專(zhuān)利名稱(chēng)：一種地震預(yù)測(cè)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于儀器分析技術(shù)領(lǐng)域，涉及地震監(jiān)測(cè)的新方法，更具體的說(shuō) 是通過(guò)檢測(cè)地下二氧化碳的指標(biāo)參數(shù)變化進(jìn)行地震預(yù)測(cè)的一種快速、簡(jiǎn)便 的新方法。
技術(shù)背景地震是地球內(nèi)部介質(zhì)局部發(fā)生急劇的破裂，產(chǎn)生地震波，從而在一定 范圍內(nèi)引起地面振動(dòng)的現(xiàn)象。它就象刮風(fēng)、下雨、閃電、山崩、火山爆發(fā) 一樣，是地球上經(jīng)常發(fā)生的一種自然現(xiàn)象。大地振動(dòng)是地震最直觀、最普 遍的表現(xiàn)。大地震能使局部地形改觀，或隆起，或沉降。使城鄉(xiāng)道路柝裂、 鐵軌扭曲、橋梁折斷。在現(xiàn)代化城市中，由于地下管道破裂和電纜被切斷 造成停水、停電和通訊受阻。煤氣、有毒氣體和放射性物質(zhì)泄漏可導(dǎo)致火 突和毒物、放射性污染等次生災(zāi)害。在山區(qū)，地震還能引起山崩和滑坡， 常造成掩埋村鎮(zhèn)的慘劇。崩塌的山石堵塞江河，在上游形成地震湖。在人類(lèi)社會(huì)高度發(fā)達(dá)的今天，地震仍然是極其頻繁的，全球每年發(fā)生地震約500 萬(wàn)次，給人類(lèi)生命與人們的生活造成了嚴(yán)重的影響。地震預(yù)報(bào)是在地震發(fā)生前通過(guò)對(duì)各種前兆資料的分析和研究，對(duì)未來(lái) 可能發(fā)生地震的大小、地點(diǎn)和時(shí)間作出明確的判定，并將此判斷向社會(huì)公 眾發(fā)布。因此，地震預(yù)報(bào)必須包括三項(xiàng)內(nèi)容，即未來(lái)地震的震級(jí)、發(fā)生的 地點(diǎn)、發(fā)生的時(shí)間總稱(chēng)為地震預(yù)報(bào)三要素。地震預(yù)報(bào)研究表明氣體地球 化學(xué)前兆現(xiàn)象可以反映地震活動(dòng)。 一些地震前兆如地下水、氣體以及某些 動(dòng)物前兆等都直接或間接地與震前的氣體地球化學(xué)異常有關(guān)。然而，地下 氣體的釋放是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，在其產(chǎn)生、運(yùn)移和釋放的過(guò)程中要受 到諸多因素的制約。除了氣體組分本身的物理化學(xué)性質(zhì)外，氣體源區(qū)的物質(zhì)成分、應(yīng)力狀態(tài)、環(huán)境特征以及氣體釋放區(qū)的地質(zhì)背景、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等因 素都可能對(duì)氣體的釋放產(chǎn)生重要影響。利用斷層氣預(yù)報(bào)地震是近十幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的 一種新方法。其中co2 能靈敏地反映地殼應(yīng)力狀態(tài)的變化，是地震前兆的靈敏指標(biāo)之一。就斷層氣C02的測(cè)定技術(shù)方法而言，目前國(guó)內(nèi)外主要利用氣相色鐠儀進(jìn)行測(cè)定。由于氣相色譜儀價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜，測(cè)定的技術(shù)條件和環(huán)境要求苛刻等使得我國(guó)的絕大多數(shù)臺(tái)站無(wú)法配備，從而影響了斷層氣C02方法的推廣應(yīng)用。再有目前利用斷層氣預(yù)報(bào)地震的方法中還存在一個(gè)普遍的問(wèn)題就是二 氧化碳來(lái)源的地層比較淺，含量比較底，濃度變化不明顯，監(jiān)測(cè)的靈敏度 較差。