溫泉臺新30號井?dāng)?shù)字化水位映震特征分析

汪成國，趙 剛，高守權(quán)，鄒 廣，陳大柱，張新成

（新疆維吾爾自治區(qū)地震局溫泉地震臺，新疆 溫泉 833500）

溫泉臺新30號井?dāng)?shù)字化水位映震特征分析

汪成國，趙 剛，高守權(quán)，鄒 廣，陳大柱，張新成

（新疆維吾爾自治區(qū)地震局溫泉地震臺，新疆 溫泉 833500）

在通過整理、分析新30號井?dāng)?shù)字化井水位觀測數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)該井水位有一定的映震能力，震前異常主要顯示為短臨異常，而且以高值異常為主；震級和異常持續(xù)時間成正比，震級越大異常出現(xiàn)的時間就越早，反之，震級越小異常出現(xiàn)的時間就越晚；震后效應(yīng) （同震響應(yīng)）主要以7.7級以上遠場巨大地震顯示為主，水位通常為先振蕩，后下降。

新疆；30號井；水位；映震特性

溫泉地震臺新30號數(shù)字化觀測井是新疆地震局 “十五”新上的一口熱水井，年平均水溫為40℃，30號井井水位自觀測以來已積累了近6年的的觀測數(shù)據(jù)，作者通過整理30號井水位的月均值、日均值、整點值、分鐘值不同時間頻次的觀測數(shù)據(jù)，分析其年變、月變、日變形態(tài)，并剔除干擾因素，以此為依據(jù)，來驗證和分析新30號井井水位的映震特性。

1 觀測點與觀測設(shè)備簡介

新疆地震局溫泉臺數(shù)字化30號觀測井位于溫泉縣城北1 km處的 “黑山頭”西側(cè)，距溫泉地震臺約2.5 km， 該井于2002年10月20日成井，井深304 m[1]。2006年8月22日開始數(shù)字化井水位觀測，屬靜水位觀測，所使用的觀測儀器是中國地震局地震預(yù)報研究所研制的LN-3A型數(shù)字式水位儀，水位量程為0～10 m，水位分辨率為1 mm，傳感器置于井下3.79 m處，每分鐘測量一次數(shù)據(jù)。

2 新30號井?dāng)?shù)字化水位動態(tài)特征

新30號井水位雖然受森林公園 “人工湖”蓄 （放）水影響[1]，但是，其多年變化形態(tài)大致呈逐年下降型 （圖1a）；而水位年變受人為蓄 （放）水影響，每年5月中旬 “蓄水”造成井水位—突升，9月中旬至10月初 “放水”造成井水位—突降 ，變化幅度為0.5～0.7m（圖1b）；30號井水位月變型態(tài)為兩高兩低有規(guī)律的周期性變化，但變化幅度不大 (圖1c)；新30號井水位隨固體潮汐力的變化而有規(guī)律起伏，其日變形態(tài)為雙峰雙谷型變化，最大日變幅為0.03m，一般為0.01～0.02m(圖1d)。

圖1 新30號井水位動態(tài)曲線圖Fig.1 new 30 well water level dynamic diagram of curves

3 主要干擾因素

3.1 森林公園人工湖蓄水

新30號井附近的森林公園人工湖每年5月中旬蓄水，導(dǎo)致水位快速上升，每年9月中旬放水時水位會出現(xiàn)快速下降現(xiàn)象，這一現(xiàn)象已得到證實：是因為人工湖蓄水時，湖水發(fā)生滲漏，滲漏的水沿著新30號井周圍破碎帶流入新30號井井孔里導(dǎo)致水位大幅度上升，反之，人工湖放水時水位會大幅度下降[1]（圖1a～b）。

3.2 “黑山頭”生態(tài)園樹木澆灌

新30號井附近 “黑山頭”生態(tài)園樹木澆灌時水位會突升，經(jīng)實地調(diào)查，這是因為埋電纜線的鐵管有破裂處，澆灌水會順著排水溝滲漏到觀測室與觀測井之間埋電纜線的鐵管里，再由鐵管流入到觀測井中，滲流到觀測井中形成積水，當(dāng)觀測井壁外的積水高過觀測井井口時，積水就會流入觀測井中造成井水位上升，反之，當(dāng)觀測井壁外的積水低過觀測井井口時，水位就會逐漸恢復(fù)，如2010年6月4日 （圖2a）、6月17日 (圖2b)新30號井水位突跳，與觀測點附近 “黑山頭”澆灌水滲漏到觀測井中有關(guān)。

