內(nèi)蒙古赤峰市金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)水溫上升變化的調(diào)查分析

梁瑩，張立豐，李惠

（內(nèi)蒙古自治區(qū)地震局，內(nèi)蒙古呼和浩特010051）

內(nèi)蒙古赤峰市金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)水溫上升變化的調(diào)查分析

梁瑩，張立豐，李惠

（內(nèi)蒙古自治區(qū)地震局，內(nèi)蒙古呼和浩特010051）

梁 瑩，張立豐，李 惠.內(nèi)蒙古赤峰市金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)水溫上升變化的調(diào)查分析[J].華南地震，2016，36（1）：108-113.[LIANG Ying，ZHANG Lifeng，LI Hui.Investigation and Analysis of Water Temperature Rise Changes in the Jinchanggouliang Township Middle School of Chifeng City in Inner Mongolia[J].South china journal of seismology，2016，36（1）：108-113.]

井水溫度觀測(cè)是一項(xiàng)重要的地震前兆觀測(cè)手段，旨在捕捉地震孕育過(guò)程中的應(yīng)力-應(yīng)變信息。井水溫度的同震響應(yīng)就是很好的例子，因此水溫作為地殼應(yīng)力-應(yīng)變信息的真實(shí)反應(yīng)和地震前兆判斷依據(jù)，具有重要的研究意義。通過(guò)內(nèi)蒙古赤峰市金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)水溫升高事件調(diào)查與研究，簡(jiǎn)單分析該事件與地殼應(yīng)力變化的關(guān)系。

內(nèi)蒙古；水溫；調(diào)查分析

0 引言

地下水溫度的動(dòng)態(tài)變化與地殼應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系甚至與地震的關(guān)系一直是學(xué)術(shù)界關(guān)注的科學(xué)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外研究者也發(fā)現(xiàn)一批以地下水溫度變化為前兆的震例[1-2]。但如何科學(xué)地判定地震前兆是問(wèn)題的關(guān)鍵，因此當(dāng)一個(gè)水溫變化事件發(fā)生時(shí)，如何判斷該事件與地殼應(yīng)力-應(yīng)變的關(guān)系甚至與地震的關(guān)系變得尤為重要。

從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始，我國(guó)開(kāi)始建立用于地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的水溫觀測(cè)網(wǎng)。內(nèi)蒙古地區(qū)，地下流體學(xué)科有28個(gè)臺(tái)（點(diǎn)）運(yùn)行觀測(cè)，包括有4個(gè)模擬觀測(cè)臺(tái)（點(diǎn)）、24個(gè)數(shù)字化觀測(cè)臺(tái)點(diǎn)，59個(gè)觀測(cè)手段，其中A類1項(xiàng)、B類5項(xiàng)、C類30項(xiàng)、D類23項(xiàng)，同時(shí)還有72個(gè)宏觀異常點(diǎn)。雖然相對(duì)與發(fā)達(dá)地區(qū)而言監(jiān)測(cè)能力還是相對(duì)薄弱，但對(duì)于內(nèi)蒙古自治區(qū)內(nèi)其他觀測(cè)手段而言，水溫觀測(cè)已經(jīng)構(gòu)成監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)，且覆蓋面積較大。因此內(nèi)蒙古地區(qū)，水溫是反應(yīng)地殼應(yīng)力-應(yīng)變的關(guān)鍵手段之一，水溫變化與地殼應(yīng)力-應(yīng)變之間的關(guān)系是判斷該地區(qū)有無(wú)地震前兆異常的關(guān)鍵所在。

1 事件概述

2014年9月7日下午，內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市敖漢旗金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)一位教師抽井水洗車時(shí)，發(fā)現(xiàn)水溫與平時(shí)有異，用溫度計(jì)測(cè)量水溫為23℃，通過(guò)三網(wǎng)一員體系告知給內(nèi)蒙古地震局?；谠摰貐^(qū)位于2014年度全國(guó)危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，近期小震頻發(fā)等因素。對(duì)內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市敖漢旗金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)水溫升高事件進(jìn)行分析研究。

