地震預(yù)測是全球性的科學(xué)難題,而主動震源探測技術(shù)是一種可能實(shí)現(xiàn)地震預(yù)測的新思路,這種做法類似給地球做"B超",提早發(fā)現(xiàn)異常。
人工制造0.1級小地震
新疆主動震源野外科學(xué)觀測研究站,即國內(nèi)第二家開展主動震源探測技術(shù)的實(shí)驗(yàn)場,建在昌吉州呼圖壁縣遠(yuǎn)離城區(qū)的一片農(nóng)田附近,2013年6月開始運(yùn)作,研究站占地700余畝。
"之所以選在這里,是為了遠(yuǎn)離人類活動對實(shí)驗(yàn)的干擾,比如人們使用機(jī)械就可能影響地震波數(shù)據(jù)的接收。"新疆維吾爾自治區(qū)地震局監(jiān)測中心副主任魏斌介紹說。
在用于地震主動震源探測實(shí)驗(yàn)的激發(fā)池如同普通的圓形魚池,池里有浮標(biāo),中央是一個(gè)正方邊框的浮臺。
魏斌介紹說,激發(fā)池是人工挖建的,直徑100米,深度18米,池中的浮臺固定著6支氣槍,氣槍每支重兩百公斤,被放置在約11米深的地方,電腦控制氣槍定時(shí)放氣,釋放出的能量通過水波傳到地下,在地下以地震波的形式傳播出去,附近的地震監(jiān)測臺就會監(jiān)測到地震波,這就相當(dāng)于人工制造一個(gè)小地震,震級大致相當(dāng)于0.1級。
隨著轟的一聲響,窗外激發(fā)池里,大量的水從浮臺涌出。距激發(fā)池約10米遠(yuǎn)的控制室二樓,電腦顯示屏實(shí)時(shí)監(jiān)測的多個(gè)站點(diǎn)的地震波中,本地站點(diǎn)的直線出現(xiàn)了輕微波動,而其它監(jiān)測點(diǎn)如烏蘇、天池、烏魯木齊等地的地震波還依然是直線。
魏斌說,實(shí)驗(yàn)固定為每周一次,每次都在23點(diǎn)以后,持續(xù)到第二天早上八九點(diǎn),一晚上能放30多槍。"晚上人的活動少,機(jī)械活動也少,對地震波的干擾小,信號接收得就好,0.1級的能量畢竟不大,白天放10槍不如晚上放1槍,也不會對周邊農(nóng)戶生活造成影響"。
就像給地球做"B超"
"主動震源探測技術(shù)就是用人工地震探測地下結(jié)構(gòu)和狀態(tài),這相當(dāng)于給地球做‘B超',我們通過接收到的地震波了解地底下到底發(fā)生了什么變化,而這6支氣槍就是人工震源。"魏斌說。
為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果,氣槍的深度有一定要求,"池子也要深,表面積還得要大,這樣才能把能量捂到地下去,才能在地底下傳播得更遠(yuǎn)。"魏斌說,"放一槍的能量并不大,所以我們采取疊加的方式進(jìn)行,也就是說一晚上放30多槍,能量能傳到阿勒泰的青河縣,達(dá)380公里遠(yuǎn),這比我們預(yù)期的效果要好。"
魏斌解釋說,地震發(fā)生后,地震波傳上來,地震監(jiān)測臺記錄數(shù)據(jù),這個(gè)波形變化就帶來了從震源到監(jiān)測臺之間的路徑變化,也就是地底下的情況,人們對地殼地幔地核等的研究,大都是從地震得出來的。但也有個(gè)問題,天然地震是復(fù)雜、隨機(jī)的,震源會變,路徑會變,只有地震監(jiān)測臺站的儀器不變,僅僅通過模型、數(shù)據(jù)的推論是很難找出規(guī)律的。
主動震源監(jiān)測技術(shù)能保證震源固定,同時(shí)氣槍發(fā)出的氣量是固定的,臺站儀器是固定的,實(shí)驗(yàn)時(shí)間也是固定的,這許多因素固定后,如果監(jiān)測到的波形發(fā)生變化,那只能是路徑發(fā)生了變化,也就是說地底下發(fā)生變化,有可能是擠壓、密度變化、出現(xiàn)縫隙等等原因,使得地下介質(zhì)的物理性質(zhì)發(fā)生變化。
據(jù)介紹,人工震源在地震監(jiān)測預(yù)報(bào)中主要用于地殼深部探測和地震危險(xiǎn)區(qū)高精度動態(tài)監(jiān)測,由于大容量氣槍震源具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好、穿透力強(qiáng)、綠色環(huán)保等特點(diǎn),被地震、石油等部門廣泛應(yīng)用。
地震預(yù)報(bào)能力僅為10%
魏斌說,新疆地震多發(fā),地震部門希望能探索更多的地震預(yù)測方式,所以在專家指導(dǎo)下開展主動震源探測技術(shù)。"云南是國內(nèi)第一個(gè)開展主動震源探測研究的,那里水域條件好,激發(fā)池可以選擇天然水庫,而人工大規(guī)模開挖激發(fā)池我們是第一個(gè),所以剛開始心里挺不安的,這個(gè)研究理論上可行,可實(shí)際操作受很多因素影響,所以還是沒底"。
魏斌說,目前該項(xiàng)目還屬于設(shè)備建設(shè)完善階段,激發(fā)平臺已經(jīng)建設(shè)完畢,監(jiān)測臺站的建設(shè)還需要完善。"從6月正式啟動來看,效果還是能達(dá)到預(yù)期的。如果能摸清楚地下的情況,也許真是實(shí)現(xiàn)地震預(yù)報(bào)的一種很好的方式"。