專(zhuān)利名稱(chēng):對(duì)天然及人工誘發(fā)地震活動(dòng)性的預(yù)測(cè)(報(bào))觀測(cè)和對(duì)工程設(shè)施的預(yù)防性保護(hù)方法
本發(fā)明是關(guān)于對(duì)天然及人工誘發(fā)地震活動(dòng)性預(yù)測(cè)(報(bào))及觀測(cè)的方法，所謂人工誘發(fā)地震是由礦洞中之塌方、對(duì)礦產(chǎn)之采掘開(kāi)發(fā)、建造水庫(kù)和高壩等產(chǎn)生的;以及對(duì)價(jià)值高貴及/或有危險(xiǎn)性的設(shè)備如動(dòng)力廠、礦井及化工廠等之預(yù)防性保護(hù)。
直至現(xiàn)今地震活動(dòng)性之預(yù)測(cè)只限于對(duì)地震作用本身之觀測(cè)。從而使測(cè)量預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)之特性只能產(chǎn)生在震動(dòng)之發(fā)展起來(lái)的階段-振動(dòng)之影響，進(jìn)一步從某些局部測(cè)定的數(shù)值作出結(jié)論，從而可預(yù)測(cè)以后進(jìn)一步的地層運(yùn)動(dòng)是沿某個(gè)地理方向及能達(dá)到什么強(qiáng)度。
最近，除了在地面作觀測(cè)之外，也在地下，或者在靠近地表的地下也作地震的及地震學(xué)的觀測(cè)，對(duì)一些地震的輔助性參數(shù)也加以測(cè)量，例如測(cè)量壓力之變化及熱(流)值等。
在作地面測(cè)量時(shí)還附加使用傾斜儀測(cè)量位移應(yīng)變(這種測(cè)量使用了激光)。
然而，基于過(guò)去幾年中所得到的不幸的經(jīng)驗(yàn)，上述儀器如單獨(dú)使用時(shí)僅得到很小的結(jié)果。
到現(xiàn)在還沒(méi)有復(fù)合的測(cè)量方法，復(fù)合方法應(yīng)能對(duì)物理、地球物理理、地球化學(xué)，大地測(cè)量及生物學(xué)的諸參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，以得到這些參數(shù)的相對(duì)值或絕對(duì)值以及它們隨時(shí)間的變化，并加以處理。本發(fā)明之目的就是要測(cè)出上述的許多參數(shù)并對(duì)它們作出預(yù)測(cè)。
地震觀測(cè)臺(tái)及其數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可以看作是一個(gè)眾所周知的系統(tǒng)，它有一定的技術(shù)水平，然而如已經(jīng)說(shuō)過(guò)的，此系統(tǒng)所測(cè)得的數(shù)據(jù)僅是屬于地震方面的(及大地測(cè)量方面的)。
下述之參數(shù)文獻(xiàn)可看出我們的測(cè)量基礎(chǔ)(1)P、RikifakeEarthquake prediction，P.357，Elsevier，1976;
(2)Earthquake prediction，Procecolings of the internationalsymposium on earthquakeprediction Terra scientificPublishing Company，P.
995/TERRAPUB/Tokyo，UNESCO，Paris1984。
上述之文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)了為作地震預(yù)報(bào)而需作的許多測(cè)量。
本發(fā)明是基于認(rèn)識(shí)到，如要預(yù)報(bào)地震，則不僅要測(cè)量地震動(dòng)之作用，還要測(cè)量在地震發(fā)生之前地殼彈性介質(zhì)的形變，并對(duì)它加以分析。在某一局部地區(qū)發(fā)生，及在時(shí)間上是孤立的地震現(xiàn)象應(yīng)能追塑到一個(gè)殼層內(nèi)發(fā)生的變化，此殼層是以地殼構(gòu)造及深部構(gòu)造為之下界的。
基于上述的認(rèn)識(shí)，本發(fā)明的基本特點(diǎn)是要在某一給定區(qū)域在兩個(gè)層面或最好是三個(gè)層面上作觀測(cè)，亦即在地面之下，在地面，及在地面之上(空中)同時(shí)作連續(xù)的觀測(cè)。觀測(cè)時(shí)所用的采樣率要由觀測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)來(lái)決定。
