earthyang的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/earthyang

博文

四分量钻孔应变观测记录中的气压负荷效应

已有 392 次阅读 2026-1-28 16:16 |个人分类:钻孔应变|系统分类:科研笔记

早在20世纪70年代,中国学者便成功研制出了四分量钻孔应变仪(以下简称应变仪)(池顺良,1977;欧阳祖熙,1977;石耀霖和范桃园,2000;苏恺之,2020);与GNSSInSAR和地震仪等的频响带宽相比,该仪器涵盖的有效频带更宽,且在数天至数周的时间尺度内具有更高的分辨力(Nikolaidis2002)。鉴于其独特优点,这种仪器已被广泛应用于定点地壳形变观测(李海亮和李宏,2010;李涛等,2011;邱泽华等,2020)、地潮响应(李进武和邱泽华,2014)和震源物理(邱泽华等,2020;石耀霖等,2021)等领域。         

截止目前,我国的四分量钻孔应变仪类型主要有SKZ、RZB和YRY等3种(池顺良,1977;欧阳祖熙,1977;苏恺之,2020;李海亮和李宏,2010;胡智飞等,2020),这些仪器的分辨力均优于10-9(10-9可表示为nstrain),布设深度通常浅于100 m。因此,在钻孔应变的日常观测中,气压效应是一种普遍且持续存在的背景噪声,它会在不同频带上降低其应变测值的信噪比(Asai et al.,2009;张凌空和牛安福,2019);此外,由于地层结构、水文环境和地形等因素的复杂影响,一些台站的气压效应还具有明显的频率依存性,即频响效应(Nakao et al.,1989;Kamigaichi,1998;Segall et al.,2003;Cherepantsev,2013;Canitano et al.,2014;Yang et al.,2021)。因此,定量揭示钻孔应变对气压的频响特性,一直是钻孔应变观测和地壳动力学研究中一大难点和热点。

   神池台位于山西省的西北部,其四分量钻孔应变测值有助于洞悉区内的地潮响应、断裂活动、震源物理和地壳运动等(池顺良,2019;邱泽华等,2019;陈永前等,2021Tang et al.2023)。该台自2012916日正式观测以来,其四个分量应变除了能记录到规则的固体潮信号外,同时还受到气压波动的显著干扰。2021101~20日的分钟值曲线为例(图1),在数天周期内,各分量应变与气压的波动形态极为相仿,即应变测值会随气压的上升/下降而线性增加/减小,由此可见气压波动负荷对四分量钻孔应变观测的影响较为明显。

图a.png

图1    气压波动(a)引起的钻孔应变变化(b

神池台位于朔州市神池县大严备乡大羊泉村西600 m处,海拔1650 m台站周边群山绵亘是典型的黄土高原山地丘陵地貌(图2ab周邻无河流和水库分布。在气候方面,该区属于温带大陆性季风气候,其主要特征如下:冬季漫长而寒冷,春季干旱且多风,年平均气温4.6 ,年平均降水量约为480 mm,年均日照时数长达2817 h,境内常年多刮偏西风,年风能有效时数约为4927 h(在山西省居首)、年平均风速4.1 m/s(张永瑞等,2014)。鉴于这种独特的天气和气候特征,当地概括出了“十年九旱,风大沙多”和“一年一场风,从春刮到冬”的谚语。而这种多风的天气背景,恰恰反映出神池地区水平气压梯度力复杂多变的特点,这也为研究中高频带(f0.5 cpd)的气压效应提供了理想的天然负荷实验场。在台基地层方面,该台出露的地层为古生界奥陶系中统上马家沟组,岩性为石灰岩。

   该台YRY-4型四分量应变仪的探头埋深32 m,采样间隔为1 min;探头主要由4个依次呈45°角的径向位移传感器构成;从图2c可以看出,其第一路传感器的方位角为-24°。此外,该台还架设有YRY型高精度气压计,其分辨率为1 Pa

图b.png

图2 神池台所在位置(a)、测点外景(b)及钻孔应变探头内4路传感器的方位角(c

主要参考文献

池顺良. 2019. 钻孔应变观测能够告诉我们些什么?. 山西地震,(1):17-29.

欧阳祖熙. 1977. RZB-1型电容式地应变计. 全国地应力专业会议论文选编(下)337-348.

邱泽华,唐磊,郭燕平,. 2019. 开辟应变地震学新领域的实验研究. 山西地震,(1):40-45.

石耀霖,范桃园. 2000. 地应力观测井中元件标定及应力场计算方法. 地震,202):101-106.

苏恺之. 2020. 中国四分量钻孔应变仪风雨历程四十年. 地震地磁观测与研究,412):172-180.



https://blog.sciencenet.cn/blog-3651790-1520245.html

上一篇:寒潮天气过程所导致的区域地壳变形:来自江苏省的观测实证
下一篇:我国科研人员经常加班吗?来自在线文献求助的测度
收藏 IP: 111.18.120.*| 热度|

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2026-2-1 13:30

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部