四、成果信息
2012年,获中国地震局兰州地震研究所防震减灾优秀成果一等奖;
2014年,获甘肃省科技进步三等奖。
项目来源:国家科技支撑计划子专题、地震行业科研业务专项、科技基础性工作专项专题、地震联合基金、国家自然科学基金、中国地震局专项
成果完成单位:甘肃省地震局、天津市地震局、中国地震台网中心、天津市地球物理勘探中心、上海市地震局、中国地震局地壳应力研究所和中国地震局地球物理研究所
完成人:杜学彬 田 山 解 滔 郑国磊 安张辉 马钦忠 张世中 叶 青 腾云田 陈军营 范莹莹 刘 君 高曙德 马占虎 石 岩
附图:

图1b 成都台两次近距离大震前的地电阻率变化图示

图1 2008年汶川Ms8.0地震(35km)、2013年芦山Ms7.0地震(99km)前成都台地电阻率异常的重现性
图注:(1)两次大震前中期阶段地电阻率下降变化,短临阶段上升变化,与DD模式预言的震源区电阻率变化相当吻合。(2)根据地电阻率变化与饱水介质微裂隙、裂隙水电阻率骨架电阻率的本构关系(杜学彬等,2015),可清晰解释这种地电阻率变化的过程。

图2 在各向异性介质中,视电阻率相对变化(Δρs)/ρs 与介质微裂隙率ν、骨架电阻率ρo、裂隙水电阻率ρf(ρo≥ρf)的本构关系式为:
根据这个本构关系可以明确得到:
(1)当Δν/ν→0时,(Δρs1)/ρs1 →0和(Δρs2)/ρs2 →0,说明地震前地下介质变形引起的微裂隙变化是视电阻率变化的根本原因。
(2)在一般情况下ρo≥ρf,在压力环境下的介质膨胀阶段Δν/ν>0,视电阻率变化是下降型的;在介质微裂隙闭合阶段Δν/ν<0,视电阻率变化是上升型的。此结果解释了地震发生前中期阶段震中区及附近的视电阻率显著的下降型变化和临震阶段视电阻率上升变化。特别应注意到:裂隙水电阻率ρf越小,骨架电阻率ρo越大,垂直加载方向和沿加载方向的视电阻率变化幅度的差异越大,即各向异性现象越明显。
(3)随着介质裂隙率ν增大、介质骨架电阻率ρo增大和裂隙水电阻率ρf的减小,垂直加载方向的视电阻率变化的幅度始终大于沿加载方向的变化幅度。在震中区及附近的典型视电阻率异常表现为:在同一台站上,垂直(或近于垂直)震源机制解P-轴方向的测道其视电阻率变化幅度大于平行P-轴方向测道的变化幅度。在岩(土)标本压力实验中,绝大多数结果为:垂直最大加压方向的测道视电阻率变化幅度大于沿最大加载方向测道的视电阻率变化幅度。此结果解释了上述震例观测事实和实验室实验结果。
根据这个本构关系,可以清晰地解释强地震前视电阻率各向异性变化的原因:在强地震、近震中区和孕震晚期阶段,震源区及附近地下介质内部的微裂隙发育并优势取向,低阻水进入、导电通道联通的物理过程引起了视电阻率下降变化及其各向异性变化;微裂隙中的裂隙水起了显著作用。