地震地下流體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與地震預(yù)測(cè)研究

張文蕾 楊奕 翁騁

摘 要：地震地下流體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是實(shí)現(xiàn)地震早期發(fā)現(xiàn)與預(yù)警的主要技術(shù)，我國(guó)在這一領(lǐng)域中已經(jīng)有了幾十年的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，當(dāng) 前對(duì)于地下流體的監(jiān)測(cè)能力與技術(shù)水平已經(jīng)較為突出。對(duì)此，為了更好地提高相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，本文詳細(xì)分析地震地下流體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)與地震預(yù)測(cè)的現(xiàn)狀以及發(fā)展。

關(guān)鍵詞：地震 地下流體 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 預(yù)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：P315.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）02（a）-0022-02

地下流體主要是在在干底殼巖層孔隙當(dāng)中的水、氣、油等流動(dòng)性的物質(zhì)，因?yàn)榈卣疬^(guò)程中會(huì)對(duì)地下流體形成明顯的影響，所以，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地下流體也是預(yù)警地震的有效途徑之一，當(dāng)前相關(guān)技術(shù)已經(jīng)可以對(duì)流體的物理、化學(xué)性質(zhì)以及動(dòng)態(tài)性的特征等實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。地下流體作為地殼當(dāng)中最為活躍的部分，其能夠有效體現(xiàn)出地下深處對(duì)策巖體物理情況，同時(shí)實(shí)現(xiàn)變化與物質(zhì)遷移的目的。

1 地震地下流體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與地震預(yù)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 觀(guān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)的現(xiàn)狀

我國(guó)的水位臺(tái)網(wǎng)于1979年開(kāi)始建設(shè)，這一臺(tái)網(wǎng)是通過(guò)國(guó)家的專(zhuān)業(yè)性井網(wǎng)、地方群檢測(cè)性井網(wǎng)構(gòu)建而成。井網(wǎng)的每一個(gè)井分布在我國(guó)各個(gè)省市地區(qū)中，覆蓋了約30%的國(guó)土面積[1]。我國(guó)的井網(wǎng)主要是分布在地震活躍帶以及斷裂帶等位置上。井網(wǎng)的井孔一半在于斷裂帶上或斷裂帶的端點(diǎn)位置。井網(wǎng)的井孔觀(guān)測(cè)在含水層方面具備較強(qiáng)的封閉性能，所以很少受到外界的干擾，信息傳遞的穩(wěn)定性與及時(shí)性比較強(qiáng)。觀(guān)測(cè)的含水層一般承壓為96.8%，井網(wǎng)的井孔直徑約為200mm，過(guò)水段大多數(shù)為裸孔。

1.2 觀(guān)測(cè)項(xiàng)目的現(xiàn)狀

地震的地下流體觀(guān)測(cè)內(nèi)容主要包含流體的物理動(dòng)態(tài)、化學(xué)動(dòng)態(tài)、地?zé)釀?dòng)態(tài)、斷層土壤氣動(dòng)態(tài)以及油氣井動(dòng)態(tài)。當(dāng)前地下流體的物理動(dòng)態(tài)檢測(cè)主要是包含水位、油氣水壓力、井流量、水文以及氣壓等；化學(xué)動(dòng)態(tài)主要是可以分為4個(gè)方面，也就是氣體觀(guān)測(cè)、水質(zhì)觀(guān)測(cè)、氡及輔助觀(guān)測(cè)以及其他觀(guān)測(cè)；地?zé)嵊^(guān)測(cè)主要是觀(guān)測(cè)深井的溫度、溫度解題、淺層的溫度、泉水溫度以及大氣地表溫度等；斷層氣的觀(guān)測(cè)項(xiàng)目主要是以Hg、Rn、He、H2、CH4、CO2、O2、N2等為主；油氣井的動(dòng)態(tài)觀(guān)測(cè)主要是以氣流量、產(chǎn)油量、含水量、油氣比、關(guān)井壓力等為主。

1.3 觀(guān)測(cè)儀器

目前我國(guó)可用于地震地下流體觀(guān)測(cè)的設(shè)備儀器非常多[2]。水位觀(guān)測(cè)儀器，這一種主要是用于當(dāng)前地震地下流體物理動(dòng)態(tài)檢測(cè)中，其典型的設(shè)備有機(jī)械式水位儀、機(jī)電式水位儀、電子式水位儀。當(dāng)前我國(guó)的地下流體水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備都是自主研發(fā)與生產(chǎn)，在水位分辨率以及跟著宮速度方面能夠滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)檢測(cè)的需求，但是大多數(shù)都存在走時(shí)誤差的問(wèn)題；流量觀(guān)測(cè)儀器。當(dāng)前設(shè)備主要有CWD-40型、TDL-M型、CZ-1002型以及XSF-4型；放射性氡測(cè)量?jī)x器。氡是我國(guó)地下流體水化學(xué)觀(guān)測(cè)的重要項(xiàng)目之一，我國(guó)相關(guān)觀(guān)測(cè)臺(tái)就有700多臺(tái)，同時(shí)FD-125、FD-105是主要的觀(guān)測(cè)設(shè)備，同時(shí)均屬于人工測(cè)量并讀數(shù)。連續(xù)性自動(dòng)化記錄觀(guān)測(cè)氡儀器有FD-128自動(dòng)型、JZD-1自動(dòng)型、LN-3綜合型、SD-1雙道自動(dòng)型；水質(zhì)成分的觀(guān)測(cè)主要是采用常規(guī)化學(xué)分析法與室內(nèi)測(cè)定方式實(shí)現(xiàn)，常用的儀器有721型分光光度計(jì)與DDS-11A型，近些年、隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，SP9-800型原子吸收光譜儀的應(yīng)用也在不斷普及；溫度傳感器。溫度傳感器主要是以石英溫度傳感器和金屬電阻溫度計(jì)為主。金屬電阻溫度計(jì)具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性，因?yàn)檫@一儀器設(shè)備在地震系統(tǒng)當(dāng)中主要是用于洞體氣溫的測(cè)量，所以量程相對(duì)比較小。而石英溫度傳感器則是借助石英晶體諧振頻率，會(huì)隨著溫度的改變特性制作成為測(cè)溫的傳感器，因?yàn)槭⒈旧砭邆漭^強(qiáng)的靈敏度以及較強(qiáng)的穩(wěn)定性，所以具備較為理想的重復(fù)性使用價(jià)值。