因此，從我國(guó)目前的地震監(jiān)測(cè)實(shí)情來(lái)看，發(fā)展快速、簡(jiǎn)便、價(jià)廉的測(cè)定斷層氣C02新方法，無(wú)疑將是具有現(xiàn)實(shí)意義的。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種地震預(yù)測(cè) 的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下(1)確定地震監(jiān)測(cè)點(diǎn)，建測(cè)定孔，然后在深 井中放入一個(gè)下端開(kāi)口的測(cè)定套管；深井深度在100-15000米。優(yōu)選深井 深度在1500-8000米。(2) 向測(cè)定套管中注入0. 05-llMPa壓力二氧化碳，便二氧化碳向深 部地層周?chē)h(huán)境擴(kuò)散；(3) 當(dāng)?shù)卣鹎暗叵聭?yīng)力發(fā)生變化，檢測(cè)下列參數(shù)中的一個(gè)或幾個(gè)來(lái) 確定地震的異常(1)二氧化碳?jí)毫y(cè)定(2)二氧化碳?xì)怏w溫度測(cè)定(3) 二 氧化碳中氡、氦、氫、硫的測(cè)定。本發(fā)明所述套管的下端開(kāi)口形狀不限，直徑在50-500毫米。本發(fā)明所述的深井套管中注入的二氧化碳優(yōu)選在0.1-5MPa。CO 2快速測(cè)定法是一種化學(xué)反應(yīng)法，與氣相色i普法的測(cè)定原理不同，它們測(cè)出的C02數(shù)據(jù)的含義也不同。C02快速測(cè)定法是一種積累測(cè)量法，其含義是1天內(nèi)測(cè)定孔中釋放出的C02總量，單位為mg/d。氣相色i普法 是一種相對(duì)測(cè)量法，其含義是單位體積中C02所占的相對(duì)百分比，單位為mg/d單就在地震前兆觀測(cè)中的應(yīng)用而言，與氣相色語(yǔ)法比較，C02快速測(cè)定法有以下點(diǎn)優(yōu)勢(shì)① C02快速測(cè)定管只選擇性地與C02發(fā)生反應(yīng)，其他氣體組分含量的 變化不會(huì)引起C02總量的變化，因而能真實(shí)地反映C02釋放規(guī)律，而對(duì)氣相色譜法來(lái)說(shuō)，如果樣品中其他氣體組分的含量發(fā)生變化，那么C02的相 對(duì)百分比也會(huì)發(fā)生變化，從而影響C02的真實(shí)動(dòng)態(tài)；② 地球放氣是間歇性的，C02的釋放水平也可能時(shí)高時(shí)低。CO;j快速測(cè)定管在測(cè)定孔中連續(xù)24小時(shí)與C0 2發(fā)生反應(yīng)，實(shí)際上是一種積分過(guò)程，一天內(nèi)每一時(shí)刻釋放出的C02都能被C02快速測(cè)定管記錄下來(lái)。而氣相色語(yǔ)法則是單點(diǎn)取樣，不一定能捕捉到C02高釋放的時(shí)刻；③ 地震前兆是復(fù)雜的，有時(shí)可能只是氣體釋放量增加，而C02相對(duì)百分比并沒(méi)有明顯變化，在這種情況下， 一天內(nèi)觀測(cè)孔中釋放出的CO 2總 量會(huì)明顯增加，利用C02快速測(cè)定法可以捕捉到這種異常，而氣相色譜法 則難以做到。同時(shí)本發(fā)明在測(cè)定套管中注入0. 05-llMPa壓力二氧化碳，通 過(guò)二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行參數(shù)由底部到頂部傳遞或傳送，來(lái)檢測(cè)二氧化碳?jí)?力；二氧化碳?xì)怏w溫度；二氧化碳中氡、氦、氫、疏等參數(shù)反映深部地 層變化情況，從而進(jìn)一步捕捉到地震的異?，F(xiàn)象。采用這種地震預(yù)測(cè)方法， 地層比較深，所獲得的C0 2含量比較準(zhǔn)確，濃度變化較明顯監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性 強(qiáng)；方法簡(jiǎn)單，且結(jié)果可靠；信號(hào)特異性強(qiáng)；測(cè)量精度高。