營口市蓋州市M 4.3級地震前岫1井水溫異常變化分析

王鳳琴，王久明，白明崇，沈元洪，王 波

（岫巖地震局，遼寧 岫巖 114300）

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營口市蓋州市M 4.3級地震前岫1井水溫異常變化分析

王鳳琴，王久明，白明崇，沈元洪，王 波

（岫巖地震局，遼寧 岫巖 114300）

摘要：對岫1井水溫自1997年7月1日至2015年9月15日的觀測資料進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)在2015年8月4日營口市蓋州市M4.3級地震前有顯著的異常變化。綜合分析認(rèn)為，岫1井水溫前兆異常屬于短期，臨震異常，同以往的震例相似。

關(guān)鍵詞：岫1井；水溫異常；地震

0 引言

2015年8月4日12時25分27秒，遼寧省營口市蓋州市（北緯40.5o，東經(jīng)122.4o）發(fā)生了M4.3級地震。從2013年9月到地震發(fā)生前，岫1井水溫測項出現(xiàn)水溫測值升高異常，變化幅度達(dá)7‰ ℃（圖1）。針對遼寧省岫巖地震臺水溫存在的異常情況，遼寧省地震局預(yù)報研究中心、岫巖地震臺于2014年6月25日—26日聯(lián)合開展了對遼寧岫巖地震臺水溫儀異常情況現(xiàn)場落實工作。經(jīng)檢查水溫儀器無故障問題，更無發(fā)現(xiàn)明顯人為和周邊環(huán)境干擾，初步核實無法排除異常。2013年10月上升異常結(jié)束后，至今數(shù)據(jù)仍處于穩(wěn)定狀態(tài)，數(shù)據(jù)正常。此次水溫變化異常清晰、明顯，較好地對應(yīng)了此次地震，同以住震例極為相似，值得研究借鑒。

圖1　岫1井水溫日值數(shù)據(jù)變化曲線圖Fig.1 Water temperature data curve of No.1 well in Xiuyan

1 觀測環(huán)境

1.1 井孔條件

岫巖一號觀測井位于岫巖鎮(zhèn)西北營子村。位于大洋，河斷裂西側(cè)，海拔高程為76.0米。該井為鉆孔井，原井深250米。 2004年9月1日至2004年10月24日進(jìn)行井孔改造。建井房24平方米，透井206米，下套管110米。套管有二次變徑，井孔直徑140毫米下井深18.5米，第一次變徑由140毫米變?yōu)?18毫米下井深23.5米，第二次變徑由118毫米變?yōu)?9毫米下井110米。井孔巖性為古生代花崗巖，地下水類型為基巖裂隙承壓水。附觀測井基本情況（圖2）。

1.2 觀測儀器及深度

岫1井從1975年10月開始進(jìn)行靜水位觀測，1997年7月開始選用中國地震局地殼應(yīng)力研究所研制的SZW-1A型數(shù)字式溫度計進(jìn)行水溫觀測。該儀器分辯率達(dá)0.0001℃，短期穩(wěn)定性為0.0001℃/日，具有精度高、分辨率高、穩(wěn)定性好、省電、數(shù)字式記錄等特點。2007年數(shù)字化改造后水溫觀測仍使用SZW-1A型溫度測量儀進(jìn)行水溫觀測，溫度傳感器（探頭）下水深度為180 米。數(shù)字化改造之后，供電系統(tǒng)、避雷系統(tǒng)達(dá)到觀測技術(shù)要求。

圖2　觀測井基本情況Fig.2 Basic situation of observation wells

2 區(qū)域地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

該井所處構(gòu)造部位為北洋河－岫巖構(gòu)造、岫巖鎮(zhèn)偏嶺構(gòu)造結(jié)點附近，位于岫巖縣內(nèi)次級構(gòu)造大洋河斷裂西側(cè)。在觀測井西部100米處，有一條季節(jié)性的小河溝，北部2000～3000米處，有一條大河即大洋河。北部到大洋河一帶為地下水補給源，觀測井地表為第四紀(jì)，下部為古生代。水位埋深0～2米左右，為靜水位觀測井。井口水溫9℃左右，100米深處為15℃左右。改造后水位埋深0～2.0米左右，地?zé)崽筋^下井深180米，水溫在20.5℃左右。