2 井點(diǎn)背景資料

2.1 測(cè)點(diǎn)附近水文地質(zhì)資料

該區(qū)域位于陰山東西復(fù)雜構(gòu)造帶與大興安嶺華夏系的復(fù)合部位。因此，它的構(gòu)造形跡既有反映東西復(fù)雜構(gòu)造帶的，亦屬于大興安嶺華夏系的，且還有兩者復(fù)合區(qū)域。

（1）從近場(chǎng)（100 km左右范圍）來(lái)看，該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造屬內(nèi)蒙華力西晚期褶皺帶，東西向赤峰-開(kāi)原深大斷裂從該區(qū)域穿過(guò)，該井位于敖漢復(fù)向斜與新華夏系的老虎山-道爾登斷裂的交叉復(fù)合部位（圖1中黑色三角位發(fā)生宏觀異常地點(diǎn)）。且該宏觀異常發(fā)生地點(diǎn)又處于寶國(guó)吐掩斜盆地的西部邊緣，周圍斷裂、褶皺密集，是應(yīng)力易于集中的地點(diǎn)。

圖1 赤峰市敖漢旗周圍區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和歷史地震分布Fig.1 The geological structure and distribution of historical earthquakes in Aohanqi of Chifeng city the area around

（2）從遠(yuǎn)場(chǎng)（400 km左右范圍）來(lái)說(shuō)，敖漢旗金廠溝梁鎮(zhèn)南部為NW向張渤帶和NNE及NE向郯廬斷裂帶（中北段）的交匯部位，褶皺密集，斷層多而復(fù)雜；該地區(qū)位于構(gòu)造復(fù)雜的NNE及NE向郯廬斷裂帶中北段和NE向大興安嶺主脊構(gòu)造帶的西部和西南部；敖漢旗北部依次有近EW向的西拉木倫斷裂、NEE向的白音溫都爾-巴音花斷裂、二連-寶日格斯臺(tái)牧場(chǎng)斷裂、那仁寶力格-軍馬場(chǎng)斷裂。這4條斷裂在第四紀(jì)活動(dòng)特征不明顯。2002年10月20日西烏旗5.0級(jí)地震和2004年3 月24日東烏旗5.9級(jí)地震就發(fā)生在后2條斷裂附近，推測(cè)可能與這2條斷裂新的活動(dòng)有關(guān)。

該區(qū)的水系多為季節(jié)性沖溝，以佛爺山為界，東南坡有大凌河水系的上游黑城子河，北西坡發(fā)育著教來(lái)河水系。該區(qū)可依地形特點(diǎn)分兩個(gè)水文地質(zhì)單元，努魯爾虎山東南緣山地和寶國(guó)吐掩斜盆地水文地質(zhì)單元，該井即位于兩個(gè)單元的過(guò)渡帶寶國(guó)吐掩斜盆地一側(cè)。該井有努魯爾虎山地的側(cè)向補(bǔ)給，地表降水補(bǔ)給，還有教來(lái)河的遠(yuǎn)源補(bǔ)給等。

2.2 井孔狀況

①號(hào)井內(nèi)蒙古赤峰市金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)內(nèi)水溫升高生活用水井位于敖漢旗金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)校園內(nèi)（N41.96°，E120.3°），①號(hào)井始建于1982年，井深35 m，水位埋深2 m多，抽水泵位于水面下1 m左右。井水主要用于教職工家屬院居民生活用水和教學(xué)樓內(nèi)用水。該井自使用以來(lái)第一次出現(xiàn)此種情況。

金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)院內(nèi)還有兩眼井（②號(hào)井和③號(hào)井），其中②號(hào)井距①號(hào)井約100 m，井深72 m，用于學(xué)生生活用水；③號(hào)井距①號(hào)井約350 m，井深27 m，也用于學(xué)生生活用水（如圖2）。