在此項(xiàng)活動(dòng)中，我們所觀測(cè)的是關(guān)于物理，地球物理，地球化學(xué)，大地測(cè)量以及生物與微生物的復(fù)合參數(shù)，并且至少有一組參數(shù)是在地面之下測(cè)得的。此外，把這些參數(shù)隨時(shí)間及空間的變化也應(yīng)同時(shí)測(cè)下來(lái)，用遙測(cè)方法把集中數(shù)據(jù)加以記錄、存儲(chǔ)，處理并加以評(píng)價(jià)。
從所得到的這些數(shù)據(jù)，我們求得這些參數(shù)的時(shí)間函數(shù)，周期性，及頻譜。此外我們也應(yīng)求得一種參數(shù)對(duì)另一種或幾種參數(shù)的關(guān)系。
求得了某一參數(shù)的時(shí)間變化序列之后，也要求得一組參數(shù)，它們之增量及相對(duì)強(qiáng)度，并考慮到本地區(qū)內(nèi)地質(zhì)以及巖性物理學(xué)的潛在可能變化。由此而作出外推，倘如至少有兩個(gè)參數(shù)已經(jīng)由經(jīng)驗(yàn)而得出了其閾值，則由外推的情況就可以判斷會(huì)不會(huì)有地震要發(fā)生。
本發(fā)明中所談的地面之上(空中的)的觀測(cè)應(yīng)叫做遙測(cè)監(jiān)視系統(tǒng)。例如為氣象目的而使用的立體空中攝影，或用衛(wèi)星技術(shù)在大范圍內(nèi)所得之?dāng)?shù)據(jù)來(lái)加以處理之系統(tǒng)。在本發(fā)明中還包括空中對(duì)某地區(qū)的紅外成象，天然伽瑪輔射測(cè)量，天然放射性測(cè)量及它們的頻譜，和觀測(cè)到的重力變化等等。
在作地面測(cè)量時(shí)主要是靠地震臺(tái)觀測(cè)到的地震信號(hào)，并將此數(shù)據(jù)用當(dāng)?shù)貐^(qū)的物理的、地球物理的，及地球化學(xué)的測(cè)量加以補(bǔ)充。因而，我們也應(yīng)在地面上同時(shí)作地磁測(cè)量和記錄(例如大地電磁場(chǎng)測(cè)量，及質(zhì)子旋進(jìn)儀的測(cè)量等)。也要有地電值(如電阻值，地電流值等)及大地測(cè)量數(shù)據(jù)(例如用激光來(lái)測(cè)量巖石之應(yīng)變及用激光測(cè)量巖石的水平方向及垂直方向的位移及傾斜測(cè)量等)。也應(yīng)作重力測(cè)量。及用小孔徑地震臺(tái)陣測(cè)定地震之震中座標(biāo)、地震波速、及頻度和地脈動(dòng)。上述之地面測(cè)量還應(yīng)加上生物學(xué)之觀測(cè)。
這些測(cè)量已是眾所熟知的，并且測(cè)量?jī)x器也是現(xiàn)成的。本發(fā)明之特點(diǎn)是在于將這些測(cè)量方法同時(shí)加以使用，進(jìn)行同時(shí)觀測(cè)，并作復(fù)合的處理。
在地面作的地電及地磁測(cè)量結(jié)果如和地震及鉆孔中的地球物理資料聯(lián)系起來(lái)將能對(duì)單個(gè)地層及多層集合體地殼構(gòu)造內(nèi)之彈性形變提供寶貴數(shù)據(jù)。
地面下之觀測(cè)最好是利用鉆孔來(lái)完成。例如為探尋碳?xì)浠衔?，水，固體礦物，以及為了解地層結(jié)構(gòu)而鉆的孔。此外還有在礦坑中為進(jìn)行測(cè)量而鉆之孔。
地面下的測(cè)量范圍包括測(cè)量鉆孔內(nèi)的物理的、化學(xué)的、地球物理的及微生物等的參數(shù)，還有孔中所含的鉆孔液體，鉆孔周?chē)膸r層集合體，巖層孔隙內(nèi)所含之氣體，以及測(cè)量這些參數(shù)隨空間和時(shí)間的變化。
下面將列舉所測(cè)的各種參數(shù)，當(dāng)然一時(shí)地不能舉的很全面-鉆孔中之地震測(cè)量(s);
-鉆孔傾斜之測(cè)量(s);
-鉆孔中溫度之測(cè)量(s);
-鉆孔中所含液體的電化學(xué)電位，壓力，氣體包含度，及鉆孔中所含液體之透明度等;
-測(cè)量孔壁巖石的自然電位差值電位;
-測(cè)量孔壁巖層及巖層集合體之天然放射性;
-測(cè)量孔壁巖石之磁性參數(shù);
-測(cè)量孔壁巖石之體積，孔隙體積以及電阻率;
-測(cè)量孔壁巖石及土壤中水流速度;
-測(cè)定及認(rèn)出鉆孔中的液體或注入的液體中所發(fā)現(xiàn)的真菌及連球菌，它們是以鉆孔中的碳?xì)浠衔餁怏w為生的，并分析其發(fā)展和數(shù)量。
這些測(cè)量中之一部分，例如測(cè)定熱，壓力值及其變化的儀器是已經(jīng)熟知的。它們也都是為測(cè)量地震活動(dòng)性的輔助參數(shù)很合適的儀器。但它們的一個(gè)最基本的新特點(diǎn)是使用了包括深鉆探(Carotage)、地球物理的測(cè)量用來(lái)作為信息的基礎(chǔ)以供對(duì)地震活動(dòng)性作預(yù)測(cè)之用。根據(jù)此發(fā)明我們認(rèn)識(shí)到，用這些數(shù)據(jù)我們可以推測(cè)出由地殼結(jié)構(gòu)而引起的巖石內(nèi)的彈性形變，其范圍及方向，并最后推知將發(fā)生的地震及其范圍的方向。