當(dāng)?shù)卣鹎巴ㄟ^(guò)向測(cè)定套管中注入O. 05-llMPa壓力二氧化碳，便二氧化 碳向深部地層周?chē)h(huán)境擴(kuò)散；這時(shí)地下應(yīng)力發(fā)生變化，二氧化碳中氡、氦、 氫、硫的濃度發(fā)生了很大的變化。例如大震前觀測(cè)到氡濃度的異常變化， 該地震之前，氡的濃度在短期內(nèi)突然增加，然后以較大的梯度回到正常值， 通過(guò)測(cè)量地下水或土壤中的氡濃度的異常變化進(jìn)行地震預(yù)報(bào)。再例如氦異常在地震學(xué)中的應(yīng)用。氦氣具有極強(qiáng)的擴(kuò)散滲透能力，因而是反映深部大 斷裂或斷層活動(dòng)的一種特征標(biāo)志。通過(guò)研究土壤氣中氦濃度的變化情況， 確定各種氣象參數(shù)對(duì)土壤氣氦濃度的影響，氦濃度的日變似乎是有規(guī)律的和可以預(yù)報(bào)的波動(dòng)，其范圍大約在空氣濃度的4%以?xún)?nèi)。更典型的范圍是在 lm以下，氦的濃度維持在l 0xl0-5,且不受風(fēng)速和溫度的影響。氦的某些 化學(xué)性質(zhì)比氡更優(yōu)越，它容易運(yùn)移而且穩(wěn)定，它的較大豐度和擴(kuò)散能力使 得它對(duì)于構(gòu)造擾動(dòng)可能有更高的靈敏度，同時(shí)氦的同位素組成特征還可以 用來(lái)判識(shí)其氣源類(lèi)型，通過(guò)監(jiān)測(cè)氦濃度用于地震預(yù)報(bào)工作。再例如硫化物 的映震特征既有趨勢(shì)性異常，又有明顯的短臨異常，并且依據(jù)其異常及綜 合分析其他測(cè)項(xiàng)參數(shù)，可對(duì)中強(qiáng)地震作出一定的短期預(yù)測(cè)。但由于地震前 兆的復(fù)雜性，有待于進(jìn)一步改進(jìn)硫化物的觀測(cè)方法，并不斷加強(qiáng)對(duì)硫化物 的映震特征及其映震機(jī)理的研究。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。 實(shí)施例1在遼寧西部某地，布設(shè)2000米的深井，然后在深井中放入一個(gè)下端開(kāi) 口的測(cè)定套管(長(zhǎng)10米，直徑O. 45米)向測(cè)定套管中注入llMPa壓力二氧 化碳，便二氧化碳向深部地層周?chē)h(huán)境擴(kuò)散；套管上端與HPLC測(cè)定儀器相 連接，測(cè)定(l) C02壓力的變化(2)C02氣體溫度測(cè)定的變化(3) C02中氡、氦、 氫、疏的變化。2000年7月4日，當(dāng)?shù)卣鹎坝^測(cè)到了明顯的短臨異常。最后 經(jīng)儀器確定，地震監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀察到的地震在3. 9級(jí)。經(jīng)過(guò)地震觀測(cè)站的實(shí)際 監(jiān)測(cè)說(shuō)明斷層氣C02快速測(cè)定法具有快速、簡(jiǎn)便、價(jià)廉和可靠有效。通過(guò) 積累測(cè)量，不受其他氣體組分含量變化的影響。l天內(nèi)測(cè)定孔中每時(shí)每刻 釋放出的C02都會(huì)被記錄下來(lái)，因而能真實(shí)地反映C02釋放規(guī)律。C02在震前 15-47天出現(xiàn)異常，異常幅度大，異常峰值是背景值的l. 3~10倍。用氦 元素測(cè)定儀測(cè)得的氦為3 x ,用二氧花碳測(cè)定儀測(cè)得的C02壓力變化增大。說(shuō)明震級(jí)越大C02異常的映震范圍也越大。 