3 資料分析

3.1 岫1井水溫的正常動態(tài)特征分析

多年的觀測結(jié)果表明，在正常情況下，岫1井水溫背景值穩(wěn)定，日變化幅度一般在0.0001℃之內(nèi)，年穩(wěn)定性一般在0.01℃，絕對精度在±0.05℃。水溫的正常動態(tài)，可分為多年趁勢動態(tài)、年動態(tài)和月動態(tài)3個不同的層次，本文分別予以分析，以求得無強震活動與無強干擾時段不同頻帶的井水溫度變化的規(guī)律。

水溫的多年趨勢動態(tài)、年動態(tài)均是以日均值為基礎(chǔ)建立的。岫1井的水溫多年趨勢動態(tài)、年動態(tài)，（改造前多年趨勢動態(tài)為下降型，（圖3），自2004年“九五”數(shù)字化改造之后一直呈平穩(wěn)趨勢（圖4，本圖曲線有5次較大波動，已做說明），年變幅為0.002～0.004oC。

圖3　岫1井水溫日值數(shù)據(jù)變化曲線圖Fig.3 Water temperature data curve of No.1 well in Xiuyan

圖4　岫1井水溫日值數(shù)據(jù)變化曲線圖Fig.4 Water temperature data curve of No.1 well in Xiuyan

3.2 對營口市蓋州市M4.3級地震前日均值資料的分析

圖5是岫1井水溫日均值曲線。由日均值曲線可以看出，自2015年7月12日開始，水溫開始打破相對高值波動，開始下降，最低降到20.5077oC。由此判定，在2015年8月4日12時25分27秒，遼寧省營口市蓋州市（北緯40.5o，東經(jīng)122.4o）M4.3級地震前，岫1井水溫測項出現(xiàn)了顯著的異常變化。該異常變化過程為：震前，7月12日開始岫1井水溫數(shù)據(jù)出現(xiàn)測值突降現(xiàn)象，7月15日降到最低20.5077oC，之后數(shù)據(jù)呈緩慢攀升，4日（地震當(dāng)天）數(shù)據(jù)測值20.5083oC，在上升區(qū)內(nèi)發(fā)生地震（圖5）。

通過對水溫2014年1月1日至2015年8月10日的日均值進(jìn)行去趨勢處理，消除儀器零漂之后得到一組高頻的異常數(shù)據(jù)，異常點出現(xiàn)在地震的前20天。

圖5　岫1井水溫日均值曲線圖Fig.5 Daily mean value of water temperature of No.1 well in Xiuyan

圖6　岫1井水溫日均值曲線圖Fig.6 Daily mean value of water temperature of No.1 well in Xiuyan

3.3 同以往震例對比分析

對岫1井水溫自2013年10月上升后發(fā)生在營口蓋州及周邊ML3級以上地震進(jìn)行統(tǒng)計，統(tǒng)計時間段在（2013年10月～2015年9月）結(jié)果發(fā)現(xiàn)在此段時間內(nèi)共發(fā)生ML3級以上地震11次（表3），顯著震群活動兩次，分別是2015年3月10日至3月23日營口市蓋州市出現(xiàn)震群活動，岫巖臺記錄地震8次，最大3月22日ML3.0級；2015年8月19日至8月29日，營口市蓋州市出現(xiàn)震群活動，岫巖臺記錄地震9次，最大8月20日ML3.3級地震。

圖5～圖16對岫1井水溫自2013年10月上升后發(fā)生在營口蓋州及周邊ML3級以上地震進(jìn)行分析如下：

2014年2月11日遼寧蓋州ML3.6級地震前數(shù)據(jù)分析。在地震前7天（即2014年2月4日）開始，水溫打破趨勢性下降狀態(tài)，迅速上升，比異常前上升了2.4 ‰oC（圖6）。異常顯著，信度較高，異常性質(zhì)為短臨異常。

2014年2月24日遼寧營口ML3.6級地震前數(shù)據(jù)分析。在地震前20天（即2014年2月4日）開始，水溫打破趨勢性下降狀態(tài)，迅速上升，比異常前上升了2.3 ‰oC（圖7）。異常顯著，信度較高，異常性質(zhì)為短臨異常。

2014年3月26日遼寧營口ML3.7級地震前數(shù)據(jù)分析。在地震前16天（即2014年3月10日）開始，水溫打破趨勢性下降狀態(tài)，迅速上升，比異常前上升了1.7‰oC（圖8）。異常顯著，信度較高，異常性質(zhì)為短臨異常。

