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  • 主持人 2017-10-09 11:12:55

    女士们、先生们,大家上午好!欢迎大家出席中国地震局举行的“探测地下构造的主动震源技术系统及其应用”为主题的例行新闻发布会。为了帮助大家了解该项目的相关情况,今天请中国地震局主动源探测项目组的徐平研究员向大家介绍该项目的有关情况并回答大家的提问。 下面请徐平研究员介绍具体的情况。[2017-06-23 16:15:27]

  • 徐平 2017-10-09 11:12:59

    各位媒体朋友大家好,我也是临危授命,本来安排另外一个研究员王宝善研究员来出席这个发布会,但是他在外地出差,昨天航班临时取消赶不回来,所以今天我受陈颙院士以及CRG整个团队的委托,来探测地下构造的主动震源技术情况,及其应用相关的一些情况。 我今天介绍的这个情况主要分成几个部分,一是我们项目的背景情况,包括原理等等。第二个方面,介绍我们工作的进展和取得的一些成果。第三个方面是我们取得这些成果具体在哪些方面开展一些应用和探索。 大家知道地震是一个突发性、危害性极其巨大的自然灾害,包括它产生的房倒屋塌,海啸等等。同时,地震又是我们了解地球内部的一盏明灯,怎么这么说呢?因为地震是由巨大的振动产生地震波,我们通过接收地震波,就可以了解我们地球内部的结构,以及它的一些运动状态,这个就像比如说我们吃一个西瓜,很多人习惯这个西瓜熟不熟,拍一拍、听一听,大家知道生的西瓜和熟的西瓜内部结构是不一样的,听一听、拍一拍相当于听波的振动,我听它的声音,判断这个西瓜熟了还是没熟。 我们地球也是一样,相当于地球一榔头给它敲一下,我们听听地球内部是怎么样的,这是我们要了解的,所以21世纪地震学的重要课题之一就是我们了解地壳及近地表三维的精细结构,过去我们只知道地球大的结构,上面有地壳,中间有地幔,再底下有地核,但是它的精细结构什么样?尤其是我们地壳这一层精细结构是什么样,因为它直接跟我们的生活密切相关。比如说我们找石油,比如说我们的造山运动,比如说我们下面可能潜在的一些矿藏的资源,它的形成的机理都跟地壳这一层有巨大的关系。所以这是我们现在非常迫切需要去了解清楚,以便于我们来开展工作的一个具体的东西。 大家知道天然地震分布是跟它的自身规律,比如板块运动有关,所以它不是均匀分布在地球上面,正是因为这样,我们通过天然地震来了解地壳,或者了解地球内部,是远远不够的,所以我们需要通过人工震源来填补没有地震的地方,或者说更精密地去了解一个地方的时候,需要人工震源来填补。最直接的应用是用爆炸技术,大家知道比如说我们探矿,我们找石油,大量的爆炸技术来了解地下结构,但是爆炸技术大家知道有一个巨大的问题,污染,非绿色环保。第二个问题,它不可重复,一个地方炸完了以后再炸,震源位置的情况已发生变化,它的环境条件发生了变化,所以不可重复应用,这些都是爆炸技术存在的问题。 这是一张中国地震局目前在中国大陆建的地震台站的分布, 通过这样的分布我们接收天然的、人工的地震波,我们可以来了解地震波穿过地球的射线,这就是一个太平洋板块的俯冲带,这是一个热源,往上升的位置就是我们了解地球内部动力运动的机制状态。所以最早的时候我们从了解地球内部的分层结构,到现在我们可以了解它的三维的结构、详细的结构,以及我们可以了解它的运动状态,也就是4D,相当于照相机,或者是手机拍照的延迟技术,比如说现在很多人晚上看星空,用这个延迟技术,我看看星星在天空里面的移动,这些情况都可以体现出来。 为了了解这个4D技术,我们最需要的是要有一个重复的震源,在某一个特定的地点,它可以不断地重复,这样我才能来做它的延迟的一种地壳的、或者说地球内部整个的变化,我可以把它搞清楚,这是我们的一个明确的需求,这样可控。 为了这个,从2002年开始,我们就做了很多的探索,首先比如说我们用这样的震源落锤,我们利用火车,高速铁路火车运动的振动源,包括用这样的一些人工震源,这是人工震源车,就是一种振动车把它密集地排起来,还有用爆炸震源来了解地下精细结构的探测,但是很遗憾,我们做的实验都不是很成功,也就是说我们可以作为一次性地来使用,但是作为重复地来做的时候,都存在这样那样的问题,因为所谓的重复性要求它这一次的振动跟下一次的振动相似性要90%以上,这就非常非常地难。 为此,我们后来找到了一种震源,它是通过内部的水体里面的气体激发,这是一个气枪,最早是在1964年美国的Bolt公司发明的,主要是用于海洋里面的石油勘探,也就是说在一个高压气体里压到一个气瓶里面,我们叫气枪,突然把它释放出来。(播放视频:这就是一个气体在水体里面的释放过程)。气体在海水里面,或者说在水里面释放了以后要膨胀、要扩充,在这个扩充的过程中间产生压力,这个压力传播出去,可以传播得很远。我们记录这样的一种压力的波,其实就是一种地震波。后来我们发现这样的一种波它的重复性非常好,我们第一次在上关湖水库做实验的时候,发射了346枪,都具有90%以上的相似性,其中95%以上的相似性超过了95%,两个95%,只有3.4%相似度在90%跟94%之间。在做这个实验的时候,我们得到了很多单位的支持,因为那时候我们一穷二白,包括气枪是中科院南海所的,包括压缩机当时也是借的、租用的,都是租用来做的实验,这个实验得到了很大的成功,同时也得到了很多的兄弟单位、很多科技单位大量的支持。

