水庫地殼形變觀測

包括地殼水平形變、地殼垂直形變和地面傾斜等觀測；水庫地殼水平形變觀測的傳統(tǒng)方法是進行高精度的測角三角網(wǎng)測量。20世紀(jì)70年代以來，隨著高精度中短程電磁波測距儀的日趨完善和電子計算機平差計算技術(shù)的發(fā)展，已越來越多地采用經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計的高精度邊角網(wǎng)或測邊三角網(wǎng)。水庫地殼垂直形變觀測一直沿用精密水準(zhǔn)測量，一般都以最高精度等級的水準(zhǔn)測量方法及儀器進行；觀測水平位移的觀測墩和觀測垂直位移的水準(zhǔn)標(biāo)石，都要求埋設(shè)在非淹沒區(qū)的基巖上，以避免移位和沉降，并保證其在水庫蓄水后能夠繼續(xù)使用。作為沉降觀測基準(zhǔn)的水準(zhǔn)基點，應(yīng)盡可能設(shè)在可封閉的巖洞內(nèi)建成洞室恒溫標(biāo),或者采用雙金屬標(biāo)、測溫鋼管標(biāo),以消除溫度變化對標(biāo)志高程的影響。雙金屬標(biāo)由膨脹系數(shù)不同的兩根金屬管組成，可根據(jù)兩管長度變化的差數(shù)修正管頂?shù)母叱獭y溫鋼管標(biāo)的鋼管中置有電阻溫度計，用以計算高程改正數(shù)。地面傾斜觀測一般以精密水準(zhǔn)儀或地面傾斜儀進行。此外，為研究斷層活動性，可布設(shè)高精度的小（微）三角網(wǎng)進行絕對的和相對的水平、垂直地殼形變觀測，或布設(shè)短基線、短水準(zhǔn)進行相對的形變觀測，后者可直接取得高精度的成果。2100433B

水庫地殼形變觀測為確定水庫所在地區(qū)的地殼形變量，以評價、預(yù)測區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性和水庫地震可能性等所進行的測量工作。水庫地殼形變觀測是變形觀測之一。這種地殼形變是多種因素綜合作用的結(jié)果。例如地殼內(nèi)部應(yīng)力的變化，外界氣象條件的變更，水庫水位升降對地殼壓力的改變等。這些作用力或以時間為函數(shù)作周期性的變化，或隨時間的推移而增減、消失，而由此引起的地殼形變量在以日、月或年為單位的時間內(nèi)一般是很微小的，故水庫地殼形變觀測通常需要進行長期的、高精度的重復(fù)測量。為了對比水庫蓄水前后對地殼穩(wěn)定性的影響，應(yīng)盡可能在水庫蓄水前開始進行系統(tǒng)的觀測，精準(zhǔn)記錄之前對比之后就可以了。

地震必然伴隨有地殼形變的現(xiàn)象已被確認(rèn)無疑了。但地殼形變與地震的關(guān)系,特別是與地展前的地殼形變在時空上有著怎樣的聯(lián)系,雖然經(jīng)過不少大地震孕育過程中地殼形變變化的研究,至今尚未認(rèn)識清楚.不過,根據(jù)我國和其它國家的觀測和地震工作者多年來探索的結(jié)果,可以提出以下的一些基本認(rèn)識。

(1)從已觀察到的大地震震區(qū)地殼形變的演變過程得知,與地震有關(guān)的地殼形變有明顯的階段性。大致可分為長期緩慢形變、震前快速形變、震時突變和震后調(diào)整四個階段,相應(yīng)地反映了應(yīng)變能量的積累、集中、釋放和調(diào)整

過程。

(2)在我國大陸內(nèi)部各大地震震區(qū)的大面積形變的持續(xù)時間、范圍、速率、梯度等相差較大。實例證明,板內(nèi)地震地殼形變異常的速率和幅度比板塊邊緣地震的要小,這可以看作是板內(nèi)地展與地殼形變的關(guān)系特征之一。

(3)通過定點地殼形變觀測到的形變異常,大都在展中外圍地區(qū),即表現(xiàn)出在空間上有相對集中性,在時間上有明顯同步性,在強度上和圖像上有相對的復(fù)雜性。

(4)從區(qū)域構(gòu)造的大范圍來看,地殼形變場的變化用帶有粘滑機制的彈性回跳來描述比較適合。因為淺源構(gòu)造地展與地殼中已有的斷裂有著密切關(guān)系,它們往往是這些斷裂的擴展或再活動。

