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用钻孔应变数据探测2011年日本Tohoku大地震激发的低频地球环型自由振荡及其谱峰分裂

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1383-1397页

作者：张赓徐建桥陈晓东张凌云孙和平龚立卓中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210

地震激发的地球自由振荡中,环型自由振荡(特别是低频环型自由振荡)的精确探测相比于球型自由振荡更加困难.环型自由振荡对SH波速度结构更加敏感,能更好地监测走滑断层运动,因此精确估算环型自由振荡的谱峰参数可为地球内部大尺度SH波速... 详细信息

地震激发的地球自由振荡中,环型自由振荡(特别是低频环型自由振荡)的精确探测相比于球型自由振荡更加困难.环型自由振荡对SH波速度结构更加敏感,能更好地监测走滑断层运动,因此精确估算环型自由振荡的谱峰参数可为地球内部大尺度SH波速度结构和大地震的震源机制提供更强约束.本研究利用2011年日本Tohoku地震后四分量钻孔应变仪的观测资料,提取了该地震激发的1.3 mHz以下低频环型和球型自由振荡信号,与STS-1宽频带地震仪的结果相比较,发现四分量钻孔应变仪对1 mHz以下的环型自由振荡具有更强的探测能力.本研究还采用频率域自回归方法精确估计了0T2—0T6的简并频率,结果与PREM模型理论值相差非常小,平均相对误差仅为2.52×10^(-4).此外还用钻孔应变仪观测资料探测到了0T2谱峰分裂现象.研究结果表明,钻孔应变仪能有效探测到大地震激发的低频地球环型自由振荡信号,可为地幔大尺度各向异性结构研究提供高质量的基础数据.

关键词：环型自由振荡钻孔应变仪 Tohoku地震简正模谱峰分裂 STS-1地震仪

DRY-1B型电容分量式钻孔应变仪关键技术与应用

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地质力学学报 2023年第3期29卷 313-323页

作者：彭华马秀敏孙尧姜景捷郝飞中国地质科学院地质力学研究所北京100081 自然资源部北京地壳应力应变野外科学观测研究站北京100081 自然资源部活动构造与地质安全重点实验室北京100081 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 中国地质大学(武汉)地质调查研究院湖北武汉430074

文章简述了DRY-1B型电容分量式钻孔应变仪(简称“钻孔应变仪”)的理论基础,攻关了微位移感知、降噪、控温、性能测试、标定等关键技术,并通过了性能测试,标定结果表明:该应变仪达到了高分辨率(≥5×10^(-11)ε)、宽频带(10~100 Hz可选)... 详细信息

文章简述了DRY-1B型电容分量式钻孔应变仪(简称“钻孔应变仪”)的理论基础,攻关了微位移感知、降噪、控温、性能测试、标定等关键技术,并通过了性能测试,标定结果表明:该应变仪达到了高分辨率(≥5×10^(-11)ε)、宽频带(10~100 Hz可选)、大动态范围(≥1×10^(-3)ε)、24位AD记录、低功耗(钻孔应变仪,是一款国际领先的地壳运动长期观测仪器,基本能够满足地壳长期应变缓慢积累的蠕变运动和短期应变快速变化的地震火山活动等观测需求。2008年以来,通过20余个地应力台站的应用,该钻孔应变仪记录到大量的地壳形变、断裂活动、同震应变波、应变阶跃、矿压活动等应变信息,并以北长山地应力台站应变监测数据自洽性检验和土耳其地震映震能力分析为例发现:北长山地应力台站电容传感器1#+3#和2#+4#元件应变曲线总体平稳,相关系数R2达到0.95;1#-3#和2#-4#元件的差应变年变化速率为10-8量级,反映出长岛地区以剪切应力为主,且处于地震活动相对高的应力环境;利用该应变仪观测到2023年2月6日土耳其M 7.8级和M7.5级两次地震明显的同震应变响应,尤其是获取了M7.8级主震面波周期为50~60 s,呈现出面波异常,理论上可分辨出100 km范围M0.74级地震产生的应变波,达到了应用示范效果。该钻孔应变仪在地球动力学研究、内动力地质灾害监测等领域具有较好的推广价值和应用前景。

关键词：电容分量式钻孔应变仪差动电容位移传感器同震应变响应内动力地质灾害监测

基于高分辨率钻孔应变仪的地震应变波观测研究进展

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地球物理学进展 2022年第1期37卷 51-58页

作者：娄家墅田家勇应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085

由于具有高灵敏度、观测频带宽、长期稳定性等优点,高分辨率钻孔应变仪日益成为当今地学界开展地壳长期形变观测的主流观测仪器之一,并逐渐应用到地震和火山事件等引起的高频地震应变波观测中.为了更好的推进地震应变波定量化观测技术... 详细信息