圖2 金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)校園簡(jiǎn)單示意圖Fig.2 Schematic of the middle school of Jinchanggouliang town

3 水溫上升變化的調(diào)查分析

3.1 儀器工作狀態(tài)調(diào)查

赤峰市金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)內(nèi)①號(hào)生活用水井，始建于1982年，井深35 m，水位埋深2 m多，為滿足學(xué)校內(nèi)生活用水的需求，內(nèi)設(shè)大、小兩個(gè)抽水泵均位于水面下1 m左右（圖3）。大抽水泵用于向水箱內(nèi)儲(chǔ)水，大約每周抽水一次（水箱中沒(méi)水的時(shí)候開(kāi)一次，進(jìn)行儲(chǔ)水），小抽水泵用于日常生活不定期抽水，約2～3 d開(kāi)一次，進(jìn)行抽水。大水泵與小水泵分別用不同的閘分別獨(dú)立控制，抽水時(shí)合閘，平時(shí)斷電。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)井孔情況的了解，分別對(duì)小水泵以及大水泵進(jìn)行了漏電檢查，將小水泵提出進(jìn)行檢查無(wú)漏電現(xiàn)象。遂即將大水泵提出進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)大水泵線圈損壞（圖3），將線圈修好后并未放回井中。即2014年9月17日之后所量取的水溫，①號(hào)井中無(wú)大水泵，并從表1中可以了解到，2014年9月17日之后水溫開(kāi)始逐步下降。

表1 敖漢旗金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)井水水溫表Table 1 Well water temperature table of the middle school of Jinchanggouliang town

3.2 周圍環(huán)境調(diào)查

現(xiàn)場(chǎng)分析過(guò)程中，對(duì)氣象因素進(jìn)行了排查，由于赤峰市敖漢旗屬于干旱半干旱大陸氣候，年降雨量310～460 mm之間，日照時(shí)數(shù)2 750～3 020 h，平均風(fēng)速4 m/s左右，境內(nèi)主要河流五條，年平均徑流量3.2億立方米，地下水總補(bǔ)給量2.6億立方米，未發(fā)現(xiàn)特殊降雨、儲(chǔ)水、抽水事件。金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)院內(nèi)水溫升高井孔處于井房?jī)?nèi)，因此室外溫度變化、降雨等氣象因素對(duì)該井水溫的直接變化影響相對(duì)較小。

圖3 ①號(hào)井井孔示意圖及井孔情況照片F(xiàn)ig.3 NO 1 waterhole schematic diagram and NO 1 waterhole circumstances photos

圖4 金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)地理位置示意圖Fig.4 The geography location schematic of the middle school of Jinchanggouliang town

金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)又位于該鎮(zhèn)的邊緣，10 km范圍內(nèi)無(wú)新增大型施工作業(yè)、水庫(kù)蓄水、溫泉開(kāi)發(fā)等工程項(xiàng)目（如圖4）。在金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)內(nèi)分別對(duì)②號(hào)井和③號(hào)井進(jìn)行了溫度測(cè)量。②號(hào)井距離①號(hào)（水溫升高）井約100 m，水溫約10℃，溫度正常無(wú)水溫升高現(xiàn)象。③號(hào)井距離①號(hào)（水溫升高）井約350 m，水溫約10℃，溫度正常無(wú)水溫升高現(xiàn)象。

3.3 抽水試驗(yàn)及對(duì)比觀測(cè)分析

針對(duì)對(duì)漏電情況做了相應(yīng)的抽水試驗(yàn)，由于大水泵不經(jīng)常使用，因此此次抽水試驗(yàn)重點(diǎn)放在小水泵的檢查上，試驗(yàn)步驟如下：

