【壯麗70年·奮斗新時代】全球首個固定式氣槍信號發射臺 地球“B超機”探索地震孕育秘密
發布日期:2019-05-05瀏覽次數:字號:[ ]

央廣網大理4月29日消息(記者梁爽)“砰——”一聲悶響,延遲兩秒后水面滾起一層白色的浪花,岸邊伴隨一陣微微晃動,就完成了一次對地球的“透視”。

“這相當于0.5級地震。”中國地震局地球物理研究所副研究員楊微說,這個震級的地震只有在岸邊能感受到輕微震動,對于周圍的環境并沒有影響。這種方法就像醫院里的B超機,超聲波在人體中各個部分進行透射和反射,從而繪制出人體結構信息圖。由于氣槍震源具有可重復性,通過反復的“人造地震”,研究人員可以對周圍的地震波接收臺的記錄進行多次疊加,就可以獲得高信噪比的地震波形記錄,從而獲得地球深層的結構及變化特征,幫助人們認識地震孕育的秘密。

站在賓川實驗基地,氣槍震源信號發射臺就在水庫邊上,看起來并不起眼。一個像吊機的長臂伸到水庫上方,吊著8根管子。正下方,水面上漂著一個正方形結構框架。氣槍運作的關鍵就在這片水下,4支氣槍藏在正方形框架中下方10米,岸邊操作間里的氣路控制系統監控著水下4支氣槍的氣體壓力,充氣完成后,按下開關就可以讓氣槍“開槍”,4支氣槍同時開槍就能產生0.5級地震釋放的地震波能量。

這0.5級地震可有大作用。目前為止,人們關于地球內部結構的認知,絕大部分來自于地震學家對于地震波的分析。但是,天然地震不可控,且分布不均,存在著大量盲區,不便于進行觀測和研究。常用的爆破等常規人工震源對近場破壞大、有環境污染并且 可重復性差。當初為了實現對地下介質變化的主動監測,中國地震科學者將氣槍震源進一步應用于科學研究和地震監測工作,在世界上首次提出可主動發出地震信號的“地震信號發射臺”的概念。

2011年,云南賓川建成了世界上第一個陸地固定式大容量氣槍地震信號發射臺。通過氣槍震源人工制造地震,實現“天上有北斗(張衡一號),地下有‘明燈’(氣槍探測)。”

天然地震被稱為“照亮地下的明燈”,2011年中國地震局地球物理研究所陳颙院士團隊用在水中激發的氣槍震源“照亮”地球內部,楊微就是其中一員。

也是從那年開始,楊微開始每年往返于云南和北京之間,負責建設賓川主動源實驗基地。八年時間過去,楊微已經不需要再長時間駐扎在此。“現在都實現自動化,平時找當地老鄉照看一下就可以。”他站在實驗基地操作臺前笑著對記者說,“最近2年還是第一次過來,要不是你們來可能還不需要我。”

楊微告訴記者,通過長期地反復“開槍”,對比不同時間所獲得的地下“B超圖”,人們就可以知道地下有沒有什么異常,對于科學研究有非常大的價值。

事實證明,氣槍確實是進行區域地下結構介質變化探測和監測的理想震源。楊微介紹到,在同一個位置重復探測,可以更好的發現地球運動的規律。用爆破的方式做震源會造成震源區的破壞,不可實現重復探測,但是利用水的沖擊波重復性高,并且綠色環保,“十年來,這里沒有死過一條魚。”

氣槍把高壓氣體壓到一個高壓容器里,然后在水下把它們瞬間釋放,從而產生沖擊波。沖擊波借由水體,向深處、廣處傳遞,從而產生地震波,實現用地震波給地球做“B超”。研究團隊還研發了適用于江河湖泊、水庫等不同水域的移動式氣槍震源系統,被應用于臺海地區及長江流域結構探測中。

如今,賓川氣槍信號發射臺的技術還推廣到新疆、福建和甘肅等地,分別在大型地下天然氣儲氣庫、區域地殼上地幔結構探測和潛在地震危險區等進行應用探索。其中,新疆呼圖壁儲氣庫是西氣東輸工程中的重要節點,氣庫安全至關重要,但氣庫內氣壓變化劇烈,研究人員利用呼圖壁氣槍震源了解氣壓變化時地下介質波速的變化,研究結果為氣庫安全生產提供了重要的參考資料。

多年來,每周1-3次等不同頻次的氣槍激發實驗為觀測地震孕育過程積累了大量數據。“氣槍震源的高度可重復性,不僅有利于我們更好的認識地球內部結構及變化,更對未來地震監測預報工作的機理研究具有積極作用。”楊微說。


原文鏈接:http://tech.cnr.cn/techgd/20190429/t20190429_524596419.shtml




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