井水溫度動態(tài)的復(fù)雜性及其機制問題討論

魚金子 車用太 何案華

1）中國地震局地質(zhì)研究所，北京100029

2）中國地震局地殼應(yīng)力研究所，北京100085

我國已建立由上百口觀測井組成的地?zé)釀討B(tài)觀測網(wǎng)，其中絕大多數(shù)井中觀測的是水溫動態(tài)，少數(shù)井中觀測地溫動態(tài)。水溫動態(tài)觀測，已取得了十分豐富的資料，其中被確認為有用的是地震前的異常信息、地震時的同震信息及地球固體潮信息。據(jù)粗略估計，我國現(xiàn)今地下流體觀測中，水溫的震前異常約占各測項異?？倲?shù)的三分之一；2008年5月汶川8.0級地震時在全國69口井中記錄到水溫的同震階變信息；在全國32口井中記錄到水溫潮汐現(xiàn)象。

然而，不僅不同觀測井的震前異常，而且同震響應(yīng)與潮汐響應(yīng)的特征表現(xiàn)也有相當?shù)牟町愋裕漤憫?yīng)的形態(tài)、幅度與性質(zhì)等特征不同，而且同一口井的不同深度段上觀測到的同震響應(yīng)與潮汐響應(yīng)的特征差異也十分明顯。例如，四川省西昌市太和鎮(zhèn)的川 03井中不同深度的水溫對同一個地震的同震響應(yīng)與潮汐響應(yīng)差異十分顯著，如表1所列；又如新疆溫泉井，在170 m以上深度觀測沒有潮汐顯示，但180～185 m深度上觀測則水溫潮汐效應(yīng)十分明顯。

表1 川03井不同深度水溫觀測的同震與潮汐響應(yīng)的差異性

對上述的復(fù)雜性研究結(jié)果表明,水溫觀測的井孔水文地質(zhì)條件是影響井水溫度各類有效信息特征的重要因素,觀測井中觀測含水層的深度、厚度、導(dǎo)水性及其地下水的溫度，水溫傳感器相對于觀測含水層的放置位置及其上、下的水溫梯度特征等直接決定井水溫度的同震響應(yīng)與潮汐響應(yīng)的特征。

分析結(jié)果表明，水溫動態(tài)的形成機制中存在著水熱動力學(xué)與地?zé)釀恿W(xué)兩種不同的機制。水熱動力學(xué)機制指地殼動力作用下井—含水層間的水平水流與井筒內(nèi)垂直水流運動帶來的熱引起水溫變化，這種機制是引起井水溫度潮汐效應(yīng)與同震效應(yīng)的最常見與最主要的機制。地?zé)釀恿W(xué)機制指井區(qū)的大地?zé)崃髦档淖兓c井筒外圍巖的熱傳導(dǎo)引起的井水溫度變化，前一種指強烈的地殼動力作用下，如強烈的地震波作用，改變井區(qū)大地?zé)崃鳡顟B(tài)引起的井水溫度變化，后一種指強烈的地殼動力作用導(dǎo)致井筒外地溫與井筒內(nèi)水溫間產(chǎn)生溫差（熱平衡狀態(tài)遭到破壞）后，通過井筒內(nèi)水與井筒外巖石之間熱傳導(dǎo)作用恢復(fù)熱平衡過程引起的井水溫度的變化，這種機制在水溫的同震階降后的水溫緩升或緩降的恢復(fù)過程中表現(xiàn)還是明顯的。還有一種機制是巖體力學(xué)機制，即巖體變形破壞與斷層活動產(chǎn)生的局部熱引起的井水溫度變化，部分學(xué)者試圖把地震前出現(xiàn)的水溫異常歸于這種機制，這種機制無疑是十分重要的，但至今尚未找到觀測或?qū)嶒灥淖C據(jù)，有待進一步研究。

總之，水溫動態(tài)的復(fù)雜性與水溫動態(tài)形成的各種機制問題，是當前我國水溫觀測與研究面臨的重要科學(xué)問題，也是進一步提升水溫觀測在地震預(yù)測中效能的關(guān)鍵問題。