢台地震后,李四光在河北省隆尧县尧山建立第一个地应力监测台站,首先开始连续监测地应力相对变化与地震关系,接着地质力学研究所与地质部地震地质大队合作研究与改进压磁电感法的仪器设备,进行了系统的室内外试验研究,并在理论上也取得了重大进展。随后40多年,在我国展开建设压磁电感法地应力台站高潮,全国共建110个压磁电感法地应力观测站,大部分是在1971年李四光逝世前建立,其余多在1976年唐山大地震前建设,现在仅存5个台站还在进行地应力观测。上述主要依据地壳应力研究所2006年黄相宁论文提供的资料,其中并不包括地质力学研究所多年来建立的地应力观测研究站[21,22,26-28]。
国家地震局建立的压磁电感法地应力台站名录如下(图4-17):
第一个地应力站,1966年3月建,河北省隆尧县尧山地应力观测站;
北京(8个):房山、密云、镇罗营、昌平、温泉、下苇甸、西拨子、喇叭沟口;
河北(13个):三河、蔚县、唐山、陡河、昌黎、滦县、唐山赵各庄、黄壁庄、邢台、永年、峰峰、怀来、赤城、完县;
山西(5个):太原、长治、昔阳、代县、绛县;
山东(5个):长清、安丘、烟台、苍山、泰安;
河南(振弦法)(3个):郑州、辉县、洛阳;
辽宁(9个):沈阳、锦州、大连、鞍山、开源、铁岭、抚顺、营口、丹东;
吉林(3个):长春、延边、丰满;
四川(5个):汶川、泸定、西昌、渡口、郫县;
云南(7个):昆明、嵩明、建水、剑川、永胜、下关、通海;
贵州(1个):贵阳;
甘肃(8个):武都、武山、天水、静宁、文县、永靖、高台、河西堡;
陕西(1个):西安;
新疆(3个):乌鲁木齐、乌什、库尔勒;
宁夏(1个):青铜峡;
内蒙古(1个):呼和浩特;
广东(7个):五山、汕头、河源、信宜、丰顺、阳江、那大;
湖南(1个):琼中;
广西(7个):邕宁、灵山、合浦、凭祥、玉林、陵水、龙川;
福建(6个):永安、蒲田、泉州、福州、龙岩、漳州;
江西(1个):南昌;
江苏(5个):南京、溧阳、无锡、徐州、泗洪;
浙江(3个):杭州、新安江、霍山;
湖南(2个):长沙、华容;
湖北(2个):均县、麻城。
初步回顾相对地应力值预报地震的成功率,长期在20%～30%之间徘徊,加之许多干扰因素的排除研究中存在问题,探头稳定性的提高也不显著,因之,在历次预报会商中经常争议不断。诸多原因均引起相关领导部门疑惑,支持越来越少,到20世纪80年代已经走向低潮。由此也要求我们重新投入研究力量。
图4-17 全国相对地应力监测台站分布图(据黄相宁提供台站地名编录
(1)首先应该解决绝对地应力值的连续监测问题,并配合岩石力学性质与地应力对比研究,以及试验台站的系统研究工作,提高地应力真实可靠性与对比变化的合理性。
(2)其次解决1000m以下深部地应力解除测量的技术问题,验证已经发现地应力随深度变化的规律性等问题。
遵照李四光“要及时总结经验,改进我们的工作”的教导(见李四光生前谈《地质力学概论》的修订、出版问题摘要部分文字摘录),为此决定提出以下两个具体建议设想[1-0]1。
李四光同志生前谈《地质力学概论》的修订、出版问题摘要
《地质力学概论》是1961年在青岛养病时写的,很潦草,匆促搞出来,来不及详细讨论和广泛征求意见。
这本书稿时间很长了,有些东西过时了。我自己感到有些问题,外面也有些反映。六十年代初期的东西,至今已有十年了。十年来,地质力学有很大发展,应该充实新的资料。
《地质力学概论》的修订、出版,要广泛征求读者的意见。不但要搜集地质力学研究所里意见,还要吸收外面工作单位的意见。包括正面的意见和反面的意见。主要是到外面去搜集实际资料,加以充实。修改的重点是具体材料,地质力学观点无法改。
……
(摘自1970午3月18日对地质力学经验总结小组谈话记录)
除搜集资料,要总结经验,还要做联络员的工作,要把主动权给群众,过去是他们向我们要资料,在一定时期内可以这样做,但逐渐要移过来,让他们自己进行总结,并从生产的角度,向我们提出意见,督促我们,批评我们,改进我们的工作。群众发动起来就好办了,大家来批评、改正。
(摘自1970午6月1日对地质力学经验总结小组谈话记录)
在做法上,不是以地质力学研究所为主,顶多我们是推动的力量,以野外队工作同志的经验为主,我们再把它汇集起来,这是根据毛主席“要认真总结经验”的精神做的,这和以往的做法就很不相同了,发动群众来搞,不是少数人搞,不是少数人垄断。
(摘自1970午11月2日对地质力学经验总结小组谈话记录)
(引自《地质力学概论》[1],1999,地质出版社)
过去用于地震预报的地应力监测台站,均采用相对地应力连续变化曲线分析地震未来发生的三要素(时、空、强)(图4-16),即采用钻孔中不同方向探头(元件)的电感记录值随时间变化的曲线进行分析,这三个探头记录值,在力学概念上(力学三要素:地点、方向、大小)属于不完整的要素,量值大小是相对变化值,方向也不完善,不是计算合成的方向,因此是个不完整的力学数值,当然会对预报地震带来了诸多问题,也为实现准确预报带来了困难。因此建议改用地应力绝对值连续监测,即以地应力绝对值为起点,通过一组探头(元件)(3～9个探头)的时间变化曲线,可以计算出地应力绝对值(地点、方向、大小的三要素)的变化曲线,无疑会对地震危险性及其发展趋势分析等,都会带来许多方便,在力学上也获得了完整的概念,对提高地震预报的合理解释和成功率都会见到成效的[9,18,21,26,27]。
关于大震预报,采用地震地质工作方法,突破地震预报难关,这是我们的共同目标,将在第八章再作探索和讨论。此前还有许多工作要做,下面将讨论当前及长远需要解决的地应力测量问题。