地震前地下流体前兆异常特征的研究
发布时间：2023-05-21 16:55:51 来源：文档文库
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第２９卷第２期 ２０１７年６月 高原地震 ＰＬＡＴＥＡＵ ＥＡＲＴＨＱＵＡＫＥ ＲＥＳＥＡＲＣＨ Ｖｏ１．２９ Ｎｏ．２ Ｊｕｎ．２０１７ 地震前地下流体前兆异常特征的研究 周安聘，张环曦，董博，李凤，牛淑瑜，刘静，刘檀 （河北省地震局石家庄中心地震台，河北石家庄０５００２１） 摘要：针对鲁甸６．５级地震、唐山４．０级地震前地下流体异常现象，结合异常时段地下流体观测数 据，对震前地下流体异常现象及指标进行总结分析。研究表明，鲁句地震前及唐山地震前地下流体长期 与中期异常特征均主要出现在距离震中心５００ ｋｍ范围内。地下流体震前异常特征现象观测的目的是 判断地震危险区高密度观测特征，对地震高发区的中短期异常指标仅进行中短期分析。地震区域应力 叠加导致地震前兆现象的开启，引起断裂带裂隙，地下水温度和地下深部气体异常变化，水岩变化使得 地下流体混合前兆增强。在地震前兆观测范围内，获取地下流体异常指标变化可以为震前预测提供数 据支持，推动地震预测理论的发展。 关键词：地下流体；地震前兆；异常特征 中图分类号：Ｐ３１５．７２ ３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５—５８６Ｘ（２０１７）０２—００３０—０５ ０ 引 言 地震一般伴随地下流体前兆异常特征变 化…。研究表明，地震应力积累过程中地下水与 东北地区地下流体相关观测数据，包括会泽井的 井水温度、井水位等一系类特征指标，并采取信度 分析选择信度水平较高的指标进行异常变化根 据。同时结合２０１６年９月１０日唐山开平４．０级 地震后，本地显著异常指标测点所观测数据，旨在 地下深层气体的物理性质和化学性质会出现一定 变化＿２ Ｊ，前兆异常变化受区域地质构造影响，对 地震外围区域介质变化反映较为显著，地下流体 的异常变化可以作为地震前兆监测，进行地震预 对地下流体异常变化进行跟踪调查，对地震前兆 机理进行分析，从震例角度分析地下流体前兆异 常特征判定的方法，并为地下流体异常特征跟踪 观测提供相应的数据。 测 ３ Ｊ。如何能够对地震前兆异常特征进行合理 测量对于地震预测分析水平有重要意义 Ｊ。国 内外众多研究人员开展关于地震前地下流体异常 前兆研究，监测项目包括地下流体中的离子浓度 变化、地下流体温度变化、生成地下气体组成变化 等指标，积累了关于震前地下流体异常前兆变化 的大量数据 Ｊ。尽管地震前兆异常变化趋势并 不能作为预报地震的准确依据，但获取某些震前 显著的异常信息，对于震前预测仍具有显著的参 考价值。我国地震台网监测，云南省昭通市鲁甸 县（２７．１。Ｎ，１０３．３。Ｅ）于２０１４年８月３日１６时 ３０分（北京时间）、河北省唐山市开平区（３９．６９。 Ｎ，１１８．３２。Ｅ）于２０１６年９月１０ １３ １８时０９分 １基本异常分析 根据震区地下流体前兆异常特征数据的汇总 分析，按照时问进程将前兆异常特征划分为三类。 短期异常前兆为地震前１～６个月内和震前１个 月的临震异常指标，中期异常前兆为地震前半年 到５年内的异常指标，长期异常前兆为地震前５ 年以上的异常指标。在鲁甸、唐山地震前地下流 体前兆监测中主要针对地下流体温度、地下流体 水位、地下流体离子含量等观测数据进行分析。 研究发现，截至２０１３年底，川滇地区的地下 （北京时间）分别发生Ｍｓ６．５级、Ｍ４．０级地震。 笔者参阅２０１４年８月３日云南鲁甸地震前后滇 收稿日期：２０１６—１２—２０ 流体异常检测包括地下流体温度、地下流体水位、 水体ＰＨ值、水氡含量，表现为中长期异常趋势变 化。该区域短期前兆监测趋势异常，包括地下水 作者简介：周安聘（１９８４一），男，河北邢台人，助理工程师，硕士，主要从事地震前兆地下流体及地磁观测工作。