圖7　岫1井水溫日均值曲線圖Fig.7 Daily mean value of water temperature of No.1 Well in Xiuyan

圖8　岫1井水溫日值數(shù)據(jù)變化曲線圖Fig.8 Water temperature data curve of No.1 Well in Xiuyan

2014年4月18日遼寧蓋州ML3.7級地震前數(shù)據(jù)分析。在地震前18天（即2014年3月31日）開始，水溫打破趨勢性下降狀態(tài)，迅速上升，比異常前上升了1.8‰oC（圖9）。異常顯著，信度較高，異常性質(zhì)為短臨異常。

2014年5月27日吉林前郭ML4.1級地震前數(shù)據(jù)分析。在地震前14天（即2014年5月13日）開始，水溫打破趨勢性下降狀態(tài)，迅速上升，在相對高值段發(fā)生地震，比異常前上升了1.9 ‰oC（圖10）。異常顯著，信度較高，異常性質(zhì)為短臨異常。

圖9　岫1井水溫日值數(shù)據(jù)變化曲線圖Fig.9 Water temperature data curve of No.1 Well in Xiuyan

圖10　岫1井水溫日值數(shù)據(jù)變化曲線圖Fig.10 Water temperature data curve of No.1 Well in Xiuyan

2014年6月26日遼寧蓋州ML4.1級地震前數(shù)據(jù)分析。在地震前15 天（即2014年6月11日）開始，水溫打破趨勢性下降狀態(tài)，迅速上升，比異常前上升了1.2 ‰oC（圖11）。異常顯著，信度較高，異常性質(zhì)為短臨異常。

2014年8月22日遼寧蓋州ML4.3級地震前數(shù)據(jù)分析。在地震前12 天（即2014年8月10日）開始，水溫打破趨勢性下降狀態(tài)，迅速上升，比異常前上升了1.6 ‰ C（圖12）。異常顯著，信度較高，異常性質(zhì)為短臨異常。

2015年2月9日吉林乾安M4.3級地震前數(shù)據(jù)分析。在地震前26 天（即2015年1月16日）開始，水溫打破趨勢性下降狀態(tài)，迅速上升，比異常前上升了0.5 ‰oC（圖13）。異常顯著，信度較高，異常性質(zhì)為短臨異常。

2015年3月10日至3月23日營口市蓋州市震群活動地震前數(shù)據(jù)分析。在地震前14天（即2015年2月26日）開始，地?zé)岽蚱葡鄬Ω咧挡▌訝顟B(tài)，迅速下降，到2月26日達(dá)到20.5077oC，水溫打破趨勢性下降狀態(tài)，迅速上升，比異常前上升了4.1 ‰oC（圖14）。異常顯著，信度較高，異常性質(zhì)為短臨異常。

2015年8月19日至8月29日，營口市蓋州市出現(xiàn)震群活動，在地震前14天（即2015年8月5日）開始，水溫在相對高值上升的背景下緩慢下降，最低點值20.5072oC，水溫打破趨勢性下降狀態(tài)，迅速上升，比異常前上升了2.4 ‰oC。（圖15）。異常也較顯著，與地震的對應(yīng)關(guān)系也較好。地震發(fā)生后上升。

圖11　岫1井水溫日值數(shù)據(jù)變化曲線圖Fig.11 Water temperature data curve of No.1 Well in Xiuyan

圖12　岫1井水溫日值數(shù)據(jù)變化曲線圖Fig.12 Water temperature data curve of No.1 Well in Xiuyan

圖13　岫1井水溫日均值曲線圖Fig.13 Daily mean value of water temperature of No.1 Well in Xiuyan

圖14　岫1井水溫日均值曲線圖Fig.14 Daily mean value of water temperature of No.1 Well in Xiuyan

1999年11月29日遼寧岫巖MS5.6級地震前數(shù)據(jù)分析。在地震前3 天（即1999年11月26日）開始，水溫打破趨勢性下降狀態(tài)，迅速上升，比異常前上升了6.8‰oC。（圖16）。異常顯著，信度較高，異常性質(zhì)為短臨異常。雖然異常屬性為場兆，但異常與地震的對應(yīng)關(guān)系較為明確。