按本發(fā)明的方法，在地面下(即在深鉆孔內(nèi))對(duì)著適當(dāng)?shù)剡x擇的(例如有適當(dāng)?shù)目障抖然蜻m當(dāng)致密的)地層要作許多測(cè)量。
地面下的測(cè)量是在選定的區(qū)域內(nèi)(例如在要加以保護(hù)的區(qū)域內(nèi))的深井下面作的。這些井又是按適當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)力學(xué)的多邊形而安排的。如此所得到的測(cè)量值是相互關(guān)聯(lián)的，以某一點(diǎn)選作為參考點(diǎn)，(例如以地面上某一觀測(cè)臺(tái))與深井內(nèi)不同深度所測(cè)得的數(shù)值相比。
按本發(fā)明之辦法，最為有利的方法是把在某一深井內(nèi)所測(cè)的數(shù)據(jù)與該井底部所測(cè)的數(shù)據(jù)比較。此外，深井測(cè)量應(yīng)在多個(gè)井內(nèi)進(jìn)行，例如在要加以保護(hù)的設(shè)施周?chē)乃膫€(gè)井內(nèi)來(lái)作測(cè)量，這樣所測(cè)得的變化是相互關(guān)聯(lián)的。
在作井下測(cè)量時(shí)，最好同時(shí)測(cè)量以前所提過(guò)的項(xiàng)目中之下列幾項(xiàng)a)井中液體的溫度，壓力，氣體飽和度，及透明度。
b)自然電位，激發(fā)電位，電阻，天然放射性，磁性參數(shù)等。
c)前述的鉆孔，物理，及層內(nèi)物理及微生物學(xué)參數(shù)。
d)上述a、b、c中參數(shù)之一組與微生物學(xué)參數(shù)之聯(lián)系。
地面下測(cè)量之實(shí)施，應(yīng)按照通常的井下觀測(cè)方法來(lái)進(jìn)行，即使用能下井的傳感器，用多芯電纜把測(cè)得的信號(hào)傳至井口地面上，顯示及記錄。在設(shè)計(jì)這種井下儀器的時(shí)候應(yīng)充分考慮到井下的溫，及壓力等因素。在測(cè)量過(guò)程中，井下的傳感器應(yīng)安排在最佳的深度。
為了使測(cè)量過(guò)程能按照本發(fā)明的要求，發(fā)展了一種現(xiàn)代化的測(cè)量器件。它包括能在地面下，地表上，及在空中(地面之上)進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)的系統(tǒng)。
此測(cè)量系統(tǒng)有一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助中心。它能把從自動(dòng)測(cè)量器件用遙測(cè)方法收集來(lái)的數(shù)據(jù)加以處理。處理完并對(duì)數(shù)據(jù)加以評(píng)價(jià)之后，由計(jì)算機(jī)加以判斷而發(fā)出警報(bào)，以便有關(guān)部門(mén)采取必要的預(yù)防措施。
使用了按本發(fā)明所發(fā)展出來(lái)的現(xiàn)代化觀測(cè)系統(tǒng)能夠自動(dòng)地觀測(cè)地震前的各種自然過(guò)程，并能同時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)距離顯示，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理及評(píng)價(jià)。從而使一個(gè)災(zāi)難性的事件能在它的演化過(guò)程之中就被檢測(cè)出來(lái)。
本發(fā)明之檢測(cè)過(guò)程可以用例子及所附之圖來(lái)說(shuō)明，其中圖1是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的測(cè)量系統(tǒng)的一個(gè)可能的實(shí)施方案。用示意圖表示了井下測(cè)量系統(tǒng)的安排細(xì)節(jié)。
圖2是以示意圖形式的整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的另一可能實(shí)施方案。
