《地球物理学专业认知实习报告书和日志.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地球物理学专业认知实习报告书和日志.doc（13页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、防灾科技学院实习报告书专 业 地球物理学 系 别 地震科学系 报告题目 对地震观测各种方法的初识 报告人 杨超群 班 级 0850111 指导教师 武巴特尔、熊仲华、李静 带队教师 武巴特尔 实习时间 2009.6.29-7.3 实习单位 校园、北京、天津周边地区 教务处监制 实习目的：地球物理学专业（地震监测预测方向）认识实习是我在学习地球物理学专业（地震监测预测方向）课程前进行的一项认知实习。通过实习我要对地震台站地震观测（测震、电磁、形变、流体）的各种方法原理和工作方法有初步了解，并对地震观测（测震、电磁、形变、流体）使用的各种仪器有初步了解。同时了解一定的地质知识。树立初步的专业思想，
2、为今后学习地球物理学专业（地震监测预测方向）课程打下基础。实习任务：（1）了解地震台站测震观测使用的仪器设备及工作方法和步骤。（2）了解地震台站地电、地磁观测使用的仪器设备及工作方法和步骤。（3）了解地震台站重力、地形变观测使用的仪器设备及工作方法和步骤。（4）了解地震台站地下流体观测使用的仪器设备及工作方法和步骤。（5）了解地震台网数据处理、分析、地震速报等工作。（6）了解一定的地质学知识。（7）了解一定的地震应急知识。实习体会： 6月29日上午在地震科学实验中心指挥大厅学习了实习所使用的地震监测（测震、电磁、形变、流体）仪器设备及基本工作方法。下午在地震科学系实验中心进行测震、电磁、形变、
3、流体认识实习。6月30日上午在天津蓟县地震台进行测震、地形变、重力观测认识实习。下午在天津宝坻地震台进行地电、流体观测认识实习。7月1日上午在北京白家疃国家地震基准台进行测震、地磁、形变认识实习。下午在北京海淀公共安全馆进行地震应急方面的认识实习。7月2日上午在中国地震台网中心进行地震台网数据处理、分析、地震速报认识实习。下午在国土资源部地质博物馆进行地质认识实习。 通过一周的专业认知实习，我对地震台站地震观测（测震、电磁、形变、流体）的各种方法原理和工作方法有初步了解，接下来我就想在这个方面说说自己的一些体会 先说说地震的的直接观测。这种测系统的核心部件是地震计及数据采集器。地震计的核心部分
4、是摆，它的原理是当地震发生时，远处的地震波传到这个仪器上，这个摆杆就会随之摆动，切割线圈中的磁感线产生感应电流，传到电脑上经过专业软件处理就会形成波形图。在地震发生时，地震计提取地脉动信号，数据采集器将地脉信号变成数字信号，传输机将数字信号传输至接收中心，通过调制解调器还原地脉动信号，最后输入计算机，进行综合分析和处理，从而达到对地震活动情况进行速报的目的。地震计需安放在基岩上(如左下图)，一般都放在山洞的摆房里，这样可使它受的干扰尽量的减小，以得到更加准确的数据。在测震观测环境范围内设置无线信号发射装置，进行振动作业和往复机械运动往往都会影响数据的采集，正因为如此，原先安放在天津宝坻地震台的
5、地震计不得不被重新安放到天津蓟县地震台。宝坻地震台离县城较近，振动作业频繁，蓟县地震台则位于山脚下，离县城较远，是安放地震计的理想环境。同时，在参观北京国家地球观象台的地震监测山洞时，也看到了许多摆房当中安放有地震计。在地震计旁边我们会发现有标定计。当仪器使用一定时间之后，它的数据往往会发生误差，这时就需要标定计来进行标定，以使其数据更加准确，可以通过人工进行标定，系统也会定时自动标定。对于数据集器的安放环境通常没有什么特殊的要求，在参观各台站时，那些数据采集器都放在普通的房子里。早期的测震观测系统数据采集部分是通过滚筒等纸介质等方式完成的，在天津蓟县地震台这种记录仪仍在运行。现在绝大多数台站
