[发明专利]大级别地震监测预报的一种新方法

说明书

大级别地震监测预报的一种新方法其理论认为：大级别地震都是由构造空穴引发，其孕育～爆发过程分为三个阶段：一是区域构造应力能量高度集中，二是高应力作用下构造空穴生成、发育，三是构造空穴极限状态失稳崩塌而触发大级别地震；因此，利用空穴效应和地震实例的监测成果建立关联数据库，通过概率统计能够发现和抽象出空穴效应与大级别地震对应关系的数据模型，从而能够实现大级别地震的更有效的短临预报；其具体做法分三个步骤：第一个步骤是监测、统计、建立空穴效应数据库，第二个步骤是构建大级别地震预报的数据模型，第三个步骤是数据模型的修正和优化。

技术领域

本发明属地震技术领域。

背景技术

地震监测预报的现有技术有：地震地质法、地震统计法、地震前兆法三种；地震地质法是通过研究地质构造推断地震可能发生的区域；地震统计法是通过研究地震的历史经验来判断可能发生的地震；地震前兆法是通过发现、探测地震前的宏观征兆和微观征兆——如：地声、地光、地震云、地下水异常、地球物理场异常等，来预测地震发生；上述所有方法基本都处于依靠经验来间接推测的阶段，不能做到地震灾害的有效预报。

2016年较强级别地震监测预报的一种新方法的专利申请，曾提出了以探测空穴效应来预报较强级别地震的思路和技术方向，但对技术方案的具体实施方法未做出清楚、完整的说明，使发明无法实现；本申请将结合现有技术，对空穴效应的监测方法、主要技术参数收集、如何判断地震活动与空穴效应的关系、如何由空穴监测预报地震发生等，进行更清楚、完整的说明。

发明内容

地震活动与地下构造空穴有着直接的因果关系，以此，把大级别地震形成分为三个阶段：一是区域地应力能量高度集中，二是高应力作用下构造空穴生成、发育，三是构造空穴达到临界状态后失稳崩塌而触发大级别地震；前两个阶段是地震发育的必要条件，第三个阶段是地震爆发的充分条件；在没有空穴的情况下，地应力能量释放只能呈斜坡下降形式，因为在连续的介质中，高能区需要突破渐变的低能区束缚才能释放能量，其过程只能引发岩体的小幅度错动和位移，不会产生岩体的剧烈运动，因此不足以爆发大级别地震；而一旦在高能区中形成零能位的空穴，能量的释放就会变成垂线式跌落突变，空穴崩塌伴随着大量岩体向零能位空腔的剧烈的岩爆式运动，这种岩体的剧烈运动便触发了大级别地震；这里把地壳构造运动中空穴的生成、变化、破灭的实时过程称之为空穴效应，则所有地震活动都与空穴效应直接相关；小级别地震可能难以发现明显的空穴效应，但大级别地震都是由强烈的空穴效应引发；因此，本发明的核心内容是：在地震地质法、地震统计法、地震前兆法等现有技术的基础上，增加一种新的监测手段和新的研究方向，这就是：在地震活跃区域，探测、发现、跟踪、辨识地质构造运动和地应力活动形成的构造空穴；利用空穴效应和地震实例的监测成果建立关联数据库；通过对大量数据库模型的研究和分析，发现和抽象出空穴效应与大级别地震的对应关系数据模型；像其他学科的发展一样，有限统计建立的数据模型再回归实践中不断修正，逐步形成大级别地震活动监测预报的一种新方法。

具体实施方法

第一个步骤是监测、统计、建立空穴效应数据库：在利用现有技术圈定的地震活跃区域，选用适宜的探测手段，例如物探电磁仪、超声波探测仪及其他，探测、发现、跟踪、辨识、记录构造运动形成的空穴，这些空穴视为孕育地震的震源；监测注意事项：之一是，根据区域地震统计资料，合理选择探测范围和方位，以有效捕捉靶标；之二是，一经探测发现空穴，应合理布设多方位监测点进行就近距离的跟踪、监测，以获取更准确的定量数据；之三是，监测和记录应维持地震实例的整个时间段，地震爆发至余震持续的整个过程称为地震实例；空穴效应数据库主要提取的数据：一是构造空穴的内因参数——自身结构形态参数，包括：空穴体积、空穴空间位置、空穴长轴及沿长轴定距离剖面的形态参数；二是构造空穴的外因参数——即区域地质条件参数，包括围岩力学特性、构造应力、地热、地下水；第二个步骤是构建大级别地震预报的数据模型，其基本内容是：利用对数据库的分析研究，抽象和关联出主要的三种对应关系：第一种关系是：空穴效应内外因参数的动态变化（如构造应力和围岩动态强度的消长、空穴形态和体积的量变等）与地震实例二者之间的时间对应关系；第二种关系是：空穴体积量与地震实例的地震级别二者之间的量级对应关系；第三种关系是：空穴位置与地震实例的震源二者之间的空间对应关系；目前能够初步结论的是：构造应力超过围岩强度极限达到某种比例数值或者空穴膨胀超过某种极限跨度和历时则会产生空穴崩塌并触发地震实例，构造空穴的体积量与地震实例级别二者之间存在正相关关系，构造空穴的空间位置与地震实例的震源相对接近或基本重合，但是，这三种关系的量化数值需要大量实例模型的概率统计才能得到；除这三种主要关系之外，根据地震监测预报的需要，再发现和提取其他关系；通过多次空穴效应与地震实例的全过程监测，抽象出的空穴效应监测数据和地震实例之间的这些对应关系就构成了大级别地震预报的初始数据模型；第三个步骤是数据模型的修正和优化：有限统计数据建立的的地震预报初始数据模型会存在相对性、偶然性、片面性，与真理之间还有差距；应该积累、分析、研究大量的实例数据模型，筛选比较，多次验证，最终，能够建立接近或符合大级别地震规律的可用于预报的数据模型；从而，为大级别地震的短临预报开辟一条新的技术途径。