例一圖一所示的是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的測(cè)量系統(tǒng)。在要保護(hù)的設(shè)施(如核電站，水電站化工廠等)的四周進(jìn)行觀測(cè)。先在此場(chǎng)地的四周鉆Fn個(gè)深鉆孔;此處n之最佳值為4。在此Fn個(gè)鉆孔中下入深井檢測(cè)器。設(shè)井底Tn處的深度為Zn放置1n個(gè)檢測(cè)器。又設(shè)在深度為Z′n處，正對(duì)著一個(gè)適當(dāng)?shù)目障秾蛹瘔K巖，安放一組輔助檢測(cè)器2n并在深度為Z″n處正對(duì)一層致密巖層設(shè)置一套檢測(cè)器3n。利用井底的檢測(cè)器1n測(cè)得井底的壓力、強(qiáng)度及它們隨時(shí)間的變化。并要考慮到巖石的彈性，至少要在兩個(gè)聲頻頻率上測(cè)定振動(dòng)。為了能完成地下測(cè)量，可把檢測(cè)器1n形成已知深井檢測(cè)儀器的一種組合，如匈牙利專(zhuān)利第188920號(hào)(M′arfo″ldi等)之儀器就可以使用。
再利用安放在深度Zn′處，正對(duì)著一層孔隙巖層的檢測(cè)器系統(tǒng)2n(它是一個(gè)輔助系統(tǒng))，我們利用一個(gè)加有過(guò)濾器的管道測(cè)量鉆孔內(nèi)液體的壓力，及溫度(比如深井Fn之值)，也測(cè)出壓力及溫度的梯度值(即差分變化值);還要測(cè)量液體的透明度，氣體飽和度及它們的變化;還要測(cè)定電阻和電流以及電化學(xué)電位的水平分量和垂直分量和它們的變化。此外還要測(cè)定井液中微生物的群體數(shù)目及它們隨時(shí)間的變化。上述之測(cè)量都是用已知的儀器來(lái)作的，而井中液體的壓力和溫度可以用檢測(cè)系統(tǒng)In中所用的儀器來(lái)測(cè)定。
在測(cè)量電阻率，電導(dǎo)率，自然電位，及激發(fā)電位，以及電化學(xué)電位等上面，已知的在匈牙利專(zhuān)利146，060(Ma′rfo″ldi等)，154，144(Ma′rfo″ldi等)，及154，533(Ma′rfo″ldi等)，及163，743(Marfo″ldi等)中皆有描述。
在測(cè)定電位及化學(xué)電位的儀器上，附有兩對(duì)電極用以測(cè)定上述值的垂直及水平分量。從而須使用適當(dāng)分離的測(cè)量通道。
由圖1中可以看出，在深度Zn″，安放了另一套輔助檢測(cè)器系統(tǒng)3n，它正對(duì)著適當(dāng)?shù)闹旅軒r層。(這種安排法即把3n系統(tǒng)和2n系統(tǒng)分別安放在深度Zn′和Zn″是能作到的，它是按照本地區(qū)已探知的地質(zhì)情況而布薯的)。在這種安置中，在檢測(cè)系統(tǒng)3n上我們還測(cè)天然放射性，磁性參數(shù)，地震信號(hào)和它們的變化。測(cè)地震信號(hào)的檢測(cè)器至少應(yīng)有一個(gè)濾波系統(tǒng)，它應(yīng)調(diào)到次聲頻，聲頻及超聲頻。在我們之系統(tǒng)中，應(yīng)用了現(xiàn)成的測(cè)天然放射性的儀器(例如MAELGI公司的K300-K1500型)。
按地球物理觀測(cè)的通常深井儀器的慣例，檢測(cè)系統(tǒng)1n，2n，3n皆設(shè)計(jì)成為探針狀，并能適當(dāng)?shù)啬鸵海统?，耐壓及耐高溫，且體積小，與其他井下儀器相適應(yīng)。
上述儀器是用一個(gè)電纜5n(它是一個(gè)多芯下井電纜)，必要時(shí)還得先通過(guò)一個(gè)前置放大器及濾波器4n，與井口的數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)和檢測(cè)儀器相連;在我們之情況下用了一個(gè)多道記錄系統(tǒng)6n，此記錄系統(tǒng)包括有機(jī)械筆記錄器(多筆記錄器)、光點(diǎn)記錄器、磁帶及數(shù)字信號(hào)記錄器等，或他們的組合配合。除了記錄測(cè)得的數(shù)據(jù)之外，還記下每一項(xiàng)單獨(dú)測(cè)量的時(shí)間及深度。
另一個(gè)重要測(cè)量單元是地震觀測(cè)臺(tái)0，其中的地震儀同時(shí)給出地面上測(cè)到的地震信號(hào)作為參考。此地震觀測(cè)臺(tái)由遙測(cè)系統(tǒng)Tr與其國(guó)內(nèi)或全世界遠(yuǎn)方的地震臺(tái)站相聯(lián)系。同時(shí)還用遙測(cè)系統(tǒng)接受地面之上(例如從衛(wèi)星)所觀測(cè)到的信號(hào)，如關(guān)于紅外輻射圖象，放射性圖象及它們隨時(shí)間的變化。由地震觀測(cè)臺(tái)0及遙測(cè)系統(tǒng)Tr所收到的三維信號(hào)及時(shí)間參數(shù)皆由多道數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)系統(tǒng)記下來(lái)。此系統(tǒng)由圖1繪出，用由Tr至6n的虛線之箭頭來(lái)表示。此測(cè)量系統(tǒng)之中心，即是把測(cè)得的數(shù)據(jù)加以處理及評(píng)價(jià)之處。