DYL型地應力探測儀是利用天然電磁波場源根據MDCB型地震前兆監測儀工作原理研製的一種新型物探儀器,為了配合MDCB型儀器對附近震源區活動的跟蹤監測,本文又從深部相對地應力測量獲得的等值線圖上探討如何依據該震源區內積聚的地震能量來計算未來地震震級。
1.DYL型地應力儀器的工作原理
地震是地殼內部的岩石塊體在地應力積聚到一定程度突然釋放的產物。在地震未發生之前,震源區內的岩石經曆了地下深部地應力不斷積聚的過程,在這種地應力作用下,岩石的一些物性參數都要發生變化,如岩石的體積,孔隙度,裂隙度,含水量,電阻率等等。當這些參數發生變化時,勢必會影響這些介質對進入地下天然電磁波的反射,這種現象可以從實驗室內的光彈實驗中得到類比。
在實驗室內,當把一個透明的試件在壓力機上施加壓力或拉力時,試件上就會出現不同的花紋,整個過程有。
這個實驗告訴了人們這樣一個簡單的道理,就是當物體受力時,盡管物質的成分沒有發生變化,但由於體形變引起其電阻率發生變化,從而導致這些物質對某一頻率電磁波的反射率也發生變化。
這個試驗成立的條件有四個:一是要有一個穩定的光源――燈泡,二是有一個能反射光線(電磁波)的試件,三是有能使試件受力的壓力機,四是有能接收從試件上反射回來的電磁波的感光器材――眼睛。
DYL型地應力探測儀工作原理就是基於上麵的實驗原理通過理論推導研製的,其對應關係如下
2 儀器接收天然電磁波的理論依據
2.1 天然電磁波場源
DYL型地應力探測儀接收的是一種天然電磁波。這部分電磁波時刻存在於地球在宇宙中所占據的空間。它們有的源於地球外部空間的磁層、電離層、大氣層,有的源於地球的固體表層地殼。按著這種來源對其分類,把來自地球外部空間磁層、電離層、大氣層的電磁波稱為天電部分,直接來自地殼內部的電磁波稱為地電部分。其變化幅度和應用範圍。
該框明了天然甚低頻、超低頻段電磁波的來源、變化幅度及其用途。
2.2 儀器接收超低頻段電磁波的理論依據
依據天然電磁波場源的變化特征可知,天電部分和地電部分的二次場均是DYL型地應力探測儀工作時的天然場源,這部分場源在地下介質中傳播時,其衰減幅度與大地電磁場低頻窗口截頻公式(1)的形式相似。
Vf(1)
根據(1)式,經過一係列理論推導,得出最終公式(詳見《□論與天然電磁波法勘探》一書)(2)
Vfin。(2)
其中n
式中υ為泊鬆比;E為彈性模量;σ為體應力值;a為儀器選頻的二分之一帶寬;2是指某一深度地質體頂界麵上覆地層的視電阻率;B為傳感器靈敏度;CI為小於1的一個係數;H為某一深度;A,k為某一常數;γ為某深度截麵下物質成分對某一電磁波的反射係數,該係數的大小主要受三個因素的影響,即電阻率ρ,頻率γ,溫度Τ;在大區域範圍內進行5km、7km、10km地應力測量時,當上覆地層、下伏地層的物質成分又基本一樣時,上麵公式(2)中的一些參數[γ(ρ,λ,Τ),2,H,E,υ,B,CI,a]的綜合作用就基本變成了常數,於是影響公式(2)中電壓值變化的主要因素可簡化成下麵形式VfoF(σ)
這就是為什麼在大麵積地應力測量時,測出的電壓平均值基本反映了地下深部相對地應力大小的理論根據。
在大區域對5km以下地質體進行探測時,如果物質成分、溫度也發生了變化,此時反射係數也就發生了變化,這時電壓值不僅反應地應力的變化,還反應物質成分和溫度的變化。對於取得的資料如何區分這三種影響因素,首先借助於區域重力測量資料,通過軟件程序進行物質成分的識別;然後再從電壓等值線圖中依據其形態、大小分析是由於溫度參數發生了變化還是由於斷層影響而導致電壓值發生突變,最後剩下的異常區就是地應力的擠壓區或引張區了。有時地熱異常區也是地應力擠壓區,或地熱異常區也是重力異常區,或三者重合在一起,這時要具體情況具體分析。用數學方法研究,一般可采用一次、二次趨勢麵,一次、二次偏差分析。