  • 徐平 2017-10-09 11:18:48

    在这个实验的过程中间,我们逐步地形成了一套探索的办法和机理,在这个过程中间我们提出了建立气枪发射这样一种地震台的概念,陈颙院士首先提出了这个,2011年我们在云南的宾川,在大理州的宾川地区我们建立了一个气枪台,这是它的水库叫大银甸水库,气枪总体来说由什么组成的呢?我们分成几个部分,第一个就是一个浮台跟枪阵,第二块是一个控制系统,第三个是压缩技术,高压模块,充气的空压机,第四是动力模块,要变成高压气体,我得把普通的气体通过压缩,压缩到高压的储气罐里面去,主要是由这几个部分形成。 这样的形成过程中间,我们除了建了固定的气象发射台以外,我们还形成了不同的气枪的构造的模块,它的集成系统,一个就是适合海洋里面的,可以拖拽,一种是可以适用于流动的江河,比如说我在长江里面、在黄河里面,还有一个形成在湖泊里面的。另外,我们也形成了一个自己挖掘的人工水体的气枪系统。总体来说,在这个过程中间,我们从理论上面有三个方面进行了创新,一个是在有限水体的气枪激发机理上面,因为国外主要是在海洋里面做石油探测,所以它的气枪是一个无限水体,我们在自己的水库里面是一个有限水体,这两个激发的原理是不一样的。 第二个在处理方法上,国外主要是物探,而我们的处理方法主要是探索地震的预报、预测,以及我们在其他的一些跟国民经济密切相关的应用领域的处理方法,这是我们特有的。 第三个过去在这些处理方法上面速度的变化、所有的这些理论,基本上能准确到0.1,也就是说10%左右的精度。而我们现在把这个精度提高了两个数量级,是在千分之一左右的精度,这是我们特有的技术,在这上面我们有创新,比如说这是一个有限的水体,我们在新疆的呼图壁挖了一个半径是50米、深度是18—20米的水体,这样的一种水体里面激发,我们目前可以探测的距离已经到了1300公里。这是我们在水体里面200次叠加。200多公里,我们气枪可以到300多公里,在空间上面完全给扩大了。 同时,我们在测量精度上面,你看黑线是我们本身的固体潮的变化,这是一个什么量级呢?10的负9次方的变化,我们测出来的波速的走时的变化,这是一个什么量级?10的负2次方。从时间上面来说,10的负2次方因为是60秒,算起来在秒量上来说是六百分之一的变化,这两个非常好地吻合在一起。10的负9次方的变化,可以用一个10的负2—3次方的走时的变化表达出来,我们实现准确的测量。 同时,我们在这个系统里面,通过集成我们做了一套实时的监控软件系统,这个软件系统你看这是台站的分布,我们可以是流动的,或者就是接收的传感器的分布点,这是气枪激发技术的波形,包括它的叠加的次数。这已经进行了455次的叠加,是单道的记录,这是叠加。这都是实时的,我们可以看。比如说这个枪可以在广东发、可以在云南发,在北京我的指挥大厅里面实时地都能监测看到这套系统在怎么运作。同时,我们的这些成果得到了一定的应用,这个应用主要体现在几个方面,一个就是深部探测中的应用,第二个是在地震监测预报中的一些探索,第三气枪激发的浮台在野外,我们把它作为一个振动台来实验。同时我们气枪震源在能源安全上面也做了大胆的探索和应用研究。 我逐一地介绍,这是一个在台湾海峡的海陆联测的过程,这是气枪连着一条船,拖一条直线,这是布了一条传感器的测线,这些红点其实是我们放的一些炮,陆上因为没有水体,把这些东西结果都做出来,这是地震射线波,这是它的走时的曲线, 我们可以反演出福建—台湾南部地下结构二维的剖面图,我们做了一个非常好的精细探测结果。

