人工地震(英文名:Artificial Earthquake),一般是指由工业爆破、地下核爆炸、机械撞击、气爆震源、电能震源、大型水库蓄水等人为因素引起的地面震动。
1845年,英国地震学家Robert Mallet就开始尝试利用人工激发的地震波来测量弹性波在地壳中的传播速度。1921年,美国地球物理学JohnClareneeKarcher 将人工地震的方法投入到实际应用。1930年,反射法地震勘探工作在该地区发现了3个油田,利用人工地震进行资源勘探从此进入到工业阶段,并逐步投入生产实践。人工地震一般不会造成损害,但对要求高度稳定的精密设备仍有不利的影响。其震级范围通常在2.0~6.0级,强如百万吨级的氢弹在花岗石中爆炸所产生的能量,也仅仅等于一个6.0级左右的地震。
作为一种工程技术,人工地震被广泛应用于石油勘探、工程检测和地球科学研究领域。科研人员可以通过地震车液压装置冲击地面产生能量波,并利用检波器接收数据以解析地下岩层结构,此外还可以观测到深井高压注水、大型水库蓄水等人为活动引发的地壳压力变化,美国科罗拉多州丹佛最早记录到深井注水诱发地震现象。人工地震的典型案例包括中国2000年启动的“川西藏东人工地震探测研究”项目,通过3500公里测线分析青藏高原隆升机制;浅层人工地震法在长春市、南京等地探测城市活断层;上海市联合中国地震局投入5018万元开展海域断层调查;日本学者2013年在樱岛火山实施人工地震勘探监测岩浆动态;朝鲜2013年地下核试验引发4.9级地震等。
基本介绍
定义
人工地震一般是指由工业爆破、地下核爆炸、机械撞击、气爆震源、电能震源、大型水库等人为因素引起的地面震动。其震级范围通常在2.0~6.0级,强如百万吨级的氢弹在花岗石中爆炸所产生的能量,也仅仅等于一个6.0级左右的地震。
特点
人工地震一般不会造成损害,但对要求高度稳定的精密设备仍有不利的影响。
分类
人工地震根据震源大致可以分为两种:一种是有炸药震源,如TNT炸药或硝铵炸药等;另外一种是非炸药震源,如机械撞击、气爆震源、电能震源等。
历史沿革
1845年,英国地震学家Robert Mallet就开始尝试利用人工激发的地震波来测量弹性波在地壳中的传播速度。第一次世界大战期间,交战双方曾利用重炮后坐力产生的地震波来确定对方的炮位。1921年,美国地球物理学JohnClareneeKarcher 将人工地震的方法投入到实际应用,在美国俄克拉何马州首次记录到人工地震产生的清晰的反射波。1930年,反射法地震勘探工作在该地区发现了3个油田,利用人工地震进行资源勘探从此进入到工业阶段,并逐步投入生产实践。
应用
作为一种工程技术,人工地震被广泛应用于石油勘探、工程检测和地球科学研究领域。在科学研究方面,1991年由中美合作在青藏高原开展了“INDEPTH”计划,利用人工地震的方法得到了大量的深地震反射剖面,获得了地壳尺度高精度的图像,在查明青藏高原造山带和盆地的深部特征,阐述高原构造作用和变形机制等方面取得了很多重要的认识;在城市建设方面,由于巨大的城市地震灾害主要是由隐伏于城市地域之下的活动断裂上发生的地震造成的,因此也可以利用浅部人工地震方法来有效地探测城市区域活断层,查明断层的活动周期进而起到避震的作用,这一工作已在中国各地相继展开。
相关案例
帮助预测火山喷发
2013年12月5日,日本鹿儿岛市的樱岛火山运动活跃,频繁喷发。12月5日凌晨,研究人员在樱岛上实施了一次"构造勘探"活动,通过人工地震探寻地下岩浆状态。学者们把这次勘探的结果与2008年前同等规模的勘探结果进行比对、分析,以掌握岩浆积压状态的变化情况等,帮助人们更好地预测火山喷发。
中国地震局“川西藏东人工地震探测研究"中美合作项目已于2000年8月在川藏地区展开。项目主持人、中国地震局地球物理研究所所长王椿镛教授介绍,作为有关国家基础发展规划项目和国家攀登计划项目的组成部分,"川西藏东人工地震探测研究"项目在川西藏东地区沿北纬30°线进行,东西和南北测线总长度约3500公里,启用国际先进设备200多套,参与的科研和辅助人员有120人。中美双方为这一科研活动共投入经费500万元,项目的实施已经引起国际地球科学界的广泛关注。
核爆炸引起的人工地震
2013年2月12日,韩国监测到在朝鲜境内发生一起“人工地震”。据中国地震台网测定,2月12日10时57分在朝鲜北纬41.3度,东经129.0度发生4.9级地震,震源深度0公里。
