王飛　陶媛

摘? 要：為研究體應(yīng)變與地電阻率在地震前的相關(guān)變化，以安徽大蜀山地震臺(tái)為研究對(duì)象，利用臺(tái)站體應(yīng)變值和地電阻率值，計(jì)算分析兩者數(shù)值的相關(guān)變化系數(shù)及變化曲線，根據(jù)前人大量物理實(shí)驗(yàn)得到的不同巖性下兩者的變化關(guān)系理論模型，確定臺(tái)站數(shù)據(jù)的良好對(duì)應(yīng)性，為地震短臨預(yù)報(bào)提供一種思路。

關(guān)鍵詞：地電阻率? 體應(yīng)變? 相關(guān)變化

中圖分類號(hào)：P315 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）09（b）-0201-03

“十一五”期間，安徽省地震局為加強(qiáng)短臨跟蹤，沿郯廬斷裂帶中南端安裝了5臺(tái)TJ-Ⅱ型鉆孔體應(yīng)變觀測(cè)儀，分別安裝在嘉山地震臺(tái)、蚌埠地震臺(tái)、六安地震臺(tái)、合肥地震臺(tái)、黃山地震臺(tái)，整點(diǎn)值能記錄到完整的固體潮，分鐘值可以清晰地記錄到地震應(yīng)變波、震時(shí)的同震應(yīng)變。且在蒙城地震臺(tái)、合肥地震臺(tái)、黃山地震臺(tái)安裝了數(shù)字化地電阻率觀測(cè)儀，記錄地震前后電阻率的變化情況，運(yùn)行狀況良好。

地震發(fā)生前后，兩種手段均有或大或小的數(shù)據(jù)異常，該文根據(jù)在大量物理試驗(yàn)下得到的巖石體應(yīng)變值及電阻率值隨應(yīng)力變化而變化的理論結(jié)果，對(duì)應(yīng)分析大蜀山地震臺(tái)的數(shù)據(jù)，確定變化規(guī)律。

1? 原理方法

根據(jù)布雷斯（Brace，W.F，1968）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)改變軸向加載時(shí)，在軸應(yīng)力小于破裂應(yīng)力一半時(shí)，巖石的軸向電阻率略有增加;超過(guò)這個(gè)應(yīng)力值時(shí)，巖石的電阻率開始下降，最后在接近破壞應(yīng)力80%時(shí)，巖石的電阻率開始大幅度下降。橫向電阻率在較低應(yīng)力下就開始出現(xiàn)明顯下降，與軸向電阻率變化略有不同。

布雷斯在測(cè)量巖石電阻率的同時(shí)，還測(cè)定了相應(yīng)巖石的應(yīng)變。在軸向應(yīng)力達(dá)到50%破裂應(yīng)力以前，巖石的體應(yīng)變減小，相當(dāng)于巖石中裂隙的閉合和空隙的減少;在超過(guò)50%破裂應(yīng)力之后，體應(yīng)變反而增大，相當(dāng)于新生裂隙的產(chǎn)生（擴(kuò)容）。

通過(guò)以上應(yīng)變導(dǎo)致的巖石變形進(jìn)而引起地電阻率和體應(yīng)變變化的機(jī)理，我們可以知道，當(dāng)受到地下應(yīng)力時(shí)，地電阻率和體應(yīng)變值的變化應(yīng)是相反的。

2? 數(shù)據(jù)處理及分析

2.1 數(shù)據(jù)相關(guān)性

選取安徽省大蜀山地震臺(tái)2012—2016鉆孔體應(yīng)變及數(shù)字化地電阻率連續(xù)分鐘值預(yù)處理數(shù)據(jù)（2016年后因地鐵運(yùn)行影響，臺(tái)站地電阻率數(shù)據(jù)干擾較大），分析其相關(guān)性，數(shù)據(jù)曲線如圖3所示。

進(jìn)一步對(duì)兩者進(jìn)行相關(guān)性分析，求取相關(guān)系數(shù)，利用相關(guān)公式：

Cov（X，Y）為X、Y的寫方差，D（X）、D（Y）為X、Y的方差;進(jìn)而計(jì)算出相關(guān)系數(shù)為-0.8，接近-1，則大蜀山地震臺(tái)體應(yīng)變值和地電阻率值具有較好的負(fù)相關(guān)性。

翻查資料顯示大蜀山地震臺(tái)所處地主要巖性為砂巖，由圖1及圖2我們可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于砂巖來(lái)說(shuō)，當(dāng)應(yīng)力低于3×108Pa時(shí)，地電阻率值與體應(yīng)變值反向變化;當(dāng)應(yīng)力在3×108Pa～5×108Pa之間時(shí)，地電阻率值與體應(yīng)變值同向變化;大于5×108Pa時(shí)，兩者又呈反向變化（Brace，W.F，Electrical Resistivity Changes in Saturated Rocks during Fracture and Frictional Sliding），由此整理出表1。

由此我們可以預(yù)測(cè)，因應(yīng)力積累導(dǎo)致巖石破裂這一過(guò)程中，兩者的變化關(guān)系應(yīng)當(dāng)存在這樣的規(guī)律。

2.2 利用地震震例分析

選取2012—2016年合肥周邊發(fā)生的3.0級(jí)以上地震作為研究震例，分析在震前震后兩者數(shù)據(jù)間的變化規(guī)律，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)幾乎在每次合肥3.0級(jí)地震之前，都存在著地電阻率值與體應(yīng)變值同向變化的異常狀況。這與前面體應(yīng)變與地電阻率變化的規(guī)律，即反向-同向-反向相符合，如圖4所示。

3? 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)以上論述可發(fā)現(xiàn)：大蜀山地震臺(tái)體應(yīng)變與地電阻率具有較好的負(fù)相關(guān)性;兩者數(shù)據(jù)符合特定巖性下反向-同向-反向變化規(guī)律。

但由圖4也可看出，并不是每個(gè)地震都有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且臺(tái)站并非都同時(shí)具有體應(yīng)變和地電阻率兩種觀測(cè)手段，因此該規(guī)律的普遍適用性尚待進(jìn)一步驗(yàn)證。該規(guī)律的適用性還受到臺(tái)址巖性的影響，對(duì)不同的巖性，在應(yīng)力變化時(shí)，地電阻率和體應(yīng)變的變化規(guī)律也會(huì)不同。

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