圖2 “黑山頭”樹木澆灌干擾圖Fig.2 “Heishantou” trees irrigation noise pattern

3.3 大量降水 （融雪）

大量融雪滲入井里會造成新30號井水位突升，如2011年3月28日井水位上升 （圖3e）；大量降水滲流到觀測井中也會造成新30號井水位突升，如2010年07月10日和27日30號井水位突跳，原因是大量降水滲漏到觀測井里造成水位上升。

3.4 其他

因為新30號井水位、水溫是在同一口井中觀測，調(diào)整水溫探頭時會碰到水位傳感器，會造成水位跳動，如2010年9月14日調(diào)整水溫探頭 （180 m提升到150 m），造成水位跳動。再者是水位傳感器不穩(wěn)定的原因，也會造成水位觀測數(shù)據(jù)跳動。

4 觀測數(shù)據(jù)分析

4.1 觀測數(shù)據(jù)選取

新30號井?dāng)?shù)字化水位觀測時間較短，只有5年多，在選取觀測資料時有一定的局限性，為此，作者選取了4級地震Δ≤200 km、5級地震Δ≤300 km、6級地震Δ≤400 km和自新30號井?dāng)?shù)字化水位觀測以來全球MS≥7.7級巨大地震，進行了地震目錄檢索，共得到4.0級以上地震26個 （表1）。

表1 新30號井水位與地震對應(yīng)關(guān)系統(tǒng)計表Table 1 Corresponding relationship tables of the 30th well water level and earthquakes

4.2 震列統(tǒng)計分析

由表1可以看出新30號井?dāng)?shù)字化井水位有一定的映震能力，在統(tǒng)計到的26次地震中17次地震有前兆異常或震后效應(yīng)，映震率達到了65.38%；在統(tǒng)計到的地方小震和中強地震共7次，有5次地震在震前有短臨異常，映震率達到了71.43%，2009年6月14日哈薩克斯坦5.6級地震是因 “人工湖放水”造成新30號井水位大幅度下降，沒有震前異常顯示；在統(tǒng)計到的19次7.7級巨大地震中有12次地震有震后效應(yīng) （同震響應(yīng)），映震率達到了63.16% （見表1）。

4.3 典型震列分析

4.3.1 特克斯5.7級地震

2007年7月20日距新30號井250 km的伊犁特克斯縣發(fā)生5.9級地震，震前7月6日17時（震前14 d）井水位 （1.298 m）開始上升，截止7月13日6時 （震前7 d）井水位(1.228 m)上升幅度達0.07 m，而后井水位變化較為平穩(wěn)，基本上穩(wěn)定在日變正常背景值范圍內(nèi)，直到發(fā)震 （圖3a）。

圖3 多次地震新30號井水位曲線圖Fig.3 multiple earthquake new 30 well water level curves

4.3.2裕民5.1級地震

2008年4月20日距新30號井180 km的塔城裕民縣發(fā)生5.1級地震，震前4月10日15時 （震前10d）井水位 （1.871 m）開始上升，截止4月16日 6時 （震前 4d）井水位(1.820 m)上升幅度達0.05 m，而后井水位變化較為平穩(wěn)，基本上穩(wěn)定在日變正常背景值范圍內(nèi)，直到發(fā)震 （圖3b）。

4.3.3 查步察爾4.2級地震

2008年6月16日伊犁查布察爾縣發(fā)生4.2級地震，距30號井170 km，震前6月12日19時 （震前4d）30號井井水位 （1.451 m）開始上升,截止6月13日11時 （震前3d）井水位 (1.388 m)上升幅度達0.06 m，6月13日15時水位趨于下降，但變化幅度不大，6月14日16時水位變化趨于平穩(wěn) （圖3c）。

