周璇++張少騰++賀成麗
【摘 要】深層水溫是一種有效的地震前兆觀測手段,它能夠靈敏的反應出圍巖應力場的變化特征。地震預測主要依據(jù)前兆異常的變化對未來地震發(fā)展趨勢進行綜合判斷,而水溫變化是其中一個重要的“信號”。蘇03井自2015年11月水溫數(shù)據(jù)出現(xiàn)上升變化,本文針對這一異?,F(xiàn)象展開調(diào)研,探討了水溫異常的形成原因,以期能為地震預報及震情跟蹤提供經(jīng)驗。
【關鍵詞】水溫異常 地震前兆 地震預報 機理研究
地下流體異常能夠提供許多地質(zhì)構(gòu)造活動過程的前兆信息,并能夠以不同方式和特點將其反映出來,是一種有效的地震短臨預報方法[1]。地震預測主要依據(jù)前兆異常的變化對未來地震發(fā)展趨勢進行綜合判斷[2],而水溫變化是其中一個重要的“信號”。因此,研究深層水溫的變化特征,對于地震預報具有重要的指導意義。
1 蘇03井概況
蘇03井位于徐州市睢寧縣梁集鎮(zhèn),在地質(zhì)構(gòu)造上位于近南北向郯廬斷裂帶西側(cè)約15km處。井深449.28米,含水層為震旦系白云質(zhì)灰?guī)r,溶洞裂隙發(fā)育,觀測層埋深較淺,與第四系含水層具有水力聯(lián)系。
2 異常特征
蘇03井水溫觀測儀器工作穩(wěn)定,觀測數(shù)據(jù)連續(xù)可靠,具有較好的映震能力。但從2015年11月份開始該井水溫觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)上升變化,打破年變趨勢,到目前為止上升幅度約為0.117℃(如圖1),2016年4月之后處于平穩(wěn)狀態(tài),但仍處于高值。
3 環(huán)境干擾因素分析
3.1 降雨對蘇03井水溫的影響
圖2為蘇03井2015年6月至2016年7月的水溫和降雨量曲線圖。從圖中可發(fā)現(xiàn)2015年6月、9月隨著降雨量的增大,水溫曲線出現(xiàn)小幅度上升波動,說明降雨對水溫存在一定的影響。但是蘇03井水溫異常期間降雨量并未明顯增加。
那么,蘇03井水溫破年變上升異常是否是降雨引起的?為了進一步驗證降雨量對水溫的影響,對蘇03井及周圍的水樣進行了氫氧同位素檢測。大氣降雨線引自Craig(1961),其方程為,式中為氫氧同位素實測比值,為氧同位素實測比值。此次采集水樣的氫氧同位素相較于2015年3月采集的水樣,更加接近大氣降雨線,說明蘇03井混入了大氣降雨。此外,與蘇03井周邊采集的水樣相比,蘇03井的檢測結(jié)果也更加靠近大氣降雨線。這也進一步說明了降雨對蘇03井水溫存在影響。統(tǒng)計2010年以來的降雨量并未發(fā)現(xiàn)2015年11月至2016年降雨量比往年大,因此,蘇03井水溫上升有可能受降雨的影響,但不能完全交代此次水溫破年變上升異常變化。
3.2 蘇03井附近浴室污水排放影響
在對蘇03井現(xiàn)場調(diào)研中發(fā)現(xiàn),距蘇03井東約150m距離處經(jīng)營一家浴室,該浴室自2015年10月底開始營業(yè),這與蘇03井水溫上升的時間相吻合。該浴室用水直接抽取地下水,污水排放也是直接排入地下,排出的污水溫度約為40℃左右。通過當?shù)卣畢f(xié)調(diào)令該浴室自3月21日至3月28日停業(yè),從停業(yè)期間觀測數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn),蘇03井水溫雖仍處于高值,但未出現(xiàn)繼續(xù)上升趨勢,且溫度稍有下降。因此認為,該井水溫異常與該浴室排放的熱水有一定的關系。
4 對比周圍其他流體井
蘇02井距蘇03井約19km,地處郯廬斷裂帶西側(cè)約35km處,該井井深311.76m,井內(nèi)循環(huán)條件較好,觀測層與第四系含水層可能存在水力聯(lián)系。觀察蘇02井2010年以來的水溫數(shù)據(jù),同期未出現(xiàn)同步上升變化,排除群體性異常變化的可能。
5 蘇03井水溫異常與地震關系
蘇03井自2010以來,井孔周圍100km范圍內(nèi)未發(fā)生ML4.0以上地震。但在較大地震發(fā)生前蘇03井水溫會出現(xiàn)小幅度的下降波動,圖3統(tǒng)計了2010年以來蘇03井水溫的變化與較大地震的對應關系。在大震發(fā)生時,水溫在長期平穩(wěn)的背景上出現(xiàn)下降波動,波動幅度≤0.004℃,時間較短。
在孕震應力的作用下,觀測井所處的承壓水層受到隔水層的擠壓,使得地下水的排泄速度加快或減慢[3],井水溫度也會相應地發(fā)生變化。水溫突升是承壓水層受到隔水層的擠壓力減弱,地下水的排泄速度減小,導致熱量聚集引起的。但在統(tǒng)計期間,世界范圍內(nèi)發(fā)生的ML7.0級以上地震前,蘇03井水溫大多未出現(xiàn)異常,因此不能確定前幾次的水溫波動為地震前兆,還需繼續(xù)積累典型震例。
6 結(jié)語
通過分析睢寧蘇03井水溫異常得出以下結(jié)論:
(1)水溫上升與降雨可能存在一定的關聯(lián)。
(2)蘇03井水溫異常與鄰近的浴室排水有關。同時排除群體異??赡堋?/p>
(3)蘇03井水溫異常為地震前兆的可能性較小。
參考文獻:
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[2]陸明勇,等.地下流體長趨勢異常變化與強震預測的初步研究[J].地震研究,2009.
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