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专利名称：一种地震预测的方法
技术领域：
本发明属于仪器分析技术领域，涉及地震监测的新方法，更具体的说 是通过检测地下二氧化碳的指标参数变化进行地震预测的一种快速、简便 的新方法。
技术背景地震是地球内部介质局部发生急剧的破裂，产生地震波，从而在一定 范围内引起地面振动的现象。它就象刮风、下雨、闪电、山崩、火山爆发 一样，是地球上经常发生的一种自然现象。大地振动是地震最直观、最普 遍的表现。大地震能使局部地形改观，或隆起，或沉降。使城乡道路柝裂、 铁轨扭曲、桥梁折断。在现代化城市中，由于地下管道破裂和电缆被切断 造成停水、停电和通讯受阻。煤气、有毒气体和放射性物质泄漏可导致火 突和毒物、放射性污染等次生灾害。在山区，地震还能引起山崩和滑坡， 常造成掩埋村镇的惨剧。崩塌的山石堵塞江河，在上游形成地震湖。在人类社会高度发达的今天，地震仍然是极其频繁的，全球每年发生地震约500 万次，给人类生命与人们的生活造成了严重的影响。地震预报是在地震发生前通过对各种前兆资料的分析和研究，对未来 可能发生地震的大小、地点和时间作出明确的判定，并将此判断向社会公 众发布。因此，地震预报必须包括三项内容，即未来地震的震级、发生的 地点、发生的时间总称为地震预报三要素。地震预报研究表明气体地球 化学前兆现象可以反映地震活动。 一些地震前兆如地下水、气体以及某些 动物前兆等都直接或间接地与震前的气体地球化学异常有关。然而，地下 气体的释放是一个十分复杂的过程，在其产生、运移和释放的过程中要受 到诸多因素的制约。除了气体组分本身的物理化学性质外，气体源区的物质成分、应力状态、环境特征以及气体释放区的地质背景、构造运动等因 素都可能对气体的释放产生重要影响。利用断层气预报地震是近十几年来发展起来的 一种新方法。其中co2 能灵敏地反映地壳应力状态的变化，是地震前兆的灵敏指标之一。就断层气C02的测定技术方法而言，目前国内外主要利用气相色镨仪进行测定。由于气相色谱仪价格昂贵、操作复杂，测定的技术条件和环境要求苛刻等使得我国的绝大多数台站无法配备，从而影响了断层气C02方法的推广应用。再有目前利用断层气预报地震的方法中还存在一个普遍的问题就是二 氧化碳来源的地层比较浅，含量比较底，浓度变化不明显，监测的灵敏度 较差。因此，从我国目前的地震监测实情来看，发展快速、简便、价廉的测定断层气C02新方法，无疑将是具有现实意义的。发明内容本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种地震预测 的方法。本发明的技术方案如下(1)确定地震监测点，建测定孔，然后在深 井中放入一个下端开口的测定套管；深井深度在100-15000米。优选深井 深度在1500-8000米。(2) 向测定套管中注入0. 05-llMPa压力二氧化碳，便二氧化碳向深 部地层周围环境扩散；(3) 当地震前地下应力发生变化，检测下列参数中的一个或几个来 确定地震的异常(1)二氧化碳压力测定(2)二氧化碳气体温度测定(3) 二 氧化碳中氡、氦、氢、硫的测定。本发明所述套管的下端开口形状不限，直径在50-500毫米。本发明所述的深井套管中注入的二氧化碳优选在0.1-5MPa。CO 2快速测定法是一种化学反应法，与气相色i普法的测定原理不同，它们测出的C02数据的含义也不同。C02快速测定法是一种积累测量法，其含义是1天内测定孔中释放出的C02总量，单位为mg/d。气相色i普法 是一种相对测量法，其含义是单位体积中C02所占的相对百分比，单位为mg/d单就在地震前兆观测中的应用而言，与气相色语法比较，C02快速测定法有以下点优势① C02快速测定管只选择性地与C02发生反应，其他气体组分含量的 变化不会引起C02总量的变化，因而能真实地反映C02释放规律，而对气相色谱法来说，如果样品中其他气体组分的含量发生变化，那么C02的相 对百分比也会发生变化，从而影响C02的真实动态；② 地球放气是间歇性的，C02的释放水平也可能时高时低。CO;j快速测定管在测定孔中连续24小时与C0 2发生反应，实际上是一种积分过程，一天内每一时刻释放出的C02都能被C02快速测定管记录下来。而气相色语法则是单点取样，不一定能捕捉到C02高释放的时刻；③ 地震前兆是复杂的，有时可能只是气体释放量增加，而C02相对百分比并没有明显变化，在这种情况下， 一天内观测孔中释放出的CO 2总 量会明显增加，利用C02快速测定法可以捕捉到这种异常，而气相色谱法 则难以做到。同时本发明在测定套管中注入0. 05-llMPa压力二氧化碳，通 过二氧化碳气体进行参数由底部到顶部传递或传送，来检测二氧化碳压 力；二氧化碳气体温度；二氧化碳中氡、氦、氢、疏等参数反映深部地 层变化情况，从而进一步捕捉到地震的异常现象。采用这种地震预测方法， 地层比较深，所获得的C0 2含量比较准确，浓度变化较明显监测的准确性 强；方法简单，且结果可靠；信号特异性强；测量精度高。