  • 徐平 2017-10-09 11:18:50

    我们在长江里面也做了300多公里的探索,这是红的这条线沿着长江,包括圆的点就是气枪停下来的位置,黑的跟红的三角形是我们布的台站的测线,大概有2000个流动台,将近5000次的激发,我们看看我们的结果。这就是沿着长江线走的,这是大别山下边的郯庐断裂带,我们沿着长江做一个剖面,切下去给出来的是一直到地壳的深度结构不同的层面图,我们把它横着看,莫霍面这一块是凹下去了,这一块是鼓起来了,这也是我们做的一个比较好的结果。同时我们在地震预报上面做了一些探索。这是祁连山5.2级地震前,我们的地震台,这个台的编号是63005,接收到的地震波的走时的变化,这个台站距离地震的震中大概有58.6公里,距离我们这个发射源是55.32公里,发射以后接收,这是它的时间轴。也就是说这是发生地震的一个时间。地震发生前,比如说这是320几天的时候发生地震了,我推到180天,这100多天,我们可以看到地震波的走时开始在地震前是下降了,波速是上升了,下降了以后它恢复,不是恢复到正常值,恢复到正常值以上,后边是走时超过了正常值,后来是下降了。再回到正常值的时候发生了5.2级地震。 这些曲线是不同的震相测出来,都有这么一个时间轴跟时间变化的关系。也就是说地震它是有前兆现象的,至少在这个地震上面我们可以看到,它的地下结构的速度层走时是有变化的,这是我们可以看出来的。另外,我们刚才就是一个水体上面的浮台气枪,我们可以把它看作是一个振动台,气枪发射相当于这个台子要振动实验室,这样的一个振动台最大位移垂直向可以到40—150毫米,这是我们在实验室里面能做的,可是事实上这样的一种振动在大自然中去研究是不够的。我们看看我们的气枪能到多少,我们的气枪在水体上面浮台的振动它的加速度值可以到3g,最大的水平的位移可以超过5米。如果我在这个上面开展GPS跟加速度的传感器来做标定的话,它比在振动台上面的振动范围更大,可以做更多的大尺度的标定,这是我们做的一个大胆的尝试,而且取得了很好的结果。 另外,我要说的就是刚才前面说的我们为国民经济服务的事情,这是在新疆呼图壁,这一块绿色的是一个天然的储气罐,什么是天然储气罐?过去这个地方是一个油田,油已经抽干了,我们现在从塔吉克斯坦、哈萨克斯坦过来的天然气把它压下去,压到空的抽干的油田孔下,这个是大概3000—4000米的深度,我把多余的气灌下去,到要用的时候我再放出来。大家知道往地底下灌气那是要高压把它压下去的,在压下去的过程中间它会产生很多的问题,因为你给它很大的压力,第一个直接的问题会形成一些地震,过去这个地方可能没有地震,现在很多的小地震出来。这是地震的一个过程,这是地震图。 我来监测,这样压下去到底下面的构造、速度是什么样的变化?这样的变化跟地震是一个什么关系?它的形变和应变的变化是不是安全?这我们也做了一个大胆的尝试,我们给出的一个比较好的结果,这条黑线是它压气的过程中间气体在地下天然的储气库压力的变化,它的压力的变化跟我测到的我地震波的走时的变化是完全一个正相关的东西。如果说这样我就可以监测到它压下去的气体的压力正在走时的变化怎么到了一个临界点是安全的,这是我们大概探索的一个事情。 同时,在形成的这套创新的系统过程中间,我们总共有两个实用新型专利、三个软件的著作权目前已经形成了。另外,我们这些年来总共发表了初步统计49篇论文,其中14篇在SCI上面发表,SCI上面的他引已经超过了66次,这是我们取得的一个软的技术成果。

  • 徐平 2017-10-09 11:18:52

    回顾一下我们整个过程中间,大概是从2005年开始做气枪实验,到现在已有10多年了,最早的是在北京的周边,这是在遵化一个叫上关湖水库做的两年的实验,同时在北京的马泡泉一个水体,也做了一个多月的实验,我们形成了三个固定的气枪震源的发射台,这是在新疆的呼图壁,这是在祁连山,张掖那个地方,这是在云南的宾川。同时,我们形成了海陆联测的一套组合式的系统,这主要是在福建地区,跟福建的一个水库,我们在长江里面做的在芜湖附近做了300多公里的测线的剖面。这是我们所做的结果的追踪的震相的结果,新疆的震相在1300公里的时候都能清晰地看到。 这是陈颙院士带领我们这个团队提出的设想,如果全国固定的气枪发射台有十个左右的话,如果我们的监测距离都能到1000公里左右的话,我们基本上能覆盖整个中国大陆,通过这样的一种探测覆盖的面,我们能更多、更好、更深入地去探索它跟地震的关系,它的下边的构造运动的环境变化,跟我们人文活动、国民经济建设的关系,它的下边的构造跟我们矿藏的形成、我们的石油等等之类的关系,以及我们的构造运动等等,都可以进行大胆地研究和探索。 非常感谢大家,我的汇报到这里。