2008年5月12日四川汶川MS8.0級地震前數(shù)據(jù)分析。在地震前水溫趨勢下降，在地震前16天（即2008年4月26日）開始，水溫打破趨勢性下降狀態(tài)，迅速突升，比異常前上升了8.1 ‰oC，是正常日變幅的10倍（圖17）。異常顯著，信度較高，異常性質(zhì)為短臨異常。雖然異常屬性為場兆，但異常與地震的對應(yīng)關(guān)系較為明確。

圖15　岫1井水溫日均值曲線圖Fig.15 Daily mean value of water temperature of No.1 Well in Xiuyan

圖16　岫1井水溫日值數(shù)據(jù)變化曲線圖Fig.16 Water temperature data curve of No.1 Well in Xiuyan

圖17　岫1井水溫日值數(shù)據(jù)變化曲線圖Fig.17 Water temperature data curve of No.1 Well in Xiuyan

13次地震發(fā)生在營口市蓋州市9次，吉林2次，其它2次。13次地震異常出現(xiàn)距地震發(fā)生7—26 天左右，雖然震中距不一，但異常表現(xiàn)形態(tài)相似，對應(yīng)地震效果明顯，同為突升型，震前背景值穩(wěn)定，異常清晰、可辨，信度較高。2015年9月水溫測值上升與8月下旬岫巖地區(qū)強降水達(dá)66mm有關(guān)。表3列舉出13次地震前異常與地震三要素之間的關(guān)系。

4 結(jié)論

綜合分析，可得出以下幾點認(rèn)識：

（1）岫1井水溫多年的年動態(tài)以緩降與平穩(wěn)為特征，這樣的正常動態(tài)有利于地震前兆的識別；

（2）岫1井水溫異常對應(yīng)13次地震，異常形態(tài)表現(xiàn)出臨震上升型異常動態(tài)特征。異常形態(tài)分為上升期和高值平穩(wěn)期，震前水溫上升，震后水溫數(shù)據(jù)高值波動，異常出現(xiàn)在震前7-26天。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)岫1井水溫異常對應(yīng)營口市蓋州市地震活動明顯。

（3）岫1井水溫在2013年9月出現(xiàn)水溫測值升高異常，2013年10月上升異常結(jié)束后，至今數(shù)據(jù)仍處于穩(wěn)定狀態(tài)，變幅在正常范圍內(nèi)。現(xiàn)已持續(xù)23個月，營口市蓋州市M4.3級地震發(fā)生在岫1井水溫高值波動穩(wěn)定狀態(tài)中的下降上升段，水溫上升異常幅度較大是否映震中等強度或更大地震有待進(jìn)一步驗證，做好跟蹤監(jiān)測工作，是當(dāng)前和今后的重要工作。對1999年11月29日岫巖5.6級地震， 2008年5月12日四川汶川MS8.9級地震進(jìn)行分析，充分驗證了岫1井水溫對遼南老震區(qū)地震有較好的反應(yīng)，對應(yīng)上千公里的遠(yuǎn)震效果顯著，對震情跟蹤分析研究有重大意義。

表3　岫1井水溫異常（上升型）對應(yīng)地震一覽表

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GAIZHOU CITY YINGKOU M4.3 XIU 1 WELL WATER， BEFORE THE EARTHQUAKE ANOMALY ANALYSIS

WANG Feng-qin ，WANG Jiu-ming ，BAI Ming-chong，SHEN Yuan-hong，WANG Bo
（Xiuyan Seismological Bureau， Liaoning Xiuyan 114300，China）

Abstract：Xiu 1 well water temperature on January 1， 1997 to September 15， 2015， the paper analyses the data， found on August 4， 2015， Yingkou M4.3， gaizhou has a significant anomaly before the earthquake.Comprehensive analysis， Xiu 1， temperature short-term precursory anomalies and anomalies，similar to the previous example.

Key words：No.1 well in Xiuyan； water temperature anomalies； earthquake

中圖分類號：P315

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI:10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.02.011

文章編號：1674-8565（2016）02-0065-07

收稿日期：2015-12-26

修訂日期：2016-04-25

作者簡介：王鳳琴（1976-），女，遼寧省岫巖縣人，工程師，現(xiàn)主要從事地震監(jiān)測和震害防御工作。E-mail： xydzj2008@126.com