4.3.4 裕民4.7級地震

2011年4月23日塔城裕民縣與托里交界處發(fā)生4.7級地震，距30號井130 km，震前4月17日12時 （震前6d）30號井井水位 （2.225 m）開始上升，截止4月18日20時 （震前3d）井水位 (2.188 m)上升幅度達0.04 m，而后水位趨于下降恢復(fù) （圖3d）。

4.3.5日本9.0級地震

2011年3月11日距新30號井5 060 km的日本東北部海域發(fā)生9.0級地震，引發(fā)海嘯并造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。震時新30號井井水位有同震響應(yīng) （水震波），震后水位大幅度下降，截止4月11日15時 （震后大約1 h）30號井井水位下降幅度可達0.11 m （圖3e），同井觀測的井水溫也出現(xiàn)震后效應(yīng)，大幅度上升。

4.3.6 典型震列震前水位異?；咎卣?/p>

表2 4次地震震前30號井井水位異常的基本特征對應(yīng)表Table 2 corresponding table of the basic characteristics of the 30 wells four times before the earthquake,abnormal water level

5 結(jié)語

通過整理、分析新30號井?dāng)?shù)字化井水位觀測數(shù)據(jù),排除各種干擾因素，并根據(jù)該觀測井自觀測以來所統(tǒng)計到7次地方小震和中強地震及19次7.7級以上巨大地震的井水位異常的分析得到以下幾點認(rèn)識:

（1）新30號井?dāng)?shù)字化井水位震前異常主要顯示為短臨異常，而且以高值異常為主；

（2）震級和異常持續(xù)時間成正比，震級越大異常出現(xiàn)的時間就越早，反之，震級越小異常出現(xiàn)的時間就越晚；

（3）新30號井?dāng)?shù)字化井水位的震后效應(yīng) （同震響應(yīng)）主要以7.7級以上遠場巨大地震顯示為主，水位通常為先振蕩 （以振蕩居多）后下降 （震后井水位大幅度下降）[2～6]。

[1] 汪成國，趙剛.新30號井水位大幅度快速升降異常分析[J].地震地磁觀測與研究，2010，31(6)：104-108.

[2] 國家地震局科技監(jiān)測司.地震地下流體觀測技術(shù)[M].北京：地震出版社，1995.

[3] 國家地震局預(yù)報預(yù)防司.地下流體地震預(yù)報方法 [M].北京：地震出版社，1997.

[4] 汪成民，車用太，董守玉，等.地下水微動態(tài)研究 [M].北京：地震出版社，1988.

[5] 高小其，許秋龍，蘭陵，等.新O4號井、新1O號井水位和新1O號泉流量地震前兆特征的對比分析[J].內(nèi)陸地震，2002，16(4)：346-354.

[6] 王道，秋龍，盧靜芳，等.新疆O4井水位突降異常機理分析[J].內(nèi)陸地震，2001，15(2)：1O4-l13.

Analysis of Wenquan Station New 30 Well Digital Water Level Reflecting Earthquake Character

WANG Chengguo， HAO Gang， GAO Shouquan， ZHOU Guang，CHENG Dazhu，ZHANG Xingcheng
(Wenquan seismic station of Earthquake Administration of Xinjiang， Wenquan 833500， China)

through the collation,analysis of new 30 well digital water level observation data,find that the water level has a certain ability of reflecting earthquake,the anomaly before earthquake mainly appears as the short impending anomaly,and high value anomaly;earthquake magnitude is in proportion to abnormal duration,the greater the magnitude,the sonner the unusual appears,conversely,the smaller the magnitude,the later the abnormal occurs;earthquake effect(coseismic response)is mainly far-field huge earthquake display with magnitude greater than 7.7,water level is usually fisrt oscillating,then drops.

Xinjiang;30th well;Water level;Reflecting Earthquake Character

P315.73

A

1001-8662（2012）01-0054-07

2011-09-15

新疆地震科學(xué)基金項目 （201118）資助。

汪成國，男，1970年生，工程師.主要從事地震監(jiān)測工作.E-mail:xjwqwcg@163.com.