倘如發(fā)現(xiàn)有危險(xiǎn)信號(hào)，需要采取預(yù)防措施時(shí)，此信息(警報(bào))即由觀測(cè)臺(tái)0發(fā)出，而且觀測(cè)臺(tái)也可以很經(jīng)濟(jì)地利用遙測(cè)線路發(fā)警報(bào)。在6n中的多道記錄系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，也同時(shí)由6n傳送到觀測(cè)臺(tái)0，參考圖1可知，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的步驟如下在要保護(hù)的設(shè)施四周按一定地應(yīng)力多邊形安排鉆有幾個(gè)深孔Fn，其中有檢測(cè)器1n，2n，3n等。把測(cè)到的地下信號(hào)，和地震觀測(cè)臺(tái)0所測(cè)到的地面信號(hào)以及從遙測(cè)系統(tǒng)Tr傳來(lái)的遠(yuǎn)方的和地面的信號(hào)同時(shí)也傳入6n中的多道記錄系統(tǒng)也傳入觀測(cè)臺(tái)0中之測(cè)量中心。在6n之多道記錄系統(tǒng)中對(duì)這許多信號(hào)連續(xù)地加以處理及評(píng)價(jià)。
在處理此測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，此等信號(hào)的時(shí)間函數(shù)，其極大值，基本的周期性，自然過(guò)程的周期參數(shù)，它們隨時(shí)間的變化，變化之速度，二次微商，皆被計(jì)算出來(lái)。另外，把所有這樣得出的參數(shù)(其中有些是相互關(guān)聯(lián)的，也有的是各自獨(dú)立的)加以綜合的評(píng)價(jià)。在評(píng)價(jià)的過(guò)程中我們檢驗(yàn)(即求出)在某一深井Fn中某一個(gè)參數(shù)在某一點(diǎn)上隨時(shí)間的變化(例如壓力，溫度，電阻，電化學(xué)電位)，并把此深井Fn中其他深度Zn，Zn′，Zn″各參數(shù)值隨時(shí)間的變化求出。這樣各參數(shù)隨時(shí)間及空間的變化皆求出來(lái)。在這樣作時(shí)，最好是以在井底Tn處測(cè)得的數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)值。然后，我們進(jìn)一步求得某一(經(jīng)適當(dāng)?shù)剡x擇后)參數(shù)或參數(shù)的組合(既在時(shí)間上又在空間上)的變化。按前述的比較系統(tǒng)對(duì)測(cè)得的特性和振幅，周期性，變化速度，等加以比較。例如我們總體地比較巖石之孔隙體積，液體的電阻，層溫度，電化學(xué)電位，層壓力及適當(dāng)?shù)奈⒄駝?dòng)的水平。也可以在儀器車(chē)中除已裝有的設(shè)備之外添加一些測(cè)量其他參數(shù)的儀器。
此外，我們還要檢查及求出地面上所得到的及在空中所測(cè)到的變化的強(qiáng)度;并把它們與地下所測(cè)到的數(shù)值加以比較?？傊痉椒ㄖ驹硎前训叵滤鶞y(cè)的各種參數(shù)與地面所測(cè)得的參數(shù)(在我們之情況下是以地震為參考參數(shù))也與空中所測(cè)得的參數(shù)(例如本地區(qū)之紅外圖象，放射性輻射等)加以比較，并把此地區(qū)的具體的地區(qū)、地貌及地形等因素作為參考。
將這樣得到的各參數(shù)加以綜合評(píng)價(jià)?；谀骋粎?shù)或某幾種參數(shù)，其變化之范圍及變化速度等，我們可以確定一個(gè)終久將發(fā)生的事情的時(shí)間序列。然后用一個(gè)程序作時(shí)外推(這就是所謂之預(yù)測(cè)程序)我們即可以一種定量的概率對(duì)地震活動(dòng)性的時(shí)間和范圍作出預(yù)測(cè)。
依靠預(yù)測(cè)的結(jié)果，一個(gè)地震危險(xiǎn)性以或然性來(lái)表示是可能作到的。在此中相對(duì)于兩個(gè)獨(dú)立的參數(shù)(或參數(shù)群)以前由經(jīng)驗(yàn)而定的臨界值也可由外推法而得到。由此我們即可發(fā)布警報(bào)或發(fā)出命令以采取必要的預(yù)防性措施。這樣的評(píng)價(jià)方式，其保險(xiǎn)系數(shù)是相當(dāng)高的，考慮到事關(guān)人民生命及財(cái)產(chǎn)，我們認(rèn)為這是必須的，地震所引起的對(duì)一個(gè)核電站或一個(gè)能放出有毒氣的化工廠之破壞所造成的損失可能是很巨大的。而使用本發(fā)明的預(yù)防方法，雖然也要花許多錢(qián)，并有時(shí)候這筆錢(qián)看起來(lái)似乎是花的多余地;但如必要時(shí)能事先發(fā)出命令把核電站或化工廠加以關(guān)閉，從而避免一場(chǎng)災(zāi)害，這樣作還是值得的。