由于具有高灵敏度、观测频带宽、长期稳定性等优点,高分辨率钻孔应变仪日益成为当今地学界开展地壳长期形变观测的主流观测仪器之一,并逐渐应用到地震和火山事件等引起的高频地震应变波观测中.为了更好的推进地震应变波定量化观测技术的发展和应用,本文从基于高分辨率钻孔应变仪的地震应变波的高频采样观测实验、高分辨率钻孔应变仪的频响带宽、以及高分辨率钻孔应变仪动态原位标定方法等三个至关重要方面,系统总结了基于高分辨率钻孔应变仪的地震应变波观测最新研究进展,提出了钻孔应变波观测系统频响的原位标定方法、全张量动态耦合模型确定、基于同址(同孔)地震仪记录的钻孔应变仪原位标定方法等方面关键科学问题和技术难题,展望了钻孔应变波观测技术在地震预警等方面应用前景.

关键词：钻孔应变仪应变波观测频响原位标定地震预警

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用地震仪准确标定钻孔应变仪

大地测量与地球动力学 2023年第8期43卷 861-864页

作者：张永庆赵树贤邱泽华唐磊应急管理部国家自然灾害防治研究院北京市100085 中国地震台网中心北京市100045

通过共同观测远震面波,可以用地震仪标定钻孔应变仪。其基本思路是先用勒夫波标定剪应变灵敏系数B值,再用瑞利波标定面应变灵敏系数A值。但用不同远震的面波标定出的B值和A值差别较大。为此,引入效度来表示所用地震的面波能够准确地标定... 详细信息

通过共同观测远震面波,可以用地震仪标定钻孔应变仪。其基本思路是先用勒夫波标定剪应变灵敏系数B值,再用瑞利波标定面应变灵敏系数A值。但用不同远震的面波标定出的B值和A值差别较大。为此,引入效度来表示所用地震的面波能够准确地标定出B值和A值的程度,用效度最高的标定值作为最终标定值。用该方法标定仁和地震台的钻孔应变仪,得到A=0.36,效度为-0.71;B=0.73,效度为-0.92。

关键词：钻孔应变仪标定地震仪远震面波效度

具有量程扩展和原位标定功能的RZB钻孔应变仪传感器稳定性研究

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大地测量与地球动力学 2022年第3期42卷 318-320页

作者：吴立恒李宏陈征王文博董云开应急管理部国家自然灾害防治研究院北京市100085

为考查具有量程扩展和原位标定功能的RZB钻孔应变仪传感器的可靠性和稳定性,设计了山洞条件下该传感器与常规传感器的定性对比实验,并对传感器日漂移量进行定量计算。通过对2019-10~2020-05观测数据进行绘图分析和计算统计,验证RZB钻孔... 详细信息

为考查具有量程扩展和原位标定功能的RZB钻孔应变仪传感器的可靠性和稳定性,设计了山洞条件下该传感器与常规传感器的定性对比实验,并对传感器日漂移量进行定量计算。通过对2019-10~2020-05观测数据进行绘图分析和计算统计,验证RZB钻孔应变仪传感器的优越性。

关键词：钻孔应变仪山洞日漂移量稳定性

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地震仪与钻孔应变仪联合测定近震Pg波速度

大地测量与地球动力学 2023年第8期43卷 865-868页

作者：赵树贤张永庆邱泽华唐磊应急管理部国家自然灾害防治研究院北京市100085 中国地震台网中心北京市100045

通过对比仁和台地震仪与钻孔应变仪观测曲线,采用滑动分析方法计算多个近震Pg波速度,综合考虑反射波影响和测定效度,最终测得仁和台近震Pg波速度为5.98 km/s,该值与云南2015地壳速度模型的上地壳P波速度很接近。本文工作表明,准确标定... 详细信息

通过对比仁和台地震仪与钻孔应变仪观测曲线,采用滑动分析方法计算多个近震Pg波速度,综合考虑反射波影响和测定效度,最终测得仁和台近震Pg波速度为5.98 km/s,该值与云南2015地壳速度模型的上地壳P波速度很接近。本文工作表明,准确标定后的钻孔应变仪可以作为测震仪器使用,以弥补地震仪在观测低频事件时的不足。

关键词：地震仪钻孔应变仪近震Pg波速度滑动分析法测定效度