第２期 周安聘，等：地震前地下流体前兆异常特征的研究 ３１ 位、水体离子含量、地下水体温度、水汞、断层气 ＣＯ 等，异常监测基本集中于滇西与川滇交界东 部区域，如表１所示。地震前１个月宁南葫芦口 的地下水位、流体钙离子、深层气ＣＯ：含量等指标 表１ 都发生显著的变化，指标异常变化区域集中在川 滇交界的东南部。此类异常现象的出现与地下流 体震前典型异常现象有密切的关系。 云南鲁甸地震地下流体异常基本特征 截至２０１６年１１月，唐山及周围地区的地下 一＾ ｍ 流体异常检测包括地下流体温度、地下流体水位 等，表现为中长期异常趋势变化。地震前黄骅井 地下水位、地下水温等指标从２０１４年开始发生频 Ｉ Ｉ ｌ Ｉ ｌ Ｉ 唐山冀ｏ５井水位 黄骅冀１９井水位 黄骅冀１９井水温 繁阶变异常。该区域短期前兆监测趋势异常，主 要为唐山冀Ｏ５井地下水位趋势异常。异常监测 主要集中在唐山老震区与环渤海区域。如表２、 图１所示。 ２Ｏｌ２ ２０１３ ２０１４ Ｉ Ｊ Ｉ ● ２０１５ ２０１６年 图１唐山地震前地下流体异常时间进程
３２ 高 原 地 震 第２９卷 表２ 河北唐山地震地下流体异常基本特征 ２典型异常分析 动的通道。水位微动态清晰，潮差达９ ｅｍ的清晰 固体潮，同震效应明显，系水位观测灵敏点位。受 ２．１ 长期和中期趋势背景异常 地质结构变化影响较为灵敏。２０１２年黄骅冀ｌ９ ２．１．１ 黄骅冀１９井井水位异常 井井水位出现多次阶变异常，从唐山地震前后观 黄骅冀１９井井深１ ２５０ ｍ，观测层系奥陶系 测结果来看，唐山地震正是出现在异常阶变时间 灰岩裂隙承压含水层，于１ １００ ｍ深处穿越羊二 段内，如图２所示。 庄断裂带，断层两侧地层差异较大，构成了流体运 ２９．２ ４５．１ ２Ｏ１３ ２０ｌ６年 图２黄骅冀１９井水位曲线（ｋｍ数代表震中距） ２．１．２黄骅冀ｌ９井水温度异常 层应力叠加的响应，温度阶变异常的出现，是区域 观测黄骅冀１９井水温与水位同步发生阶变 地质构造出现变化的加载响应，能够由此关联出 异常，地下水温度的异常变化体现在对地质断裂 地下流体在地震前兆异常变化的趋势（如图３）。 赠２１．４４８ ＊ ２０１４ ２０１６正 图３黄骅冀１９井水温曲线（ｋｍ数代表震中距） ２．１．３泸州井水位高值异常 为含铁辉长岩及钒钛磁矿，背斜倾没端深度为地 泸州井水位异常指标检测点的上层岩层性质 下３００ ｍ。观测到２００８年汶川地震前期泸州井
第２期 周安聘，等：地震前地下流体前兆异常特征的研究 常高值水平，如图４所示。 ３３ 水位上升约０．９ ｍ，随后水位逐步下降，但在鲁甸 地震发生前井水位再次出现持续的上升，处于异 趟 图４泸州井水位曲线 ２．２短期趋势异常与临震异常 ２．２．１唐山冀０５井水位趋势转折异常 势转折异常，如图５所示。 唐山冀Ｏ５井水位于２０１６年６～８月发生趋 ３４．Ｓ９ 矗 遥３７．