（1）用小水泵抽水，測(cè)量溫度19°。

（2）然后將小水泵關(guān)閉，間隔約半個(gè)小時(shí)，用大水泵抽水近20 min后，再次測(cè)量水溫仍為19°。

（3）將小水泵從井里拉出來(lái)，對(duì)它及線路進(jìn)行了詳細(xì)檢查，檢查結(jié)果正常。

（4）將小水泵放在裝滿水的大桶內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)量溫度正常。

試驗(yàn)當(dāng)中也有少許漏洞，首先試驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中大水泵一直都在水中放置，并未取出；其次關(guān)閉小水泵30 min時(shí)間相對(duì)較短，水溫不會(huì)一下子下的很快，從而該實(shí)驗(yàn)實(shí)際上排除了小水泵漏電的可能性。從實(shí)際觀察角度來(lái)講，對(duì)于水溫升高的漏電檢查，短時(shí)間內(nèi)（1 d內(nèi)）所做的抽水試驗(yàn)均不是很可靠，從表1中可以知道當(dāng)大水泵抽水時(shí)水溫從15℃上升至24℃，上升幅度為9℃，而水溫下降至正常至需要約8 d左右。通常檢查漏電所做的抽水試驗(yàn)水溫已經(jīng)升高，在同井中所抽水的水溫不會(huì)因沒(méi)有漏電設(shè)備而突然下降，尤其是有井房覆蓋的井孔。因此較有效的抽水試驗(yàn)，應(yīng)該將漏電設(shè)備移至它井，并進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間抽水（最少2 h），觀察水溫是否升高。

3.4 水質(zhì)檢驗(yàn)分析

將水樣送入內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市敖漢旗疾控中心進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括菌落總數(shù)、總大腸桿菌、耐熱大腸桿菌、色度、渾濁度、臭和味、肉眼可見(jiàn)物、PH值、耗氧量、氯化物、氨氮等22種。檢測(cè)結(jié)果可知：所測(cè)樣品的菌落總數(shù)、總大腸菌群、耐熱大腸菌群和硝酸鹽不符合GB5749-2006，其他檢測(cè)項(xiàng)目符合GB5749-2006。所取樣品不含硫化物，排除了溫泉水進(jìn)入井道中使井水變熱的可能，同時(shí)檢驗(yàn)報(bào)告中也不存在地下深層物質(zhì)如氡、汞等重金屬，從而也排除了應(yīng)力應(yīng)變所導(dǎo)致水溫上升的可能。

通過(guò)對(duì)內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市敖漢旗金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)生活飲用水井水溫升高進(jìn)行分析，確定該異常為單井水溫升高異常。由于水溫波動(dòng)幅度較大，通過(guò)電話詢問(wèn)，表1中2014年9月16日測(cè)量水溫為24℃水溫偏高，系2014年9月15日打開(kāi)大水泵進(jìn)行儲(chǔ)水所致。自2014年9月17日將大水泵取出修理，并暫時(shí)不將大水泵放入生活用井中。由表1可知，自2014年9月17日水溫逐漸下降，水溫基本上恢復(fù)正常（如圖5）。由此可推斷，此次水溫上升為大水泵漏電干擾所致，非地震異常。

圖5 金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)①號(hào)生活用水井水溫示意圖Fig.5 The water temperature schematic of NO 1 living well in the middle school of Jinchanggouliang town

3.5 分析與討論

水溫變化與地殼應(yīng)力-應(yīng)變的關(guān)系較為復(fù)雜，雖然以往研究對(duì)水溫同震相應(yīng)的解釋觀點(diǎn)不一，但對(duì)于形態(tài)變化而言只有升高與降低兩種?？傮w而言水溫的變化（如果與地殼應(yīng)力-應(yīng)變有關(guān)），大多數(shù)都是成組（片）出現(xiàn)（同一含水層水溫同時(shí)產(chǎn)生變化）或隨著時(shí)間的推移（沿著斷裂帶）陸續(xù)出現(xiàn)的。針對(duì)此次金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)水溫升高現(xiàn)象，由于該觀測(cè)點(diǎn)周圍水井無(wú)水溫升高現(xiàn)象，該地區(qū)其他觀測(cè)手段也無(wú)異常反應(yīng)，因此推斷此次水溫升高是由地殼應(yīng)力應(yīng)變所引起的可能較小。另一方面，從水質(zhì)檢驗(yàn)報(bào)告中也可以分析，水溫升高后，除了水中細(xì)菌有所增加（由于水溫升高導(dǎo)致的微生物繁殖加快），并未發(fā)現(xiàn)硫、汞、氡等地殼深層物質(zhì)，由此也可推斷金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)水溫升高與地殼應(yīng)力-應(yīng)變無(wú)關(guān)。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)赤峰市金廠溝梁鎮(zhèn)水溫升高進(jìn)行分析研究，得出以下結(jié)論：

