CN1547044A

CN1547044A - 地震三要素监测报警系统

Info

Publication number: CN1547044A
Application number: CNA2003101236102A
Authority: CN
Inventors: 和洪喜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-12-11
Filing date: 2003-12-11
Publication date: 2004-11-17

Abstract

本发明是一种地震三要素监测报警系统，是基于地球是固体潮汐压电整体理论及地壳断裂力学基本理论建立的系统，其预测信号的采集目标之一是树，目标之二是固定建筑物，在树上安装乏极化探头，测定树电位变化信号，在树上安装对电极，测定树的对电极电流变化信号，在固定建筑物上安装电极，测定断层承力面失稳滑移的信号，上述三种信号的前两个信号是临震的必要条件，第一种信号主要是反映临震的判据，第二种信号主要是反映发震的时间及震级的判据，第三种信号是临震的充分条件，主要是反映发震方位的判据，综合分析上述三种信号可以得出震中距离、地震强度、发震时间分布，震前6－72小时的数据。

Description

地震三要素监测报警系统

技术领域

本发明属于地震预测技术，特别是一种地震三要素监测报警系统。

背景技术

每年全世界发生5-7级地震120余次，7-8级地震震中强度9度以上的大震18次，8级或8级以上震中强度11度以上的也有1-2次，大多数地震发生在人烟稀少或辽阔海洋深处而不引起人们注意。

虽然世界多震国家不断提高地震预测水平，建立了测震、地形变、地倾斜、地电、重力、地磁、地下水位、水化学及地温、波速比等十大前兆监测手段，但都不能对地震突然袭击起到防患实效，地震科学最基本的课题仍然是地震三要素即地震震级、发震震中距(方位)、发震时间准确的预测预报。

通过理论分析、验证，可以证实地壳是一个压电整体，当大地极化充电，与之相连的植物(如树)也充电，树电位就是极化充电生成的，树中有强烈电子传递时，其电位与电流遵守塔菲尔关系式，η＝a+blogIi(式中：η-电位，a-常数、b-常数、I_i-电流)，在树中，震源体应力集中的产生电位与潮汐电位是相反的。

根据低应力地壳断裂力学——固体潮汐脆断力学的研究成果，构造地震孕育到发震的全过程，是地壳在交变应力作用下裂纹源的形成，扩展的过程，随着裂纹深度不断扩展，承力面不断滑移，应力的集中，裂纹的尖端区已大大地超出了地壳的强度极限；也就是由与最大剪应力轴45°单轴受力，扩展为三轴最大主拉应力方向受力，此时地壳即是塑性状态，随着最终交变应力循环，地壳会发生突然脆断——地震。这就是地壳在固体潮汐的交变应力作用下地震孕育和发震的全过程。

由于地壳是一个压电整体，当大地极化充电时，树也极化充电，不同电性下植物生长是不同的，这在1970年已被我们实验所证实。我们因之用大地电性对树的影响来标度地震变化的参量。从1971年——1976年唐山大地震，前后共发生7级以上地震8次之多，对树电流的监测表明树自然电流由高降到最低值再回升，其值呈“V”字型，结果发生了包括唐山大地震在内七次7级以上大地震。树的生长过程实际是生物化学过程，和其他化学过程一样，其速度可以用电荷传递速度来表达，也就是可以用电流密度来表达。强地震“V”型前兆，说明树生长有一个与潮汐电位相反的电位影响抑制树生长期和临震时又有一个加速生长期；这已由我们1983年监测树上设置的电极电位和对电极电流间存在η＝a+blogI_i；并经式(塔菲尔公式)证实。也就是当临震时小的电位升高会导致极大的电流变化。为了证明树上得到表达地震前兆的可靠性，由于树生长的快慢能从树增加的干木质来测出。所以我们选用祁连山南坡，海拔3670米林带上限(N37°，E98.8°)及青海(N37.3°，E97.2°)海拔3750米，3900米林带上限采同种园柏(Sebin peziwelekii kom)为样本，可用年轮分别为913年；718；和935年轮。由于消除林带下限与草原交界处树木生长受气候干旱，降水因子的影响，且年轮数据又经过生长量的修订，敏感度良好且相当一致。所以树年轮指数数据可以作为孕震环境电性信息的标度。在近千年(1043——1978年)的树木年轮数据中取三棵树的平均值算出年轮指数。这期间有记载的强烈地震(见国家地震局编“中国强震简目”1977年)m≥6级地震661次；(其中m≥7级128次，m≥8级18次)。每个强烈地震前均有年轮指数＜1000，2年以上者震前有显著回升为前兆，经数理统计X²检验X²＝716.9＞X² _0.01＝6.62说明其准确率＞99％以上，显著与地震相关，可信度极高。年轮指数差异之大(最小值为169；最大值为3821，相差22.6倍)若仅用震前气温反常是无法解释的，而用η＝a+blogI_i很容易说明震前小的电位升高会导致生长率的巨大变化。