０２ ＊ ５ ６ ２０１５年 ７ ８ ９ １０ １１ １２ １ ２ ２０１６年 ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０月 图５唐山冀０５井水位趋势转折异常曲线 ２．２．２井水位异常 昭通昭阳地质岩层性质为古近一新近纪砂砾 岩，地下水附图为多孔性、裂隙承压结果，邵阳井 井深４０５ ｍ，在１０５ ｍ及３１４ ｍ处设置滤水管，井 水位基本不受地表大气、降水影响，鲁甸地震前期 邵阳井水位出现急剧抬升的趋势，并持续了近１５ 天，随后水位逐步下降，如图６所示。 ５．２ ４６１ 例。Ｌ 二 一／ ～二二二．二二． ．一一 ．～ ， 图６昭阳一中井水位曲线
高 原 地 震 第２９卷 ３异常机理讨论 ３．１ 区域应力加载作用 王秀英；张聪聪；杨德贺．一种基于大数据的前兆异 常识别方法——以云南鲁甸地震为例［Ｊ］．大地测 量与地球动力学，２０１５，３５（６）：１ ０７４—１ ０７７，１ ０８３． 区域地质构造应力的变化是导致地下流体异 常特性变化的主要原因之一。鲁甸地震前，川滇 李文静．小台站的大数据和云计算设想［Ｊ］．国际地 震动态，２０１５（１）：２８—３１． 地区的井水位异常太高、井水温度及深循环泉水 温度异常变化表明了该区域地质结构应力加载分 刘坚，李盛乐，陈晓琳，等．地震大数据存储管理研 究［Ｊ］．国际地震动态，２０１５（９）：２０１． 赵雯佳．基于大数据技术的防震减灾研究前沿综述 布的变化。而唐山、黄骅及环渤海区域水位异常 ［Ｊ］．内陆地震，２０１６，３０（２）：１２２—１２９． 变化有可能是该区域地质结构活动导致。 ３．２流体活动作用 区域地质构造活动导致地下流体活动增强， 地下水体中离子成分出现异常变化。一是因为地 震前期和过程中会导致低层含税压裂，导致地下 ｒＬ ｒ；ｒ；流体与岩石裸露区域接触增强，促使岩水反应使 ］２ ｉ３ ４ ５ ｉ６ ７ 得地下水体离子含量变化；二是因为地震活动使 得新出露矿物出现，岩石含水层离子渗透性增强， 不同亲水性离子与地下水提融合或置换，导致地 下流体离子变化异常。 ４结论 鲁甸、唐山地震前地下流体长期与中期异常 特征均主要出现在距离震中心５００ ｋｍ范围内。 在地震前兆观测范围内，获取地下流体异常指标 变化可以为震前预测提供数据支持，尽管不能实 现对地震的精准预测，但对于震例总结，完善地震 预测理论具有重要的参考价值。本次调查研究的 结果，与蔡仲琼 、王道 、许秋龙Ｅ８］、卢静芳 、 刘耀炜 、王海涛 、范雪芳 、叶秀薇 、 郑熙铭ｌ】 等人的结论一致，希望能够为地震预报 工作提供有益的参考。 参考文献： ［１］ 王海涛．年度地震危险区预测问题的几点初步思考 ［Ｊ］．国际地震动态，２０１４（５）：１０３—１０５． 蔡仲琼．西北地区地震带地下流体地震前兆和预报 探索［［Ｊ］．内陆地震，２０１３，２７（２）：１２８—１３５． 王道．新疆地下水热水特征及其与地震活动的关系 ［［Ｊ］．内陆地震，２０１４，２８（１）：５８—６２． 许秋龙．应用综合异常指数进行地下流体前兆综合 ｒＬ ｒｌ ｒＬ ｒ［ｒＬ ｒＬ］９ 分析［Ｊ］．内陆地震，Ｏ１ ２０１１ ４，２８（３）：２ １ ２２８—２３４．３ １ ４ １ 卢静芳，王道，１Ｊ 张元胜．区域应力作用引起的北天山 １』１Ｊ １Ｊ １●地区地下流体异常特征分析［Ｊ］．地震地质，２０１２， ２４（２）：２２３—２３３． 刘耀炜，施锦，曹玲玲，等．水化学参量中短期异常 识别方法及效能评价［Ｊ］．地震，２０１２，２２（增刊）：９８ —１ｏ６． 