给断层测年龄
2006年7月27日凌晨,安徽定远发生4.2级地震。据了解,这次地震是由于郯庐断裂带内发生活动而引发的。记者从有关部门获悉,查找断层的活动周期是避免地震的一个最大因素。由于地震中心距离南京只有110公里,南京市六合、浦口区、江宁区等多处地区有十几秒的震感。南京市及周边地区存在着南京-湖熟街道、幕府山焦山、江浦-六合区和方山小丹阳4条断层,判定这些断层的活动周期必须通过"测龄"的方式来检验。这4条断层的位置及走向等资料已经基本掌握,下一步就将通过人工地震进行逐条"测龄"。
浅层人工地震
世界上大量地震震例研究表明,巨大的城市地震灾害主要是由隐伏于城市地域之下的活动断裂上发生的地震造成的,因此,探测城市地域内的活断层是十分必要和紧迫的一项工作。浅层人工地震是一种分辨率高、探测结果可靠的断层探测方法。通过试验,确定了用浅层人工地震探测长春市地域内断层的探测方法和采集参数等。在长春市的断层探测中,大量采用了浅层人工地震方法,并取得了较好的效果。
上海和邻近海域活断层调查
上海和邻近海域活断层调查项目于2002年立项,已在2006年全部结束。
区分
天然地震产生的地震波携带了巨大的能量,可以照亮地球深部;但是由于大地震通常集中在板块边界,台站的数量和位置受到诸多限制,很多区域并没有地震波穿过,对于区域性、小范围的地下结构(尤其是浅部结构)的研究就会存在“盲区”,因此仅靠天然地震来研究地下介质是远远不够的。而且天然地震可能距离研究区域较远,分辨率较高的高频信号衰减较多,难以达到勘探要求的高精度。
作为被制造出来的“地震”,人工地震相较于天然地震具有相当的可控性。由于震源和台站的布置非常灵活,人类可以在理想的区域激发地震,也可以在理想的区域布置检波器来记录地震重复地激发震源,辅以更密集的检波装置,可以很好地压制背景噪声对地震波形的干扰,探测的分辨率也会大大地提高。另外,人工地震的震源类型更简单且可控制,可以更准确地提取地下介质的信息。
地震车
从1995年开始,中国地球物理学陈颙院士带领团队提出"地下明灯计划",采用人造地震源来探究地球内部结构,先后尝试了电火花、化学爆破、重载列车、电落锤、人工震源车等多种震源实验。很长一段时间内,陆上采用化学爆破的方法来产生地震波,这种方法简单、易行。在地震勘探工作中,一般将炸药下放到8至10米的浅井中,雷管引爆后产生的地震波向四周传播,然后由地面上的检波器接收地下反射回来的地震波。但是这种方法存在许多缺点,例如:钻炮眼和使用炸药费用较高;在工业区、人口稠密区和海上渔业区使用炸药不安全,而且对环境会造成很大污染;在地下条件复杂的情况下.更无法控制炸药产生的弹性波频率;炸药和雷管的保管和使用都存在一定危险性;释放出的地震波不可控等等。于是人们又进行可控的震源实验研究。用地震车造出"地震波"。
地震车看起来就像拖拉机,车身长约4米,前后各有两个直径1米的车轮。在车轮中部4个液压轴连接到位于车身下部的"地震锤",车身的后端还有一个1.5米高的驾驶室。4个液压轴通过上下伸缩把"地震锤"提起然后砸向地面,强大的力量冲击地下的岩层,一次人工地震就形成了。由于"地震锤"所产生的能量会随着传播深度的增加逐渐减少,所以在监测断层的过程中,每隔一段距离地震车都要"砸"出一次"地震",只有这样才能保证人工地震现场的检波器能够准确监测到地下岩层的最佳反应。
参考资料 >
地震科普 | 原来,地震不仅仅是简单一种类型.宜宾市地震监测中心.2025-10-14
地震知识百问百答(一).四川省地震局.2025-10-14
人工地震施工为何不事先告知民众?.中国经济网.2025-10-14
科技赋能促发展 拓展服务护安全丨巨灾防范工程助力高质量发展.湖南省地震局.2025-10-14
注水诱发地震事件实例综述.知网.2025-10-14
人工“地震”给地球做CT.新浪科技.2025-10-14
外媒称监测到朝鲜境内发生“人工地震”.中国新闻网.2025-10-14
日本科学家制造人工地震 帮助预测火山喷发(图).新浪网.2025-10-14
外媒称监测到朝鲜境内发生“人工地震”.新京报网.2025-10-14
为什么要用“车”制造人工地震?.百家号 .2025-10-14
聊震经 | 地震分类.微信公众号平台.2025-10-14
关于地震那些事(中).网易.2025-10-17