（1）水溫的較測(cè)以及連續(xù)幾天的水溫測(cè)量，確定該井水溫升高情況屬實(shí)。

（2）對(duì)敖漢旗氣象因素分析，排除了氣溫、降雨、氣壓等氣象因素的干擾。

（3）走訪了鎮(zhèn)里以及學(xué)校院內(nèi)的幾口生活用水井，均無(wú)水溫升高現(xiàn)象。

（4）設(shè)備檢查，大、小水泵無(wú)空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，大水泵線圈損壞。

（5）抽水試驗(yàn)，排除小水泵漏電的可能。

（6）對(duì)大水泵抽水前后進(jìn)行水溫測(cè)量，以及將大水泵取出后水溫基本恢復(fù)正常，可推斷水溫升高為大水泵漏電所致。

（7）將水樣送往敖漢旗疾控中心做水樣檢測(cè)，排除地殼應(yīng)力應(yīng)變以及水道破裂溫泉水混入井孔中使溫度升高的可能。

結(jié)合以上七點(diǎn)推出，赤峰市金廠溝梁鎮(zhèn)水溫升高是大水泵漏電干擾所致，與地殼應(yīng)力-應(yīng)變無(wú)關(guān)。

通過(guò)對(duì)內(nèi)蒙古赤峰市金廠溝梁鎮(zhèn)中學(xué)水溫升高進(jìn)行分析，判斷水溫升高與地殼應(yīng)力-應(yīng)變的關(guān)鍵在于如何排除干擾。檢查漏電的抽水試驗(yàn)是非常重要的，抽水試驗(yàn)做的是否完備，抽水間隔時(shí)間是否充分，溫度記錄是否連續(xù)是抽水試驗(yàn)的關(guān)鍵所在。其次就是水樣檢查，只有詳盡的水樣分析才能更好的判斷水溫的升高是否來(lái)自地下深層。最后是周圍環(huán)境干擾分析，要從歷史地震、構(gòu)造、有無(wú)溫泉、氣象因素、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面進(jìn)行逐一排查。

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Investigation and Analysis of Water Temperature Rise Changes in the Jinchanggouliang Township Middle School of Chifeng City in Inner Mongolia

LIANG Ying，ZHANG Lifeng，LI Hui
（The Earthquake Administration of Inner Mongolia Autonomous Region，Hohhot 010051，China）

The water temperature observation is an important precursor observation, which is designed to capture the stress-strain information in earthquake preparation process.The co-seismic of water temperature is a good example.As the real reflection of crustal stress-strain information and judgment basis of earthquake precursors, the water temperature has important significance.The paper surveys the water temperature increase event in the middle school of Jinchanggouliang town in Chifeng city，and analyzes the relationship between the event and the crustal stress changes.

Inner Mongolia；Water temperature；Investigation and analysis

P315.723

A

1001-8662（2016）01-0108-06

10.13512/j.hndz.2016.01.015

2015-04-10

2015年度震情跟蹤定向工作任務(wù)（2015010305）；2016年度地震監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)、科研三結(jié)合課題任務(wù)（160502)

梁 瑩(1984- )，女，工程師，主要從事地震預(yù)報(bào)研究.

E-mail：327267262@qq.com.