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皇牌天下我国将实施4项计划 给地球深部“做CT”

文章作者:科技中心 上传时间:2019-05-10

5月7日上午,中科院地质与地球物理研究所博士生导师郑需要研究员应邀来我校讲学。郑需要研究员在物理南楼二楼学术报告厅做了题为“地震波在复杂介质中的传播理论及应用”的学术报告。物理学院相关学术带头人、学术骨干、博士生、研究生、本科生共100余人参加了报告会。报告会由光伏材料实验室主任常方高教授主持。

未来十年力争把地震科研水平及防震减灾能力提升至国际一流 我国将实施4项计划 给地球深部“做CT”

郑研究员以地震学的研究对象为抓手,简单介绍了地震学的发展史、全球强震分布和中国地震分布情况及地震对人类的威胁;详细讲述了地球内部的精细结构、地球内部的动力学过程、板块理论的修正与发展、高精度地球物理学勘探、地震预测等相关的理论知识;重点阐述了地震波在复杂介质中的传播理论、震相重新识别和地震重定位、地震矩张量反演等问题,同时介绍了如何建立地震台站下方的地壳模型、编写模型参数化程序和理论模型正演计算程序等相关研究内容。

为何会发生地震?如何提高地震预测和风险防范能力?地震发生后又怎样将损失降到最低?针对这些长期困扰地震学界的难题,不久前,我国启动了地震科技创新工程,拟通过“透明地壳”“解剖地震”“韧性城乡”和“智慧服务”4个计划的实施,未来10年,我国的地震科学研究水平以及防震减灾能力将大幅度提升,达到国际先进水平。

报告中,郑研究员采用大量图片资料向与会人员展示了地震震源区地壳介质各向异性结构与地震关系的的最新研究成果。报告会结束后,郑研究员还就汶川地震、芦山地震、我国地震分布以及如何预报地震等相关问题和与会师生进行了深入的交流与探讨。

开展对地下结构的探察,让地壳逐渐变透明,寻找地震规律

(物理与工程学院 宋桂林 高雪燕)

地表发生的一切地学现象几乎都能在地球深部找到答案。以地震为例,地震是地球内部应力作用的结果,了解地壳结构和地下应力变化,有助于我们探究地震孕育发生的规律。

“我们现在可以上天下海,但对脚下大地的认知还不够。人类对地壳结构了解不够,进而难以深入研究地震孕育发生规律,突破地震预测的科学难题,”中国地震局地震预测研究所副所长张晓东说。

张晓东介绍,“透明地壳”就是要开展对地下结构的探察,特别是主要地震带的深浅结构和断层活动习性,把地下搞清楚。“这就好比给地球深部‘做CT’,让看不见的地壳逐渐变透明,进而从中寻找地震孕育发生的规律。”

“CT”如何做,原理如何?中国地震局地球物理研究所研究员吴建平介绍,地震被认为是瞬间照亮地球内部的明灯。由于地球内部物质的物理性质不同,其密度、磁性、电阻率以及地震波穿过时的传播速度和衰减特性存在差异。地震波在地下介质中传播时会发生反射、折射和透射,仪器接收到这些带有地球内部信息的信号,经过复杂的科学处理以后,就会得到地下结构,包括地下三维介质的物性、电性、磁性等图像,科学家在此基础上就能开展深入的地震科学研究工作。“通过观测不同传播路径的地震波速变化,获得地球内部结构图像,其原理与医学中的CT成像类似。”

我国在内陆采用气枪震源在水中激发地震波的方法获取地球内部结构信息和连续、高精度介质变化图像。目前,地震科研人员已经在全国建立了4个人工气枪震源实验基地,未来还要建设6个人工气枪震源实验基地。

实施“透明地壳”计划后,我国将建立中国大陆壳幔三维精细结构模型,获得地壳介质物性随时间变化图像,查明约200条活动断层空间展布和活动性参数,获得综合地球物理场及时间变化图像。

张晓东说,想了解清楚地下变化情况,仅有静态的“透明地壳”还不够,需要有高密度的综合地球物理场动态观测结果。我国还将利用GPS、水准、重力、地磁观测网络,监测获取中国大陆三维地壳运动图像和地表重力场、岩石圈磁场变化图像,为强震中长期危险地点预测提供依据。

详细解剖已发生地震,提升对强震孕育发生机理的科学认识

“透明地壳”是“解剖地震”的基础,前者提供大的地壳构造和结构背景,后者主要研究地震孕育发生机理,探索地震预测方法。“你去医院看病,有了检查的‘片子’,医生才能据此分析病情。”张晓东说。

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