再从1043年——1443年和1444年——1844年两个400年轮指数进行比较，前者平均年轮指数＞1000；而后者400年年轮指数平均指数＜1000；说明后者生长受抑制为主导，地壳内由于大量应力集中产生电位与潮汐电位相反，故而影响树生长。从其间发生的地震频率、强度比较：1043年——1443年400年共发生m≥6级地震18次(包括m≥7级4次，m≥8级1次)1444年——1844年400年共发生m≥6级地震115次(包括m≥7级21次，m≥8级9次)通过近千年的地震和年轮指数验证说明：强烈地震三要素监测报警系统是现在已知的最准确、可靠系统，可信度在99％以上。从交变应力循环的最小周期说明，该系统监测到的数据最少为防震疏散争取到6小时，一般可以争取到12小时左右。

(1)地震发生前震源体会发生剧烈变化，二者都使地壳电位变化，从而又使树电位发生变化；(2)从已有前兆知道震源体应力调整中受力面滑移频频发生，从而可测知地震发生的地点；(3)震前生物有异常反应前兆。

以上是本发明的理论基础，在此理论基础之上设计出本发明的技术方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种震前6-72小时准确地震三要素监测报警系统。

本发明的目的按下述方案实现：

一种地震三要素监测报警系统，是基于地球是固体潮汐压电整体理论及地壳断裂力学基本理论建立的系统，其特征在于预测信号的采集目标之一是树，目标之二是固定建筑物，在树上安装乏极化探头，测定树电位变化信号，在树上安装对电极，测定树的对电极电流变化信号，在固定建筑物上安装电极，测定断层承力面失稳滑移的信号，上述三种信号的前两个信号是临震的必要条件，第一种信号主要是反映临震的判据，第二种信号主要是反映发震的时间及震级的判据，第三种信号是临震的充分条件，主要是反映发震方位的判据，综合分析上述三种信号可以得出震中距离、地震强度、发震时间分布，震前6-72小时的数据；

上述树电位变化信号的测定是在树干上沿垂直方向插入乏极化探头，通过电位计连续测定该探头与地电位变化数据；

上述乏极化探头是由金属材料制成；

上述对电流的测定是在树干上垂直插入两根金属电极，通过微安计连续测定两电极之间的电流信号；

上述断层承力面失稳滑移信号的测定是在固定建筑物东南西北正交的四角预埋金属探头，通过微安计连续分别测定四个探头之间的电流信号。

本发明采用生物体为检测对象，同时结合三种检测信号，从71年3月投入监测以来，又经过22年的理论探索和验证研究，重现性良好。1971年6月12日预测出将于1971年6月28日-29日将在吴忠和邻近的灵武地区发生5级以上地震，实际发震时间是6月28日中午13点01分，震级为5.2级，发震地点是吴忠地区(37°49’N，106°3’E)，后来又进行了多次预报，预测基本准确。本发明从理论和实践上看是现在已知的最准确、可靠的地震三要素监测系统，可信度在99％以上，从交变应力循环的最小周期说明，该系统监测到的数据最少为防震疏散争取到6小时，一般可以争取到12小时左右。

具体实施方式

本发明的具体实施主要是要采集分析三种信号：

(1)树电位自动连续监测信号：是在树干上插入乏极化探头，该探头与微电位计相连，连续测定该探头与大地之间的电位差，该信号的异常是临震的必要条件，其物理意义是震源体应力调整处于失稳状态，微裂纹突然增加出现叠加在潮汐树电位上的异常表现，由于其敏感性相对差一些，时间概念模糊不具体，只能作为临震的定性判据之一。

(2)树对电极电流监测信号，信号来自树对电极：该信号的连续升高是有地震的判据，是临震的必要条件，其物理意义：震源体应力出现异常变化，根据界面生物电化学，电荷传递遵守塔菲尔公式，η＝a+blogIi，它不仅能解释生物异常变化的原因而且是判断震级大小的依据，根据经验归纳，式中M_L-震级，a-树种变量，对于杨树和柳树，a≈1，ΔImax-电流最大日均增值(μA/D)，S-震中距，即监测点与震中心的距离，β-距离衰减系数，该系数一般为0.1/100，上式中，ΔImax≥8，且连续增加时，震级M_L≥5.5级，ΔImax连续升值时间t是临震的判据，一般t＝5-6天，S≈100km，属地方震，t＝3-4天，S≈100-1000km，属于近震，t＝2天，S≥1000km属于远震。