例二圖2給出了為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的被發(fā)展的另一測(cè)量系統(tǒng)。
地面地震觀測(cè)臺(tái)0是由地震儀11及放大器E和模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D及無(wú)線電發(fā)射機(jī)RA組成。地震信號(hào)經(jīng)放大及A/D轉(zhuǎn)換后，由發(fā)射機(jī)RA發(fā)至計(jì)算機(jī)控制的中心SZK，其他地面及地下的測(cè)量參數(shù)是由自動(dòng)的測(cè)量系統(tǒng)AM來(lái)測(cè)的。單獨(dú)的測(cè)量?jī)x器安置在要加以保護(hù)的設(shè)施周?chē)Ｔ诎仓脙x器時(shí)應(yīng)考慮其他地理位置及巖石特性。
在本例子中，地表面的測(cè)量包括地磁，重力，地電，大地測(cè)量，等數(shù)據(jù)。地面測(cè)量?jī)xAM包括測(cè)量地磁的儀器12，例如匈牙利MT-GGK1公司制的MTV-2型磁變儀，還有一個(gè)大地電磁質(zhì)子旋進(jìn)儀。還有一個(gè)重力儀13，激光應(yīng)變儀14，它與巖石應(yīng)變儀相連。還有一個(gè)地電測(cè)量?jī)x15，(例如感應(yīng)探測(cè)器)。
上述的儀器一般是為地球物理及大地測(cè)量用的。可是，也可用于與本發(fā)明不同的目的。
在發(fā)展我們的測(cè)量系統(tǒng)時(shí)，除了用已知的儀器之外，我們也使用了匈牙利書(shū)186，678號(hào)的儀器，“測(cè)量土壤的結(jié)構(gòu)和組成特征的方法和線路結(jié)構(gòu)”(Adam等)。
-“Process and circuit arrangement for determining the structural and constitutional，characteristics of the soil……/Adam et.al 1用這樣的測(cè)量?jī)x，各項(xiàng)測(cè)量都是連續(xù)地按合適的采樣頻率而進(jìn)行的。同時(shí)也在要加以保護(hù)的設(shè)備四周在已試驗(yàn)過(guò)的場(chǎng)地上在深鉆孔Fn內(nèi)作地面下的測(cè)量，如例1中所述。
此自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)AM，還包括有一個(gè)遙測(cè)系統(tǒng)Tr，它能接收地面之上(在空中)的測(cè)量數(shù)據(jù)，例如由衛(wèi)星傳來(lái)的數(shù)據(jù)，在地區(qū)內(nèi)的紅外圖象，乃天然放射性圖象。也能接收自遠(yuǎn)處傳來(lái)的其他測(cè)量數(shù)據(jù)。
把地面觀測(cè)儀及地面之上的觀測(cè)儀，如儀器12測(cè)量地磁值，重力儀13，激光應(yīng)變儀，地電測(cè)量?jī)x15，及在深井Fn中之測(cè)量?jī)x(在圖2中未畫(huà)出來(lái))以及遙測(cè)測(cè)量系統(tǒng)Tr皆通過(guò)放大器E連到模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D′，并通過(guò)無(wú)線電發(fā)射機(jī)RA′(裝在輸出處)，把測(cè)量數(shù)據(jù)傳送到電子計(jì)算機(jī)控制的中心SZK中去。
計(jì)算機(jī)控制的中心SZK內(nèi)有無(wú)線電接收機(jī)RV及RV′，它們接收從地震觀測(cè)臺(tái)0及自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)AM的發(fā)射機(jī)RA和RA′所傳來(lái)的信號(hào)。接收機(jī)又與數(shù)據(jù)接收器AF相連。眾測(cè)量信號(hào)加上時(shí)鐘T所送出的時(shí)間信號(hào)，然后送入數(shù)據(jù)記錄器，在我們之情況下是一個(gè)筆繪記錄器TK及數(shù)據(jù)寄存器AT。
