央廣網(wǎng)大理4月29日消息(記者梁爽)“砰——”一聲悶響,延遲兩秒后水面滾起一層白色的浪花,岸邊伴隨一陣微微晃動,就完成了一次對地球的“透視”。
“這相當于0.5級地震!敝袊卣鹁值厍蛭锢硌芯克毖芯繂T楊微說,這個震級的地震只有在岸邊能感受到輕微震動,對于周圍的環(huán)境并沒有影響。這種方法就像醫(yī)院里的B超機,超聲波在人體中各個部分進行透射和反射,從而繪制出人體結(jié)構(gòu)信息圖。由于氣槍震源具有可重復(fù)性,通過反復(fù)的“人造地震”,研究人員可以對周圍的地震波接收臺的記錄進行多次疊加,就可以獲得高信噪比的地震波形記錄,從而獲得地球深層的結(jié)構(gòu)及變化特征,幫助人們認識地震孕育的秘密。
站在賓川實驗基地,氣槍震源信號發(fā)射臺就在水庫邊上,看起來并不起眼。一個像吊機的長臂伸到水庫上方,吊著8根管子。正下方,水面上漂著一個正方形結(jié)構(gòu)框架。氣槍運作的關(guān)鍵就在這片水下,4支氣槍藏在正方形框架中下方10米,岸邊操作間里的氣路控制系統(tǒng)監(jiān)控著水下4支氣槍的氣體壓力,充氣完成后,按下開關(guān)就可以讓氣槍“開槍”,4支氣槍同時開槍就能產(chǎn)生0.5級地震釋放的地震波能量。
這0.5級地震可有大作用。目前為止,人們關(guān)于地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認知,絕大部分來自于地震學(xué)家對于地震波的分析。但是,天然地震不可控,且分布不均,存在著大量盲區(qū),不便于進行觀測和研究。常用的爆破等常規(guī)人工震源對近場破壞大、有環(huán)境污染并且 可重復(fù)性差。當初為了實現(xiàn)對地下介質(zhì)變化的主動監(jiān)測,中國地震科學(xué)者將氣槍震源進一步應(yīng)用于科學(xué)研究和地震監(jiān)測工作,在世界上首次提出可主動發(fā)出地震信號的“地震信號發(fā)射臺”的概念。
2011年,云南賓川建成了世界上第一個陸地固定式大容量氣槍地震信號發(fā)射臺。通過氣槍震源人工制造地震,實現(xiàn)“天上有北斗(張衡一號),地下有‘明燈’(氣槍探測)!
天然地震被稱為“照亮地下的明燈”,2011年中國地震局地球物理研究所陳颙院士團隊用在水中激發(fā)的氣槍震源“照亮”地球內(nèi)部,楊微就是其中一員。
也是從那年開始,楊微開始每年往返于云南和北京之間,負責(zé)建設(shè)賓川主動源實驗基地。八年時間過去,楊微已經(jīng)不需要再長時間駐扎在此!艾F(xiàn)在都實現(xiàn)自動化,平時找當?shù)乩相l(xiāng)照看一下就可以。”他站在實驗基地操作臺前笑著對記者說,“最近2年還是第一次過來,要不是你們來可能還不需要我!

放氣槍的方形結(jié)構(gòu)框架。(央廣網(wǎng)記者梁爽/攝)
楊微告訴記者,通過長期地反復(fù)“開槍”,對比不同時間所獲得的地下“B超圖”,人們就可以知道地下有沒有什么異常,對于科學(xué)研究有非常大的價值。
事實證明,氣槍確實是進行區(qū)域地下結(jié)構(gòu)介質(zhì)變化探測和監(jiān)測的理想震源。楊微介紹到,在同一個位置重復(fù)探測,可以更好的發(fā)現(xiàn)地球運動的規(guī)律。用爆破的方式做震源會造成造成震源區(qū)的破壞,不可實現(xiàn)重復(fù)探測,但是利用水的沖擊波重復(fù)性高,并且綠色環(huán)保,“十年來,這里沒有死過一條魚!
氣槍把高壓氣體壓到一個高壓容器里,然后在水下把它們瞬間釋放,從而產(chǎn)生沖擊波。沖擊波借由水體,向深處、廣處傳遞,從而產(chǎn)生地震波,實現(xiàn)用地震波給地球做“B超”。研究團隊還研發(fā)了適用于江河湖泊、水庫等不同水域的移動式氣槍震源系統(tǒng),被應(yīng)用于臺海地區(qū)及長江流域結(jié)構(gòu)探測中。

移動式氣槍震源系統(tǒng)(左:空氣壓縮機 右:儲氣罐)。(央廣網(wǎng)記者梁爽/攝)
如今,賓川氣槍信號發(fā)射臺的技術(shù)還推廣到新疆、福建和甘肅等地,分別在大型地下天然氣儲氣庫、區(qū)域地殼上地幔結(jié)構(gòu)探測和潛在地震危險區(qū)等進行應(yīng)用探索。其中,新疆呼圖壁儲氣庫是西氣東輸工程中的重要節(jié)點,氣庫安全至關(guān)重要,但氣庫內(nèi)氣壓變化劇烈,研究人員利用呼圖壁氣槍震源了解氣壓變化時地下介質(zhì)波速的變化,研究結(jié)果為氣庫安全生產(chǎn)提供了重要的參考資料。
多年來,每周1-3次等不同頻次的氣槍激發(fā)實驗為觀測地震孕育過程積累了大量數(shù)據(jù)!皻鈽屨鹪吹母叨瓤芍貜(fù)性,不僅有利于我們更好的認識地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)及變化,更對未來地震監(jiān)測預(yù)報工作的機理研究具有積極作用!睏钗⒄f。
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