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　　——地應(yīng)力監(jiān)測(cè)

　　◎? 賈麗云 馬秀敏 郝飛 魏永儀

　　浩渺宇宙中,，地球這顆美麗的藍(lán)色星球是我們?nèi)祟?lèi)賴以生存的唯一家園,，也是數(shù)以萬(wàn)計(jì)生命繁衍不可或缺的生存空間。然而,，地球并不是靜止不動(dòng)的,，它無(wú)時(shí)無(wú)刻不在進(jìn)行著細(xì)微或劇烈的運(yùn)動(dòng),。我們?nèi)祟?lèi)的五官只能通過(guò)觀察晝夜與季節(jié)交替,、潮汐變化、地震,、火山噴發(fā)等現(xiàn)象,，感觸到地球自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn),、地殼活動(dòng)等大范圍的運(yùn)動(dòng),，而對(duì)地球運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的“固體潮汐”細(xì)微變動(dòng)、板塊或地塊之間微變形運(yùn)動(dòng),、地震后產(chǎn)生的地殼自由振蕩,，以及周期性的地幔運(yùn)動(dòng)等等卻無(wú)法感知。

　　“力”是地球物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的來(lái)源,?！暗貞?yīng)力”是地殼巖體內(nèi)部的應(yīng)力。隨著地球不停地運(yùn)動(dòng),，地殼巖體中的地應(yīng)力也會(huì)不斷變化,，我們可以通過(guò)觀測(cè)地殼中地應(yīng)力的變化來(lái)感知到地球內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)。所以,，“地應(yīng)力監(jiān)測(cè)”便是目前人類(lèi)尋找到的可以感知“地球脈動(dòng)”的一把便利鑰匙,。

　　地球運(yùn)動(dòng)：火山噴發(fā)

　　地應(yīng)力監(jiān)測(cè)是利用精密觀測(cè)儀器記錄巖體受力與變形過(guò)程的一種技術(shù)，通常是將儀器放入地下鉆孔的巖體中,，通過(guò)儀器采集巖體中應(yīng)力變化信號(hào),，來(lái)觀測(cè)地殼應(yīng)力變化的特征，也稱為鉆孔應(yīng)變監(jiān)測(cè),。

　　地應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由地應(yīng)力監(jiān)測(cè)主設(shè)備,、輔助觀測(cè)儀器和電源通信系統(tǒng)三部分構(gòu)成（見(jiàn)下圖）。常見(jiàn)的地應(yīng)力監(jiān)測(cè)主設(shè)備有三種：第一種是體應(yīng)變儀,，也是最常見(jiàn)的一種觀測(cè)儀器,，它利用斷層巖體各方向所受的壓力差導(dǎo)致儀器內(nèi)長(zhǎng)圓形的彈性筒筒內(nèi)液體變化量，求得巖石所受的體應(yīng)變量,，其觀測(cè)精度可達(dá)1×10-11ε,；第二種是分量壓容式應(yīng)變監(jiān)測(cè)儀，它通過(guò)地應(yīng)力作用下儀器的4個(gè)壓容傳感元件（各傳感器之間夾角45°）記錄的電容改變量,，獲得各個(gè)方向應(yīng)力變化情況,；第三種是四分量壓磁應(yīng)力儀，應(yīng)力作用下巖體會(huì)使應(yīng)力計(jì)產(chǎn)生機(jī)械變形,，并產(chǎn)生磁性變化,，同時(shí)記錄線圈電感量的變化，進(jìn)而得到應(yīng)力動(dòng)態(tài)變化情況。

　　地應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖

　　地應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀器記錄到的應(yīng)力變化最終都會(huì)通過(guò)電信號(hào)以曲線的形式表現(xiàn)出來(lái),，這樣我們就可以用肉眼觀測(cè)到地球內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的情況,，并直觀感受到地球脈動(dòng)了。比如,，通過(guò)地應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)我們看到了海南島錦山地區(qū)2017年的地應(yīng)力波動(dòng)曲線總體上具有上升趨勢(shì),，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造情況便可以推測(cè)出監(jiān)測(cè)區(qū)附近的地殼在逐漸隆升。因此,，通過(guò)積累長(zhǎng)期的地應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以用來(lái)分析地殼運(yùn)動(dòng)規(guī)律,，為地震預(yù)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè),、地貌演化趨勢(shì)預(yù)測(cè),，以及重大工程區(qū)地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和資源開(kāi)采安全利用等提供重要依據(jù)。

　　隨著我國(guó)5G通信,、人工智能,、云計(jì)算等科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，地應(yīng)力監(jiān)測(cè)將在我們?nèi)祟?lèi)生產(chǎn)生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中扮演更為重要的角色,。

　?。ㄗ髡邌挝唬褐袊?guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所）