王海涛，杨立明，马文静，等．西北地区强地震短期 前兆特征和预测方法研究进展概述［Ｊ］．内陆地震， ２０１４，２８（４）：３０６—３１２． 范雪芳，张淑亮，王吉易，等．地下流体中期和中短 期前兆异常四种判定方法［Ｊ］．地震，２０１２，２２（４）： １３６—１３９． 叶秀薇．粤闽地区地下流体从属函数异常与地震关 系的初步研究［Ｊ］．防灾减灾工程学报，２０１４，２４ （２）：１９５—２０１． 郑熙铭，冯德益，田山．地震前兆异常的动态从属函 数及其特征指标的研究［Ｊ］．地震，２０１４，２４（１）：３６ —４３． 刘耀炜，任宏微，张磊，等．鲁甸６．５级地震地下流 体典型异常与前兆机理分析［Ｊ］．地震地质，２０１５， ３７（１）：３０７—３１８． （下转４７页） ８
第２期 马晓兰，等：基于双链路冗余的青海地震通信 竺 ４７ ＤＥＳＩＧＮ ＡＮＤ ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＡＴＩＯＮ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＴＨＥ ＤＯＵＢＬＥ ＬＩＮＫ ＲＥＤＵＮＤＡＮＣＹ ＥＡＲＴＨＱＵＡＫＥ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＮＥＴＷＯＲＫ ＩＮ ＱＩＮＧＨＡＩ ＰＲＯＶＩＮＣＥ ＭＡ Ｘｉａｏｌａｎ，ＬＩＵ Ｘｉｎｇｓｈｅｎｇ （Ｅ。，ｔ ９“。 ｅ Ａｄ， ｎｉｓｔｒａｔｉ。ｎ Ｏｆ Ｑｉｎｇｈ。ｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｘｉｎｉｎｇ ８ １０００ １，Ｃｈｉｎａ） ｔｈ ｑｕａｋｅｋ ｉｎ ｅ ａｒＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ１ｉｎ．ｅ，ｔｈｅｈ ａｉ ｐｒｏ ｖｉｎｃＱｉｎ ｇｗ岖也。 。。ｍ。…ｗ。ｎｅｔｗｏｒｋ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｄｏｕｂｌｅ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｌｉｎｋ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ・Ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｂｅｃｏ ｅ ａ ｕＤｕｓ ‘ ｗｕ ｈ ｕ ｕ …６… ｎｅ ｅｒａｔｏｒｓ．ｅｄ ｂｆｆｅｒｅｎｔｏｐＦ ｒｏｕｔｉｎｇ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｏｕｂｌｅ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｌｉｎｋ ｐｒｏｖｉｄｙｄｉＯＳＰ ｅｒｖｉｃｅＴｒａｎｓｐ。ｒｔ Ｐｌａ仃０ｍｌ）；Ｍｌｌｌｔｉｓ。ｒｋ；ＭｓＴＰ（Ｋ ｅｖ ｗｏｒｄｓ：Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｌｉｎｋ；Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｎｅｔｗＯｒＫ；Ｍ ．Ｉ．ｒ ｌ、１ｕｌ 