当地震前通过向测定套管中注入O. 05-llMPa压力二氧化碳，便二氧化 碳向深部地层周围环境扩散；这时地下应力发生变化，二氧化碳中氡、氦、 氢、硫的浓度发生了很大的变化。例如大震前观测到氡浓度的异常变化， 该地震之前，氡的浓度在短期内突然增加，然后以较大的梯度回到正常值， 通过测量地下水或土壤中的氡浓度的异常变化进行地震预报。再例如氦异常在地震学中的应用。氦气具有极强的扩散渗透能力，因而是反映深部大 断裂或断层活动的一种特征标志。通过研究土壤气中氦浓度的变化情况， 确定各种气象参数对土壤气氦浓度的影响，氦浓度的日变似乎是有规律的和可以预报的波动，其范围大约在空气浓度的4%以内。更典型的范围是在 lm以下，氦的浓度维持在l 0xl0-5,且不受风速和温度的影响。氦的某些 化学性质比氡更优越，它容易运移而且稳定，它的较大丰度和扩散能力使 得它对于构造扰动可能有更高的灵敏度，同时氦的同位素组成特征还可以 用来判识其气源类型，通过监测氦浓度用于地震预报工作。再例如硫化物 的映震特征既有趋势性异常，又有明显的短临异常，并且依据其异常及综 合分析其他测项参数，可对中强地震作出一定的短期预测。但由于地震前 兆的复杂性，有待于进一步改进硫化物的观测方法，并不断加强对硫化物 的映震特征及其映震机理的研究。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明做进一步的描述。 实施例1在辽宁西部某地，布设2000米的深井，然后在深井中放入一个下端开 口的测定套管(长10米，直径O. 45米)向测定套管中注入llMPa压力二氧 化碳，便二氧化碳向深部地层周围环境扩散；套管上端与HPLC测定仪器相 连接，测定(l) C02压力的变化(2)C02气体温度测定的变化(3) C02中氡、氦、 氢、疏的变化。2000年7月4日，当地震前观测到了明显的短临异常。最后 经仪器确定，地震监测点观察到的地震在3. 9级。经过地震观测站的实际 监测说明断层气C02快速测定法具有快速、简便、价廉和可靠有效。通过 积累测量，不受其他气体组分含量变化的影响。l天内测定孔中每时每刻 释放出的C02都会被记录下来，因而能真实地反映C02释放规律。C02在震前 15-47天出现异常，异常幅度大，异常峰值是背景值的l. 3~10倍。用氦 元素测定仪测得的氦为3 x ,用二氧花碳测定仪测得的C02压力变化增大。说明震级越大C02异常的映震范围也越大。 实施例2在沧州地震观测变站院内，布设8000米的深井，然后在深井中放入一 个下端开口的测定套管(长30米，直径0.4米)，向测定套管中注入5MPa压 力CO"便二氧化碳向深部地层周围环境扩散；套管上端与HPLC测定仪器相 连接，测定测定(l) 0)2压力的变化(2) C02气体温度测定的变化(3) 0)2中 氡、氦、氢、硫的变化。用气相色谱法测得的氡为40x 10—"。用气相色i普 法测得的C02压力变化增大。2001年3月4日在沧州地震观测变站的监测点， 当地震前观测到了明显的短临异常。最后经仪器确定，地震监测点观察到 的地震在4. 2级。在详细说明的较佳实施例之后，熟悉该项技术人士可清楚地了解，在 不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明 的技术实质对以上实施例所作的任何筒单修改、等同变化与修饰，均属于 本发明技术方案的范围。且本发明亦不受说明书中所举实例实施方式的限 制。
权利要求
1、一种地震预测的方法，该方法主要包括下述步骤(1)确定地震监测点，建测定孔，然后在深井中放入一个下端开口的测定套管；(2)向测定套管中注入0.05-11MPa压力二氧化碳，便二氧化碳向深部地层周围环境扩散；(3)当地震前地下应力发生变化，检测下列参数中的一个或几个来确定地震的异常(1)二氧化碳压力测定(2)二氧化碳气体温度测定(3)二氧化碳中氡、氦、氢、硫的测定。
2、 权利要求1所述的预测方法，其中套管的直径50-500毫米。
3、 权利要求1所述的预测方法，其中深井套管中注入的二氧化碳在 0. l-5MPa。
4、 权利要求1所述的预测方法，其中深井深度在100-15000米。
5、 ^5L利要求1所述的预测方法，深井深度在1500-8Q0Q米。
全文摘要
本发明涉及一种地震预测的方法，特别是涉及向在深井中放下端开口的测定套管；然后在测定套管中注入0.05-11MPa压力二氧化碳，通过二氧化碳气体参数由底部到顶部传递或传送，来检测二氧化碳压力；二氧化碳气体温度；二氧化碳中氡、氦、氢、硫等参数反映深部地层变化情况，从而进一步捕捉到地震的异常现象。本发明的优点在于采用这种地震预测方法，寻找“地震前兆波”监测的准确性强；方法简单，且结果可靠；信号特异性强；测量精度高。
文档编号G01V1/00GK101334478SQ20081005379
公开日2008年12月31日 申请日期2008年7月9日 优先权日2008年7月9日
发明者段旭川 申请人:天津师范大学