  • 主持人 2017-10-09 11:18:45

    谢谢徐平研究员,下边开始提问,提问前还是报一下所代表的新闻机构。

  • 主持人 2017-10-09 11:18:47

    新京报记者:我们比较关心咱们这项研究应用的情况,刚才您也介绍了咱们在长江进行了深度的探测,我们探测得出来的是长江地下的一个剖面图是吗?

  • 徐平 2017-10-09 11:18:54

    我们可以给出一个三维的结构。

  • 主持人 2017-10-09 11:18:49

    新京报记者:有什么样的意义呢?我们得出地下的剖面图、一个三维的结构,主要的应用有什么样的意义?另外一个,您提到了在监测预报中的应用,咱们说祁连山的5.2级地震前发现了一些地震波走时的变化,地震有前兆现象,这个前兆有哪些现象?对以后咱们在地震的预报中有怎样的意义?谢谢!

  • 徐平 2017-10-09 11:18:56

    第一个问题,我们知道我们对地球的了解还很肤浅,为什么?因为我们上天有路、入地无门,地底下我下不去,所以我们非常需要知道我们地底下是个什么样,因为这样的了解有助于我们的生存,人类在这个星球上要生存,我们必须要把这个星球了解清楚。同时,这样的一种了解我们也知道下边是个什么样的状态,它这样的一种状态历史上面可能是怎样一个形成过程,这样的形成过程有利于我们去了解在这种形成过程中间,哪个地区可能是一些矿藏的富集带,哪些地区可能是一个石油的形成带,有利于我们集中精力到这些地区去找矿藏。同时,我们对地下结构的了解,我们知道哪个地方有活动的断层,大家知道断裂是怎么产生的?地震。因为有断裂,所以这些地方未来也是可能形成较大的地震,有破坏性的地震。我们在从事我们的生产建设过程中间,我们应该避让这些地区,比如说我们不能在这上面盖房子、盖工厂,这是我们的一个工作。 第二个问题,关于地震预报的问题,大家知道21世纪国际上公认十大科技难题,排第一位的就是地震预报,为什么?因为我们到现在都不知道,地震真正是怎么产生的,因为它发生在地下十几公里的深度,我们所知道的地震可能是断裂,压力压到一定的程度,比如说这一根筷子断了,这是地震,这是我们现在的认知,大量的构造地震是这么产生的。但是什么时候它裂?受不住了要地震了?这是我们现在想去探索的,因为只有这样,我才能预报什么时候要地震,就像天气预报一样,所以在这方面我们做了很多很多的工作,我们已经经历了几十年的探索,现在给了我们一种新的手段、一种新的思路、一种新的方法,我们来探索这个事,而且我们从这个地震的情况看,它是有前兆的,我们看到前面有这个现象存在,这就是一个异常的前兆,这么大的一个凹斗(图上的波谷),这一次地震是这样,下一次是不是?我不敢保证,我希望是,这样的话我们就找到了地震前兆的一种大家共性的东西。地震预报现在难就难在我们没有找到它的共性的前兆异常是什么,这是我们探索的事情。我们要不断地努力,可能有个许多年,许多震例的支持,我们能找到这样一个共性的参数,通过这样一个参数来做出更准确的预测。

  • 主持人 2017-10-09 11:42:54

    新京报记者:地震前是有前兆现象,但是我们没有找到它的共同点?

  • 徐平 2017-10-09 11:42:59

    很多地震有前兆,但是这个地震有这个前兆,A类,那个地震是有B类,我找不到共性的是在哪里,所以地震预报难就难在这儿。

  • 主持人 2017-10-09 11:42:56

    新京报记者:不能总结有几类吗?

  • 徐平 2017-10-09 11:43:01

    我们是在总结的过程中,但是历史的长河很长,地震的孕育过程,比如说一个7级的过程可能有上千年的孕育过程,我们现在能记录的案例太少,我们记录的历史时间也太短,几十年在历史的长河上面是非常短的。

  • 主持人 2017-10-09 11:42:58

    光明日报记者:徐老师您好,我是光明日报的记者,我有两个问题,第一个问题我之前看您的介绍和这个材料上说这个研究中的创新点,应该说最主要的是世界上创造了第一个专门对外主动发射地震波的地震台,像水中发射气枪,你刚才说这个方法是美国一个专家想出来的是吗?

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