(3)震源体承力面失稳滑移监测信号：信号来自在一固定建筑物东西南北的四角预埋的金属探头，通过微安计测定四个探头之间的电流变化的信号，该信号是发震方位的判据，其物理含义是震源体裂纹区承力面的滑移，有波的传播性。

预测实例1：

1971年6月28日宁夏吴忠市高闸发生M₁＝5.3级地震的测报，所用树为杨树，6月26日前对电极监测到(1)连续5天的ΔI增值(必要条件)。(2)ΔImax＝7.5μA。(3)方位与震源体予滑监测出：6月27日16时许测到予滑信号。根据分析，发震的充分条件成熟，N-W变化不大，N-S变化28μA。集成分析：①t＝5日地方震，100km的1/2，50km以远。②

③从安装后第一个测的是5月8日，内蒙临河M_L4.4级，发震方位和监测方位相符，据此分析，测点南，发震时间：6月28日-29日，最大可能28日，27日晚发出此报告，结果28日13时在银川南65km发生了M_L＝5.3级地震。

例2.

1973年2月6日四川甘孜-炉霍M_L＝7.9级地震监测。报警：

(1)2月2-4日监测到树对电流连续3天增值(必要条件)。

(2)ΔImax＝13μA(微安)。

(3)方位与震源体予滑：元月30日开始西南35°2月3日达30μA，电流2月5日基本恢复平稳。南北相15μA，2月4日恢复。发展充分条件成熟。

集成分析：①t＝3近震，取1000km的1/2，500-1000km间，②方位：银川西南，

(3) M_{L} = 2 \times \sqrt{1 \times 13} + 750 \times 0.1 / 100 km = 7.95

所以我们在2月4日下午预报了此结果。

发震结果1973年2月6日四川甘孜-炉霍距银川900多公里，发生M_L＝7.9级地震。

例3：

1976年8月16日，四川松潘地震的监测：(1)8月13日前树对电极电流传监测连续4天上升，紧接着下降了一天又出现连续4天连续上升。(2)ΔImax＝10.2-10.4μA。(3)方位与震源体予滑监测：在8月4日出现异常：15日恢复，N-S表现不明显，N-N-W(西南35°达40μA。说明发震充分条件已经成熟。

集成分析：①t＝4日，近震。②方位：银川南西。

④发震时间：8月16日。8月15日将结果报告了地办，且告知了新华社，由于当月牧羊童发现当天同心县境内蛇群很多故在微波站报道有震情，发震时间6月16日，由于当时人们对我们监测报警方法原理不知晓，所以8月16日中午追查是否有人造谣，结果晚23点，发生了7.2级地震，震中距：700km左右。

Claims

1、一种地震三要素监测报警系统，是基于地球是固体潮汐压电整体理论及地壳断裂力学基本理论建立的系统，其特征在于预测信号的采集目标之一是树，目标之二是固定建筑物，在树上安装乏极化探头，测定树电位变化信号，在树上安装对电极，测定树的对电极电流变化信号，在固定建筑物上安装电极，测定断层承力面失稳滑移的信号，上述三种信号的前两个信号是临震的必要条件，第一种信号主要是反映临震的判据，第二种信号主要是反映发震的时间及震级的判据，第三种信号是临震的充分条件，主要是反映发震方位的判据，综合分析上述三种信号可以得出震中距离、地震强度、发震时间分布，震前6-72小时的数据。

2.如权利要求1所述的地震三要素预测报警系统，其特征在于上述树电位变化信号的测定是在树干上沿垂直方向插入乏极化探头，通过电位计连续测定该探头与地电位变化数据。

3.如权利要求1所述的地震三要素预测报警系统，其特征在于上述乏极化探头是由金属材料制成。

4.如权利要求1所述的地震三要素预测报警系统，其特征在于上述对电流的测定是在树干上垂直插入两根金属电极，通过微安计连续测定两电极之间的电流信号。

5.如权利要求1所述的地震三要素预测报警系统，其特征在于上述断层承力面失稳滑移信号的测定是在固定建筑物东南西北正交的四角预埋金属探头，通过微安计连续分别测定四个探头之间的电流信号。