測(cè)量數(shù)據(jù)之傳送，接收存儲(chǔ)及可見(jiàn)的模擬顯示皆是連續(xù)地自動(dòng)和同時(shí)進(jìn)行的。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的輸出被送入計(jì)算機(jī)控制的中心SZK中，在此中與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及評(píng)價(jià)。計(jì)算機(jī)技術(shù)單元SZTE的設(shè)計(jì)是大家所熟知，它通常是由一個(gè)中心計(jì)算機(jī)SZG，和與之相聯(lián)的外圍設(shè)備，顯示設(shè)備DP，磁帶記錄機(jī)M及控制臺(tái)KO所組成。按照本發(fā)明的方法，倘如數(shù)據(jù)處理結(jié)果和解釋表示有發(fā)生地震的可能時(shí)，則計(jì)算機(jī)技術(shù)單元SZTE將啟動(dòng)聲音及光學(xué)警報(bào)器HRF發(fā)出警報(bào)。在地震觀測(cè)臺(tái)0或/及自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)AM受到地震損壞以后此聲學(xué)及光學(xué)警報(bào)系統(tǒng)HFR仍然照常工作發(fā)出警報(bào)。
計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)SZTE的計(jì)算機(jī)SZG是依照與圖1有關(guān)的說(shuō)明書(shū)所說(shuō)的來(lái)處理數(shù)據(jù)的。然后對(duì)所得到數(shù)據(jù)和時(shí)間序列函數(shù)加以評(píng)價(jià)。(各參數(shù)的時(shí)間序列及其增量，以及測(cè)到的和求得的數(shù)據(jù)即自動(dòng)地按照定量外推法即所謂之預(yù)測(cè)程序而加以外推解釋。)除了用計(jì)算機(jī)SZG自動(dòng)地作數(shù)字計(jì)算之外，直接的模擬顯示是很重要的。在我們之系統(tǒng)中，此任務(wù)是由筆繪記錄器TK來(lái)承擔(dān)的。在對(duì)意想不到的突然發(fā)生的令人驚奇的新事情作評(píng)價(jià)解釋時(shí)，即便是有了完全自動(dòng)化的系統(tǒng)，人腦子的創(chuàng)造性的智慧還是不應(yīng)忽視的。
如介紹圖1的例子時(shí)所提到的，按本發(fā)明之方法，倘如數(shù)據(jù)處理結(jié)果得出一個(gè)數(shù)值來(lái)，而此數(shù)值對(duì)兩個(gè)互相獨(dú)立的參數(shù)來(lái)說(shuō)以前認(rèn)為是已達(dá)到臨界值了，則計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)SZTE將根據(jù)此危險(xiǎn)情況而發(fā)出警報(bào)，以便采取必要的準(zhǔn)備措施。
本發(fā)明的測(cè)量方法還包括對(duì)地層組合的測(cè)量，即測(cè)量地層內(nèi)孔隙中液體的，鉆孔中液體的，化學(xué)的及微生物學(xué)的參數(shù)及其變化，以及本方法的復(fù)雜計(jì)算方法。即是說(shuō)，其單個(gè)參數(shù)的變化，及在時(shí)間及空間方面的變化與它本身比較;各參數(shù)間相互比較;一組參數(shù)與另一組參數(shù)比較，本發(fā)明之特點(diǎn)還在于能將地下測(cè)得的各參數(shù)與地面上測(cè)得的各參數(shù)，及空中測(cè)得的各參數(shù)加以比較。對(duì)這些參數(shù)的評(píng)價(jià)時(shí)還要考慮該處主要的地理的及巖石等的情況。這樣就有可能在一個(gè)地殼構(gòu)造過(guò)程剛在發(fā)生的時(shí)候就能察覺(jué)到它，并了解彈性巖層所發(fā)生之形變。
權(quán)利要求
1.提出了一種方法，能予測(cè)及觀測(cè)天然的及人工誘發(fā)的地震活動(dòng)性，并對(duì)關(guān)鍵工業(yè)設(shè)施進(jìn)行保護(hù)，在工作過(guò)程中作了與地震有關(guān)的測(cè)量，用遙測(cè)方法傳送然后加以評(píng)價(jià)，其特征在于，它是在地震觀測(cè)的同時(shí)連續(xù)進(jìn)行的，(在有關(guān)的地區(qū)以與信號(hào)適應(yīng)的采樣率來(lái)進(jìn)行)，在地面之下及地面和地面之上至少兩個(gè)基本深度(或高度)水平上，對(duì)地球物理，物理，地球化學(xué)，測(cè)地、生物學(xué)及微生物學(xué)的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，此數(shù)種參數(shù)中至少有一種參數(shù)應(yīng)是在地面之下土壤中或最好是在深井中測(cè)量的，此外，把這樣測(cè)得的參數(shù)及其隨時(shí)間的變化用遙測(cè)傳至中心站，加以記錄、存儲(chǔ)并加以評(píng)價(jià)，以定出他們的幅度及周期性，或頻譜及升降的斜度陡度，所測(cè)得的參數(shù)除了與他們自己比較以求得其變化，或與其他參數(shù)相比較，或與其他參數(shù)群相比較以求得其相對(duì)強(qiáng)度及參數(shù)或參數(shù)群的時(shí)間序列。