汶川8.0 級(jí)和日本9.0 級(jí)地震前后寧波臺(tái)水氡異?，F(xiàn)象討論

邱永平

（浙江省寧波地震臺(tái)，浙江寧波 315029）

寧波地震臺(tái)地處中國(guó)東南沿海的杭州灣南岸。ZK03 井就在該臺(tái)院內(nèi)，1979 年4 月成井，井深83.06 m。據(jù)鉆孔揭示，在16.5～25.0 m 和44.5～48.5 m 處裂隙發(fā)育，巖石相對(duì)破碎，為主要含水層，屬基巖裂隙水，2011 年日平均自流量小于1.0 t。井水氡觀測(cè)自1979 年5 月份開始至今，每天定時(shí)觀測(cè)一次，做并行樣，并用擴(kuò)散器負(fù)壓法直接在井口采樣。

1 水氡異常及動(dòng)水位同震響應(yīng)現(xiàn)象

（1）汶川地震。水氡異常：汶川地震前的2007 年6 月開始水氡五日均值出現(xiàn)了下降異常，最低至7月6～10 日均值為36.7 Bq/L，比五日平均值低8.6%，比三倍均方差下限低1.2 倍，此后開始回升，到12月份水氡五日均值恢復(fù)至正常動(dòng)態(tài)，形成了一個(gè)“V”字形的中短期異常形態(tài)，5 個(gè)月后發(fā)生了汶川8.0級(jí)地震。汶川地震前水氡最低日測(cè)值出現(xiàn)在2007 年7 月8 日的35.1 Bq/L 、8 月30 日的35.0 Bq/L 和11月22 日的35.4 Bq/L，分別比12 年日測(cè)平均值低12.7%、12.9%和11.9%，比三倍均方差下限低1.4、1.5和1.3 倍。2008 年5 月6 日和10 日水氡日測(cè)值分別為48.8、50.1 Bq/L，出現(xiàn)了比日測(cè)平均值高出21.4%、24.6%的臨震突跳異?，F(xiàn)象，分別比三倍均方差上限高出3.3 和3.9 倍，12 日發(fā)生了汶川8.0 級(jí)地震。動(dòng)水位同震響應(yīng)：地震后出現(xiàn)了一個(gè)振幅約3 mm 的向下震波，之后快速產(chǎn)生了一個(gè)振幅約30 mm 的向上震波，水震波引起的最大幅度約為30.0 mm 的脈沖式振蕩，并使水位產(chǎn)生階躍變化，2 個(gè)多小時(shí)后水位基本穩(wěn)定，重顯固體潮波形，但水位被明顯抬高了約12 mm。

（2）日本地震。水氡異常：2010 年4 月開始水氡五日均值又出現(xiàn)了下降異常，最低至7 月11～15 日均值為37.0 Bq/L，比五日平均值低7.9%，比三倍均方差下限低1.0 倍，此后開始回升，到12 月份水氡五日均值才恢復(fù)至正常動(dòng)態(tài)，同樣形成了一個(gè)“V”字形的中短期異常形態(tài)，3 個(gè)月后發(fā)生了日本9.0 級(jí)地震。日本地震前水氡最低日測(cè)值出現(xiàn)在2010 年4 月26 日的36.7 Bq/L、6 月2 日的36.3 Bq/L 和7 月7 日的36.0 Bq/L，分別比12 年日測(cè)平均值低8.7%、9.7%和10.4%，比三倍均方差下限低0.7、0.9 和1.0 倍。2011 年2 月7 日水氡日測(cè)值為42.7 Bq/L，比日測(cè)平均值高出6.2%，比三倍均方差上限高出0.2 倍，3 月11 日發(fā)生了日本9.0 級(jí)地震。動(dòng)水位同震響應(yīng)：地震后先出現(xiàn)向下再向上的脈沖，形成了一個(gè)地震波引起的最大幅度約為29.0 mm的上下振蕩波并使水位產(chǎn)生階躍變化，10個(gè)多小時(shí)后水位才基本恢復(fù)到震前水平。

2 討論

（1）汶川8.0 和日本9.0 級(jí)地震前的中短期異常出現(xiàn)時(shí)間相同，異常形態(tài)相似，五日均值最大異常量都出現(xiàn)在異常結(jié)束前5個(gè)月，都有震后日測(cè)值突跳現(xiàn)象，動(dòng)水位同震響應(yīng)形態(tài)也較相似。但汶川地震前后的異常幅度明顯比日本地震大，并出現(xiàn)臨震突跳異常，日本地震臨震突跳異常不明顯，而中短期異常持續(xù)時(shí)間比汶川地震長(zhǎng)2 個(gè)月。

（2）由于該井地處少震弱震區(qū)，觀測(cè)井周邊又沒有特別明顯干擾源，因此水氡測(cè)值動(dòng)態(tài)平穩(wěn)、噪聲限低，從日測(cè)值原始曲線就能看出異常動(dòng)態(tài)，進(jìn)行簡(jiǎn)單的五日均值計(jì)算就能較明顯地突出中短期異常形態(tài)。

（3）因該井是小流量自流井，觀測(cè)的是動(dòng)水位，因此正常情況下水位波動(dòng)較小，雖然能記錄到固體潮，但記錄水震波較少，僅記錄過幾次特大遠(yuǎn)震。這次汶川8.0 和日本9.0 級(jí)地震不但記錄到而且水震波的振蕩形態(tài)和階躍變化比較相似，說明這兩次地震波傳播中對(duì)該井的水動(dòng)力作用基本相同。由此推測(cè)該兩次地震前的地應(yīng)力對(duì)該井的影響也可能相似，所以才在會(huì)出現(xiàn)相似的水氡中短期及震后異?，F(xiàn)象。

（4）就已形成的某一定的地下水而言，其圍巖介質(zhì)是已確定的，此時(shí)若是地殼應(yīng)力條件發(fā)生變化，主要就是在介質(zhì)的濃度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)中產(chǎn)生各種相應(yīng)的變化，從而使地下水中的元素、組分在水-巖系統(tǒng)中發(fā)生轉(zhuǎn)移，改變它們?cè)谒械暮?，趨于?shí)現(xiàn)新的動(dòng)力平衡。因此，地震前后地下水中氡含量顯示異常變化的組分也主要來源于此。