6、都是用数字化装备了，也就是我前面所说的数据采集器。接下来说说地震的前兆监测，前兆监测分为形变监测,电磁监测和流体监测。形变监测仪器包括水管仪、伸缩仪、重力仪、摆式倾斜仪、钻孔应变仪和GPS等。水管仪和伸缩仪的精度非常高，对环境有很高的要求。在实验室我们看到了实物，而在参观北京国家观象台形变监测山洞（下图并非此山洞拍摄）时，我们只知道我们的脚下埋着两根玻璃管，里边是蒸馏水，玻璃管的两端连着信息接受器，这就是水管仪。水管仪利用的是连通器的原理，能够监测地壳倾斜量的变化，通过测算，就可以提取地壳运动异常的信息，进行预报。如当地震发生时，地壳运动，玻璃水管就会发生倾斜，会产生一个落差，通过水管仪就有可
7、能得到地震预报的信息。伸缩仪利用的是物理上放大的思想，能够将地壳的微小变化放大，进而转化成数字信号，被数据采集器采集传输到电脑上进行处理。重力仪是测定重力加速度的仪器，当地壳发生运动变化时，对应的某些地点的重力加速就会发生变化，通过测量多个点的重力加速度的变化就能够知道地壳运动的趋势，进而为地震的监测预报提供依据。摆式倾斜仪开展的地倾斜的测量。实习中，我们参观了天津蓟县地震台的GPS观测点。GPS观测是预测地震的一个重要手段，起步晚，发展快。但是，GPS数据处理的唯一性尚待规范，GPS资料解释所需的反演理论与方法有待发展与完善。因此，GPS观测很难作为临震预测的依据，大多用于背景性的的判断，一
8、定要与重力、卫星重力、测震等观测手段结合互补，才有利于进行地表与深部相结合的地壳运动与动力学研究。一个以预测、预报为主的国家重大科学工程中国地壳运动观测网络，自1997年启动以来，大规模应用GPS监测，这个本来被寄予厚望的观测手段却在汶川地震后遭遇尴尬，一些科学家表示，没有想到地震会在GPS观测位移量较低的龙门山地区发生。而钻孔应变仪则是理想的揭示短期连续形变的仪器，主要用于对地震和火山喷发之时和之前现象的观测。因此，钻孔应变观测可以在数秒直到数月的时段范围里弥补测震和GPS的不足。在我国地震短临预报实践中，钻孔应变仪取得了不错的成绩。地电测量是指利用仪器对自然电位随时间变化所作的观测。地下存
9、在天然的弱电流，地壳两点间有电位差，称为自然电位，在地震发生前常有自然电位差突然升降的异常现象。因此地电测量是地震预测的手段之一。但地电场变化的原因相当复杂，需要进行科学的综合分析。比如说宝坻地震台的地电观测，它采用的是对称四级装置，与电源相连的两级埋距为1000米，中间两级埋距为200米，由于电级都埋在农用田的下面，每到农忙季节，通过电势差算得的电阻率就有较大的变化，但这却不是由地震异常引起的，同样在多雨的季节也会产生这样的现象。因此要科学分析，排除外界因素干扰才能获得准确的信息。地磁测量是指对地磁要素及其随时间和空间的变化的测量。当地球有异常运动时，整个地磁场也会发生变化。通过对这种变化信
10、息的综合分析处理就能得出地球的异常运动信息。随着科技的发展，地磁测量的手段也越来越丰富了，有陆地磁测、海洋磁测、航空磁测和卫星磁测。这次实习中见到的都是陆地测量，陆地测量指利用磁力仪在地面上进行地磁测量。一般使用磁偏角仪测量地磁偏角，使用石英丝水平强度磁力仪测量地磁水平强度，使用质子旋进磁力仪测量地磁总强度。在所有的地磁测量中，陆地磁测资料的精度最高。地磁测量根据目的和所要求的精度不同分为相对观测和绝对观测。在北京国家观象台，我们就参观了地磁相对观测室和绝对观测室，观测室的主体结构是由木结构搭建的，这是地磁测量对环境要求的体现。至于海洋磁测则利用船只携带仪器在海洋进行的地磁测量。主要有 3种形
11、式 ：在无磁性船上安装地磁仪器；用普通船只拖曳磁力仪在海洋上测量；把海底磁力仪沉入海底进行测量。航空磁测则用飞机携带磁力仪在空中进行的地磁测量 ，它比陆地磁测和海洋磁测速度快，费用省。尽管航空磁测的精度低于地面磁测的精度，但它可以在交通不便或不可能进行地面磁测的地区作地磁测量。卫星磁测则把磁力仪放在人造卫星上进行的地磁测量 。卫星磁测技术发展迅速，今已使用记忆装置，能获得整个卫星轨道上的地磁场数据。根据卫星磁测资料，可以建立全球地磁场模型，研究地磁场的空间结构。地下流体指地壳中可流动物质，一般指地下的水、气、油等。它们是地壳物质的重要组成部分，广泛存在于地壳的不同深度上。它们具有可流动性，在压