2 地震地下流體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與地震預(yù)測(cè)未來(lái)展望

在今后，希望可以借助技術(shù)的改進(jìn)促使地震地下流體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)地下水物理、化學(xué)動(dòng)態(tài)、地?zé)崆д滓约皵鄬託獾榷喾矫娴挠^(guān)測(cè)目標(biāo)，從而為我國(guó)的地震地下流體綜合檢測(cè)提供有力的數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)提高觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性與穩(wěn)定性。另外，需要更好地落實(shí)重點(diǎn)監(jiān)視區(qū)域的干禮方式，例如：西部以7級(jí)、東部以6級(jí)、首都范圍內(nèi)以5級(jí)，從而更好地實(shí)現(xiàn)地震預(yù)測(cè)工作效益，為地震的地下流體研究提供技術(shù)支撐。在今后地下流體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)需要持續(xù)性?xún)?yōu)化，可以從以下幾點(diǎn)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化工作，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)期性目的。

2.1 構(gòu)建多層次性監(jiān)測(cè)體系

地下流體的檢測(cè)應(yīng)當(dāng)為一個(gè)整體性系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多方法、多項(xiàng)目的綜合性?xún)?yōu)化調(diào)節(jié)，并強(qiáng)調(diào)綜合性的觀(guān)測(cè)，這樣的改進(jìn)不僅是提升單井的使用率，同時(shí)也是對(duì)地震地下流體的科學(xué)發(fā)展與預(yù)警效能實(shí)現(xiàn)提升作用。地下流體的觀(guān)測(cè)臺(tái)任務(wù)應(yīng)當(dāng)是以綜合觀(guān)測(cè)為主，并參與地震預(yù)警多領(lǐng)域多學(xué)科的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)基本臺(tái)以下的臺(tái)站技術(shù)輔導(dǎo)性作用。另外，還需要加強(qiáng)傳輸臺(tái)網(wǎng)的建設(shè)工作。地下流體的預(yù)測(cè)信息在短臨預(yù)報(bào)當(dāng)中的優(yōu)勢(shì)非常突出，對(duì)地震案例的研究也證實(shí)了這一點(diǎn)，但是使用的資料用于地震預(yù)警方面的量并不多，其主要原因在于觀(guān)測(cè)資料的傳遞、產(chǎn)出以及使用所需要的時(shí)間周期過(guò)長(zhǎng)。對(duì)此，在今后工作中需要不斷地建設(shè)與完善區(qū)域性的傳輸臺(tái)網(wǎng)建設(shè)工作，從而確保地震監(jiān)測(cè)信息的使用價(jià)值。

2.2 優(yōu)化地震觀(guān)測(cè)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息捕捉

近些年地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)實(shí)踐工作中證明了地震預(yù)測(cè)的技術(shù)突破在于理論與技術(shù)兩個(gè)方面，同時(shí)在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天突破空間仍然較大。當(dāng)前，美國(guó)、日本以及中亞諸國(guó)均各自實(shí)行了地震預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)室，并開(kāi)創(chuàng)了關(guān)于地下流體的檢測(cè)工作。他們所采用的布網(wǎng)一般都是以地震前兆為目標(biāo)，雖然目前還沒(méi)有大量的實(shí)踐成果，但是在布網(wǎng)思路方面可以參考借鑒。我國(guó)要想強(qiáng)化觀(guān)測(cè)網(wǎng)的建設(shè)質(zhì)量，其關(guān)鍵在于建設(shè)網(wǎng)對(duì)于未來(lái)地震危害性的評(píng)估能力，對(duì)于可能發(fā)生的地震在強(qiáng)度、地點(diǎn)、類(lèi)型方面的準(zhǔn)確判斷，同時(shí)對(duì)地震的孕育過(guò)程實(shí)行前兆場(chǎng)、演化改變等方面的檢測(cè)。其次，需要采取理論性模式指導(dǎo)，有針對(duì)性地開(kāi)展布網(wǎng)工作，可以根據(jù)觀(guān)測(cè)項(xiàng)目配套相應(yīng)的多檢測(cè)項(xiàng)目的綜合觀(guān)測(cè)與淺、中、深多層次的立體化觀(guān)測(cè)，對(duì)于條件允許的可以對(duì)地殼形變、地電、地磁等實(shí)行對(duì)比觀(guān)測(cè)，從而最大程度地獲取地震預(yù)測(cè)信息，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、及時(shí)的地震預(yù)測(cè)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文詳細(xì)分析地震地下流體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與地震預(yù)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀，同時(shí)明確提出關(guān)于地下流體的觀(guān)測(cè)在地震預(yù)測(cè)方面的應(yīng)用價(jià)值。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，在今后工作中需要不斷地改進(jìn)與創(chuàng)新監(jiān)測(cè)技術(shù)，從而最大程度地降低地震的危害性，強(qiáng)化社會(huì)建設(shè)穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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