實(shí)施例2在滄州地震觀測(cè)變站院內(nèi)，布設(shè)8000米的深井，然后在深井中放入一 個(gè)下端開(kāi)口的測(cè)定套管(長(zhǎng)30米，直徑0.4米)，向測(cè)定套管中注入5MPa壓 力CO"便二氧化碳向深部地層周?chē)h(huán)境擴(kuò)散；套管上端與HPLC測(cè)定儀器相 連接，測(cè)定測(cè)定(l) 0)2壓力的變化(2) C02氣體溫度測(cè)定的變化(3) 0)2中 氡、氦、氫、硫的變化。用氣相色譜法測(cè)得的氡為40x 10—"。用氣相色i普 法測(cè)得的C02壓力變化增大。2001年3月4日在滄州地震觀測(cè)變站的監(jiān)測(cè)點(diǎn)， 當(dāng)?shù)卣鹎坝^測(cè)到了明顯的短臨異常。最后經(jīng)儀器確定，地震監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀察到 的地震在4. 2級(jí)。在詳細(xì)說(shuō)明的較佳實(shí)施例之后，熟悉該項(xiàng)技術(shù)人士可清楚地了解，在 不脫離上述申請(qǐng)專(zhuān)利范圍與精神下可進(jìn)行各種變化與修改，凡依據(jù)本發(fā)明 的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何筒單修改、等同變化與修飾，均屬于 本發(fā)明技術(shù)方案的范圍。且本發(fā)明亦不受說(shuō)明書(shū)中所舉實(shí)例實(shí)施方式的限 制。
權(quán)利要求
1、一種地震預(yù)測(cè)的方法，該方法主要包括下述步驟(1)確定地震監(jiān)測(cè)點(diǎn)，建測(cè)定孔，然后在深井中放入一個(gè)下端開(kāi)口的測(cè)定套管；(2)向測(cè)定套管中注入0.05-11MPa壓力二氧化碳，便二氧化碳向深部地層周?chē)h(huán)境擴(kuò)散；(3)當(dāng)?shù)卣鹎暗叵聭?yīng)力發(fā)生變化，檢測(cè)下列參數(shù)中的一個(gè)或幾個(gè)來(lái)確定地震的異常(1)二氧化碳?jí)毫y(cè)定(2)二氧化碳?xì)怏w溫度測(cè)定(3)二氧化碳中氡、氦、氫、硫的測(cè)定。
2、 權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)方法，其中套管的直徑50-500毫米。
3、 權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)方法，其中深井套管中注入的二氧化碳在 0. l-5MPa。
4、 權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)方法，其中深井深度在100-15000米。
5、 ^5L利要求1所述的預(yù)測(cè)方法，深井深度在1500-8Q0Q米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種地震預(yù)測(cè)的方法，特別是涉及向在深井中放下端開(kāi)口的測(cè)定套管；然后在測(cè)定套管中注入0.05-11MPa壓力二氧化碳，通過(guò)二氧化碳?xì)怏w參數(shù)由底部到頂部傳遞或傳送，來(lái)檢測(cè)二氧化碳?jí)毫?；二氧化碳?xì)怏w溫度；二氧化碳中氡、氦、氫、硫等參數(shù)反映深部地層變化情況，從而進(jìn)一步捕捉到地震的異常現(xiàn)象。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用這種地震預(yù)測(cè)方法，尋找“地震前兆波”監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性強(qiáng)；方法簡(jiǎn)單，且結(jié)果可靠；信號(hào)特異性強(qiáng)；測(cè)量精度高。
文檔編號(hào)G01V1/00GK101334478SQ20081005379
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月9日
發(fā)明者段旭川 申請(qǐng)人:天津師范大學(xué)