12、力、温度、浓度等梯度作用下可运动。它们具有十分活跃的物理化学性质，与地壳的固体介质发生相互作用。因此，它们在地壳运动及地震过程中有独特的作用，同时对构造活动与地震过程具有灵敏的信息响应。地震的孕育与发生，既是一个地壳动力学过程，也是一个地球的物质、能量与信息的迁移与交换的过程。为此，地震的过程也必然引起地下流体的物理化学动态的变化。地壳岩石受力而膨账或压缩，或者地壳内部流体的迁移，会引起地下水位的升降变化，同时也造成地下流体内多种化学组分含量的变化；岩石变形及地下流体的迁移，由于热效应与地热的再分配，亦造成水温等地热因子的改变。因此，可依据地下流体的物理化学动态特征，对未来地震的发生作出预测。
13、地下流体观测中的一个重要测项就是水位观测。水位，是井孔水位的简称，一般指井孔中地下水面的位置。水位观测分为静水位观测和动水位观测两种。静水位观测是在非自流井上进行，水位值指自井口固定的基准面向下至井筒内地下水面间的垂直距离。动水位观测是在自流井上有一定泄流的条件下进行，其水位值指自泄流口中心点（基准）。向上到井筒内地下水面间的垂直距离。静水位和动水位的规定单位为m，一般取小数点以下3位数。井水位的变化，一般是含水层内水量的增减引起的，但是当规模较大的承压含水层受到的地壳应力状态发生变化时，由于含水层的变形及其引起的空隙率与孔隙压力的变化，也可引起井水位的升降变化。除此之外，含水层内地下水的组成
14、（主要指含气量）与温度等发生较大改变时，也可引起井水位的变化。地震孕育与发生过程，有可能引起上述三种不同成因的井水位变化，特别是第二种变化。因此，通过井水位随时间变化过程的观测，可以捕捉到与地震活动有关的前兆异常信息。这次实习中，各台站均有水位观测，都是利用数字化水位仪进行连续自记观测，产出观测数，利用计算机绘出各种动态曲线。另一个重要测项是水温观测。含水层埋藏于地壳的不同深度上，其中的岩石与水一般处于平衡状态，其温度值基本相同，常常利用井中水的温度来代表相关含水层的热温度。因此，习惯上把水温与地热等同起来。地热是热体。热的来源较为复杂，但主要来自地幔和地壳中岩石的放射性衰变放热。这些热在地壳
15、中以辐射、传导与对流的方式传递，经过漫长的地质历史，地壳中形成了稳定的热场。地壳中热的含量随深度的加大而增大，表示地壳各部位热的程度的单位是温度，一般用摄氏度（）表示。地热与水温是两个不完全相同的物理概念，特别是当含水层中地下水运动时，地温与水温可相差较大。在我国地震前兆观测中，绝大多数地热观测，实际上指井水温度观测。随着高精度石英温度计的研制成功，井水温度的微动态观测结果表明，在一些强震前井水温度有较好的前兆异常。前面两个是流体物理性质观测，初此之外还有水化学观测，在天津宝坻地震台就有水氡和水贡的观测。氡（222Rn）是镭(226Ra)衰变的产物,是一种易溶于水的放射性气体,其半衰期为3.8
16、25天。水氡动态观测指测量地下水中氡浓度随时间的变化。水氡观测环节包括取样、脱气及测试。常用测试仪器为FD-105K型、FD-125型测氡仪。听地震台的实验人员介绍说现在这个地方的氡含量不稳定，没有太大实验价值，因为采集的水样已经受了很大的人为影响，而不能反映地震前兆异常信息。水汞观测是测定地下水中的汞含量。在地壳深部，处于游离状态的汞对温度、压力的变化很敏感。在温度、压力梯度下，游离汞沿着断裂破碎带、断层面和开启的岩石孔隙、裂隙向地表迁移。当地壳深部孕育地震或断裂活动等使地壳介质的受力状态、热动力条件等发生变化时，汞在断裂带等空隙中的正常迁移状态也会发生变化。因此，在活动断裂带或其它有利于汞
17、迁移的部位观测水汞的动态，可了解构造活动、地壳应力应变、热动力活动等地壳运动信息，进而捕捉地震前兆异常信息，为地震预报提供依据。除了水氡、水贡观测外，宝坻地震台的台长还为我们介绍了一些辅助气体的观测。地球内部蕴藏有大量的气体。在温、压梯度作用下，地球内部的气体永不停息地向外界释放。地震孕育、发生的过程中，地壳介质的应力、温度、压力等状态发生变化时，由于岩体变形、破裂或伴随有其它物理化学作用而引起地壳放气的异常变化。因此，在有利于气体释放的部位，如活动断裂带等，观测地下气体的动态特征，有可能获得地壳运动信息，捕捉到地震前兆异常，从而为地震预报提供依据。气体观测，包括采样、处理、测试与数据整理等几