再考慮此地區(qū)的地質(zhì)及巖石特性，對(duì)所得的上述時(shí)間序列加以利用和評(píng)價(jià)。倘如至少有兩種參數(shù)或其變化超過(guò)了以前用經(jīng)驗(yàn)決定的臨界值，即可發(fā)出有發(fā)生地震的危險(xiǎn)之警報(bào)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其特征在于，對(duì)地面上(空中)的紅外圖象，天然γ輻射，天然放射性輻射，及它們之間單譜值，及/或重力變化值，也加以測(cè)定;在地面測(cè)量重力的變化，測(cè)地?cái)?shù)據(jù)，地電及地磁數(shù)據(jù);地下的鉆孔中物理，化學(xué)，地球物理，及微生物參數(shù)，及鉆孔中液體的各種參數(shù)，及/或地層中孔隙中存水和存氣的各種參數(shù)及上面所述三高度(或深度)上，這些參數(shù)隨空間及時(shí)間的變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的方法，其特征在于，在地面上同時(shí)測(cè)量測(cè)地學(xué)及地球物理學(xué)方面各參數(shù)，在作測(cè)地學(xué)測(cè)量時(shí)地面之地形在水平方向及垂直方向的微變化也應(yīng)測(cè)出來(lái)。最好是采用激光應(yīng)變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的方法，其特征在于，地下測(cè)量應(yīng)在深的鉆孔中進(jìn)行，同時(shí)應(yīng)在幾個(gè)深度上測(cè)量，也在井底測(cè)量，并應(yīng)選一特別的空隙層及致密層上進(jìn)行測(cè)量以便與其他巖石中測(cè)得的數(shù)值比較。最好也與井底的參數(shù)作比較。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1，2或4任何一個(gè)的方法，其特征在于，在深鉆孔中，對(duì)壓力和溫度的測(cè)量，即液體壓力，及/或電阻及傳播速度及/或氣體飽和度及液體透明度，地磁及電化學(xué)參數(shù)皆加以測(cè)量，此外對(duì)微生物之總數(shù)也加以測(cè)量，此種測(cè)量應(yīng)至少在兩處同時(shí)測(cè)量并加以記錄。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1，2，4或5任何一個(gè)的方法，其特征在于，在要加以保護(hù)之設(shè)施四周好幾處(最好為四個(gè))地質(zhì)上很合適的地點(diǎn)打深井來(lái)進(jìn)行測(cè)量，在此數(shù)個(gè)鉆孔中同時(shí)進(jìn)行以上各種測(cè)量，并加以比較。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1～6任何一個(gè)的方法，其特征在于，在作電氣及電磁測(cè)量時(shí)，應(yīng)把垂直分量及水平分量用各自的電極對(duì)來(lái)進(jìn)行，然后加以比較。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明是觀測(cè)預(yù)報(bào)天然和誘發(fā)地震活動(dòng)及對(duì)工程設(shè)施預(yù)防保護(hù)的方法。在地面、地下和地上至少兩個(gè)深(高)度同時(shí)連續(xù)測(cè)量地球物理、物理、地球化學(xué)、測(cè)地、生物學(xué)及微生物學(xué)參數(shù)，其中至少一種參數(shù)在地下測(cè)量。這些參數(shù)及其隨時(shí)間的變化傳至中心站處理，定出幅度、周期性、頻譜、升降陡度及各參數(shù)間關(guān)系，再考慮本地區(qū)地質(zhì)和巖石特性，評(píng)價(jià)上述時(shí)間序列。若至少兩種參數(shù)或其變化超過(guò)經(jīng)驗(yàn)臨界值，即可發(fā)出有發(fā)生地震危險(xiǎn)的警報(bào)信號(hào)。
文檔編號(hào)G01V1/00GK86107762SQ86107762
公開(kāi)日1987年12月2日 申請(qǐng)日期1986年11月14日
發(fā)明者安塔爾·阿達(dá)姆, 埃迪·比茨特里薩尼, 加伯爾·馬爾福爾, 阿爾帕德·奧德瓦里 申請(qǐng)人:安塔爾·阿達(dá)姆, 埃迪·比茨特里薩尼, 加伯爾·馬爾福爾迪, 阿爾帕德·奧德瓦里導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan