地震前后,地下震源区的物质密度会发生改变,引起地面重力场变化。那么能不能通过监测重力场变化来寻找潜在的震源区,为预报地震提供新信息呢?
近日,中科院云南天文台成功研制出第一台多功能天文经纬仪(样机),可以精确测量地面重力方向的变化,若沿地震断裂带布设仪器,能扫描地下物质的密度变化,寻找物质密度异常区,或可为寻找震源区提供新手段和数据支撑。
有何原理
借用天文"观天测地"
地震是震源区的能量突然释放,形成强大的地震波,导致震源区周围的地壳变形、断裂、错动和震动等,于是便形成了地震。要发生地震,震源区需要经过能量积累的过程,即孕震过程。根据物理规律,当能量积累或释放时,震源区的物质密度和分布会发生变化,从而引起震源区周边的重力场变化,即重力大小和方向的变化。
以前,地震研究人员是靠重力仪和重力卫星来测量重力大小的变化,并使用天体测量仪,通过观测遥远的恒星,测量重力方向变化,实现仪器观天测地的作用。
研究时间
花20多年研究成功
早在20多年前,中科院云南天文台研究人员就着手研制一台高精度天体测量仪,名为低纬子午环。通过多年努力仪器研制成功,但该仪器比较笨重,自动化程度不高,其中的光机电元件较落后,仪器稳定性较低,因资金问题等多方面的原因,这台仪器的测试研究和升级改造被搁置了10多年。
直到几年前,在省科技厅、昆明市科技局和中科院的支持下,新仪器的研制又重新开启,新仪器称为多功能天文经纬仪,它采用了新的光机电技术和元器件,使仪器的体积更小、精度更高、性能更好。
就在8月份,这台多功能天文经纬仪通过了项目验收。可以说,这是目前世界上最高精度的地面天体测量仪器,能高精度测量地面重力方向的变化,研究地下物质密度的变化。
那么,它能做到多高的精度呢?在随机误差方面,通过大量观测,每夜晚测定值的误差达到±0.02角秒。这相当于在东郊凤凰山上,可以测出20公里开外昆明西山上游客一根眉毛的晃动。
效果如何
经纬仪功能有待验证
中科院云南天文台研究人员指着这台多功能天文经纬仪(样机)说,它的外观、做工方面还有很多需要改进的地方,一些性能也还有不断完善的空间。
多功能天文经纬仪到底能不能为寻找震源区提供真实、详细的数据,还需要在实践中进行验证。只有在断裂带上布置了3台或更多台仪器,并经过一段时间的数据收集、分析,加以验证,才能判断它是否能真正发挥作用。研究人员说:"这可能是寻找震源区的一种新设备,但还需要加以不断验证。"
研究人员再三强调说:"我们只是研制仪器,希望能提供给地震部门使用,但我们不搞地震研究,更没有资格预报地震。" 对于数据的分析、使用,还有待进一步的研究。