18、个环节。采取的样品可以是水（经脱气过程取得溶解气），也可以直接从井泉口采取水中逸出气或从土壤中取气。主要在气相色谱仪上测试，被测的气体有H2、He、CO2、N2、O2、Ar、CH4等。根据测试结果，取得各组分的动态曲线。除了上述的常见方法之外，近年来正在发展与试验H2、He、CO2等组分的数字化连续自记式观测技术，土壤气CO2的快速测定管观测技术等。以上就是一周实习下来对地震观测各种方法的初步认识，在这个过程要感谢熊老师、武老师、李老师的讲解和指导，同时也要感谢这次台站的各位台长的热情接待和讲解。这是一次收获颇丰的实习，它使我树立了本学科的一个整体意识，这对我今后的学习是大有裨益的。实习的过程
19、中，感觉如果晚上给大家提供机房，让大家借助网络加深对白天实习内容的理解，同时也是一个整理当天记录的最好时机，也许会有更好的效果。报告内容摘要：地震观测手段多种多样，主要分为地震的直接观测和地震的前兆观测。前者的观测系统的核心部件为地震计和数据采集器，通常用于完成地震速报任务；后者则分为形变监测,电磁监测,流体监测，通常用于完成地震前兆信息的采集，进而进行地震的预报。总的来说，各种监测手段用到的仪器通常对环境有一定的要求。指导教师评语：成绩： 指导教师（签名）： 年 月 日 6月29日 星期一 晴 今天是专业认知实习的第一天，上午8点，在学院实训中心的指挥大厅武巴特尔老师给我们简单介绍了一下实习
20、的具体安排和注意事项。然后用PPT的形式给我们介绍了地球物理学专业的过去、现状以及未来的发展趋势，使我对本专业的有了一个全面和整体的认识。来到大学快一年了，深深的感觉到，当对一个东西有了一个系统的认知时，再去学它分支下的一些东西时，就会有一种左右逢源的感觉。这种对知识从整体到局部的认知方式，让我受益匪浅。然后武老师给我们讲了地震监测四大学科的基本内容，包括原理以及使用的仪器等。这是我与地震监测学科的第一次亲密接触，在这之前通过对灾害学概论的学习只知道地震的监测预报是世界性难题，现在还未解决。现在踏入了这个殿堂，不知若干年后自己能走多远，或是无法前进而选择别的殿堂，现在想这些似乎太早，也没什么意
21、义。地学人就应该脚踏实地，把握现在才是最重要的。 下午还是在实训中心，首先是熊仲华教授为我们这组讲解地电、地磁监测法。从外表看，熊老师应该已是年过花甲，但看着她给我们讲原理和仪器时的流畅与自然，我才深深的感受到了知识力量的伟大：使青春永驻的不是护肤品而是知识！然后是武老师给我们讲解了直接测震的方法和仪器以及通过地壳形变监测地震的方法和仪器。最后是李静老师为我们讲解了地下流体监测地震的方法和仪器。 今天的实习收获颇丰。路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！期待明天天津蓟县地震台站的实习. 6月30日 星期二 晴 今天要到天津蓟县地震台站去实习，客车在狂奔，我的思绪在飞扬。以前经常听人说地震台站的工作条
22、件特别艰苦，但也有人说现在台站的环境好多了。究竟如何，一路上我都在构想着，因为这些地方很可能就是我以后工作的场所。在客车上睡着了，当我醒来的时候，车已经停在地震台的院子里了。下了车，满眼的都是绿，正对台站前面还有一个一眼望不到边的水库。“山青水秀”这是我对它的第一印象。蓟县地震台始建于1975年，被称为“京津第一台”，它主要有测震、地形变、重力观测，曾被授予“天津市科技系统2005年度十五立功先进集体五一劳动奖状”。李台长带我们看完室内的一些仪器后，带我们来到了地震台院内东侧，在这里将开凿地震观测山洞。拟建山洞总长约为420米，其中引洞长91米，主洞长127米，支洞长150米，安放观测仪器耳洞