(5)在地震區(qū)既出現(xiàn)垂直地殼形變,也出現(xiàn)水平地殼形變。這是由于地殼深部巖石層的彈性決定了地殼形變對應(yīng)力變化的依賴性。當(dāng)應(yīng)力變化時,就可產(chǎn)生張、壓、扭性的地表形變,其位移值越大,地震越強,越靠近震中。

(6)通過長期地殼形變連續(xù)觀測顯示的地殼應(yīng)力變化特別緩慢和均衡。在大多數(shù)地震前出現(xiàn)地殼傾斜異常,且有延續(xù)性和形態(tài)及數(shù)值等方面不同的特點。2100433B

(1)依據(jù)傳統(tǒng)的區(qū)域大地測量和現(xiàn)代的空間大地測里方法所進行的重復(fù)觀測,捕捉趨勢性的大范圍地殼活動信息,為中、長期地震預(yù)測提供依據(jù);

(2)用地殼形變連續(xù)觀測方法以補充傳統(tǒng)大地測盆方法的觀測精度和復(fù)測周期等方面的不足,從而獲得高精度的地殼應(yīng)變的、傾斜的連續(xù)觀測數(shù)據(jù)；

(3)建立臺站型的連續(xù)觀側(cè)方法以監(jiān)測幾天至幾秒為周期的地展地殼形變的前兆,為突破短臨期地震預(yù)測關(guān)提供依據(jù)；

(4)應(yīng)用地殼形變連續(xù)觀測方法觀測地震前后地殼形變的特征,為研究地震機制、展源物理、建立理論模型提供外部約束;

(5)應(yīng)用地殼形變連續(xù)觀測方法所觀測到的固體潮、地脈動、應(yīng)變階躍、地傾斜現(xiàn)象,為其它學(xué)科服務(wù)。

日本是研究地殼形變與地震關(guān)系最早的國家.從1883一1906年就對覆蓋日本列島的一等三角測量網(wǎng)進行第一期地殼水平形變觀側(cè)。同時,在1883年開始對東京清周圍進行一等水準(zhǔn)網(wǎng)的地殼垂直形變觀測。到1930年又建立了地殼形變的連續(xù)觀測方法。日本在積累近百年觀測資料基礎(chǔ)上,地震學(xué)家坪井忠二(C.Touboi),于1933年研究了

多次地震時地殼的不連續(xù)應(yīng)變變化值,得出結(jié)論,如果地震后地殼的應(yīng)變能盆完全被釋放出來,則臨震前地殼積累的應(yīng)變極限值為萬分之一量級。

美國是非常重視地殼形變與地震關(guān)系研究的國家之一。自1851一1860年就在著名的圣安德烈斯斷層上布設(shè)一條跨斷層基線,開始觀測斷層的水平運動。在1874一1892年間對該斷層基線復(fù)測時,發(fā)現(xiàn)基線已呈右旋彎曲。到1906年又一次對原基線復(fù)測結(jié)果表明,斷層兩側(cè)相對位移增大很快。就在1906年4月28日沿該斷層中的一段突然錯動,發(fā)生8.3級大地震(即舊金山地震),震后的1907年再一次復(fù)測,原基線被錯開約6m左右。

前蘇聯(lián)也是一個多地震的國家,他們一直把地殼形變觀測手段放在重要位置上.1948年在阿什哈巴德發(fā)生7.6級地震,事后分析,地震前曾出現(xiàn)地面隆起.到1949年國家認(rèn)為有必要大力擴展并在組織上加強地震觀測工作。因此,在歐洲部分和西伯利亞進行大規(guī)模水準(zhǔn)測量和復(fù)測,探索區(qū)域性地殼運動速率之差異,作為地震危險區(qū)劃的重要標(biāo)志。到50年代建立了地球物理試驗場,進行地殼傾斜和地應(yīng)變的觀測,從而發(fā)現(xiàn)了一系列地震之前的地殼形變異?，F(xiàn)象。

我國地殼形變觀側(cè)工作始于1962年,當(dāng)時廣東省新豐江水庫地區(qū)發(fā)生6.1級地震(即1962年3月19日河源地震),為研究和監(jiān)測庫區(qū)的地殼運動,在該庫區(qū)周圍建立了一個高精度的監(jiān)測網(wǎng)。1966年邢臺地區(qū)發(fā)生7.2級地震和6.2級強余展后,開始地震綜合預(yù)測研究工作 。