23、9个，总长度47米。 用以观测地形变来实施地震监测。接着他就带我们去了小辛庄山洞形变监测点，我这才深深体会到了地学工作者的伟大，一个人独自的呆在山洞里，看仪器，一丝不苟记录数据，这是需要一种奉献精神的，向他们致敬！李台长还带我们去了地震GPS观测站，这样的站一般有两个作用，一个是获得准确的时间，一个是发送和获取地壳发生形变的信息。 下午我们去了天津宝坻地震台，这里主要有地电、流体观测。我们去的时候正好碰上实验室在做水氡含量的测定实验，虽然有了数字化仪器的辅助，但是实验员亲手操作的那部分还是让我感觉到了一个科学家应该具有的一个基本素质：严谨。 今天的实习从感官上进一步认识了地震监测的一些手段和方
24、法。所用的仪器各种各样，有点乱。但大体上，都是将一些传感器之类的设备安放在一个对环境有一定要求的地方，然后通过数据采集器采集信息，再通过电脑软件转换成我们能看懂的图像信息，来反映地壳运动的变化，进而进行地震的监测。 7月1 日 星期三 晴 上午来到了北京国家地球观象台，这里有测震、地磁、形变观测。许台长先在会议室中用PPT为我们讲述了观象台的历史、昨天、今天和成绩。老一辈地学家艰苦奋斗，自主创新的精神深深的打动了我。现在条件慢慢好起来了，我们就要把握住机会，以求得更大的突破。紧接着李台长带们参观了地球物理实验室，在这里，我真正看到了国内在这方面的顶尖技术，很多我都不懂，但这却让我有了一种强烈的
25、好奇感，同时暗下决心：难，并不是逃避的理由而应当是选择攻克的理由。然后我们去了地磁绝对、相对观测室。整个观测是由木结构搭建的。这也让我更加深刻地体会到了第一天武老师给我讲的各种观测手段对环境的要求。而在后来我们去的山洞，更是感受到了这一点。山洞里有温度、湿度表，它们的日均变化是相当小的，而且压强变化也不大。我们还去了台站的数据处理中心，各种测量数据都在这汇集，经过处理后然后传输到国家台网中心。 下午我们来到了海淀公共安全馆，这里涉及到了社会公共安全的各个方面。因为我学的专业要求，我对地震这一块给予了更多关注。馆内有张衡地动仪的模型，这还是我生平第一次亲手抚摸这一历史的巨作，我被那种深深带有历史
26、印痕的古铜色感染着，一种自豪之情悠然而生，只可惜实物不再了。馆内还陈列了各个时期的地震监测的仪器，名字现在说不上来了，国人踏着张衡的脚步正向前飞越，我愿成为其中一员。馆内还有全世界各大地震的介绍，惨痛的现状让我感觉到地学者肩上的担子不轻。自己现在还是一名大一的学生，专业知识还有限，但今后积极的传播地震的应急避险知识，应当成为我义不容辞的责任。 7月 2日 星期四 晴 上午我们来到了中国地震局台网中心。侯工程师带我们来到了数据处理中心，映入眼帘是一整块大的屏幕，上面被分割成好几块小屏幕，两旁全是电脑，还有工作人员。后来才知道地震监测四大学科的专家组就是在这工作的，对于全国各个台站传输来的信息进行
27、综合的分析处理。台网中心主要是完成地震速报任务,即地震发生后力求在最短时间内准确确定地震发生时间、地点和震级大小。随着全国台站分布的越来越广、越来越多，速报的时间也越来越短，短的几分钟，长的十几分钟。但这要走的路还很长，速报得越快就越能赢得时间以挽救跟多的生命和财产。 下午我们来到了中国地质博物馆，它创馆于1918年，在与中国现代科学同步发端、发展的历史中，沉积了丰富的自然精华、无形资产，以典藏系统、成果丰硕、陈列精美称雄于亚洲同类博物馆，并在世界范围内享有盛誉。在地球厅，我看到了这学期在书本上学到的很多地质现象，像褶皱、断层、火山喷发等等，在矿物岩石厅同样也是看到了很多书本上学过的岩石，同时也见到了很多新的岩石。通过这种实物的观察，我对自己所学的地质知识有了更加深刻的认识，只恨时间太短，没能一个一个认真琢磨研究。 7月 3日 星期五 晴 今天是实习的最后一天。上午熊老师用PPT在学院实训中心指挥大厅给我们总结了一下这次实习。然后大家就开始各自去写报告了。我对着自己前面写的几篇日志，顺着思路，在网上查了相关的资料，发现自己对实习过程中的遇到的原理问题有了更加清晰和逻辑化的认识，我便把所有的资料整理了一下，写了一个实习报告。 一周实习下来，感觉自己对本专业应当是有了一个比较好的认识了，对自己以后学习的方向也更加明确了，同时也多了许多动力。加油，超群！