廣西浦北寨圩水井變混異常核實與分析

莫佩嬋，文 翔，聶冠軍，周 斌

（廣西壯族自治區(qū)地震局，南寧 530022）

廣西浦北寨圩水井變混異常核實與分析

莫佩嬋，文 翔，聶冠軍，周 斌

（廣西壯族自治區(qū)地震局，南寧 530022）

2016年12月8日廣西浦北縣寨圩鎮(zhèn)民用井出現(xiàn)井水變混異常，鑒于1958年9月25日廣西靈山MS5.8級地震前該水井也出現(xiàn)過類似現(xiàn)象，對此廣西地震局高度重視，12月8日派出工作組趕赴現(xiàn)場對異常調(diào)查核實。通過對該異常點進行現(xiàn)場勘查與調(diào)研，取樣分析井水水質(zhì)、氣體等指標(biāo)，并結(jié)合以異常點為中心開展的流動重力加密觀測結(jié)果，綜合分析認(rèn)為水井異常與圍巖裂隙發(fā)育、大氣降雨及火燒山林有關(guān)，非地震前兆異常。此項工作成果可為今后地震異常核實提供借鑒與參考。

井水渾濁；水氡；多組分氣體；流動重力；異常核實

0 前言

地下水上升、下降、變混、冒泡等宏觀異常的出現(xiàn)，在一定程度上提供了構(gòu)造活動、地殼應(yīng)力應(yīng)變、熱力活動等地殼運動信息。但隨著社會快速發(fā)展、人類活動頻繁以及自然環(huán)境變化，對地震前兆觀測和判斷造成很大影響和干擾。目前，開展前兆異常調(diào)查落實、識別并排除非構(gòu)造因素干擾，有效地捕捉地震前兆信息，已成為地震預(yù)報工作一個重要組成部分，對防震減災(zāi)、震情監(jiān)視和短臨跟蹤工作具有十分重要的意義。

2016年12月8日廣西浦北縣寨圩鎮(zhèn)水井出現(xiàn)井水宏觀變混異?，F(xiàn)象，鑒于1958年9月25日欽州市靈山縣發(fā)生MS5.8地震前該水井也曾出現(xiàn)混濁，對此廣西地震局高度重視，12月8日派出工作組趕赴現(xiàn)場對異常調(diào)查核實。此次調(diào)查使用電子PH值計、多組份氣體觀測、水氡測試、區(qū)域流動重力加密觀測等多種宏、微異常核實方法，為今后地下流體異常核實提供借鑒。

1 概況

1.1 水井異常

2016年12月8日浦北縣寨圩鎮(zhèn)竹較村委大務(wù)村8隊屋背嶺半山坡的三口水井同時出現(xiàn)井水變混異常現(xiàn)象，三口水井占地面積約20 m2，相互間距1 m，呈三角形展布（圖1a）。其中一口為方形老井，成井約50多年，其長2 m、寬1.5 m、深2.5 m；另兩口為圓形井，成井約20余年，直徑1 m，深1.8 m。經(jīng)現(xiàn)場勘查，方形井離山體稍遠(yuǎn)，井水呈泥黃色；圓形井離山體稍近，井水呈棕褐色；三口井水均無異味及翻泡現(xiàn)象（圖1b、1c、 1d）。

1.2 地質(zhì)地貌

異常水井所處的浦北縣位于廣西南部，欽州市東北部。浦北縣地形地貌以丘陵為主，境內(nèi)地勢中部高，南、北低；全境出露晚二疊、早三疊紀(jì)的花崗巖巖體，又稱浦北巖體，在其西部和北部，零星發(fā)育泥盆系和石炭系的灰?guī)r、砂巖和砂泥巖，為浦北巖體的圍巖。浦北縣境內(nèi)主要發(fā)育有北東向的防城-靈山斷裂帶、北西向巴馬-博白斷裂帶和近南北向的浦北斷裂（圖2）。浦北巖體的分布走向主要受北東向的防城-靈山斷裂帶控制，同時浦北巖體被北西向的巴馬-博白斷裂帶切割，沿巴馬-博白斷裂帶的分支斷裂形成一系列北西向的線性谷地[1]。

圖1 異常水井（圖a為三口井位置全景，圖b、c、d為各井內(nèi)狀況）Fig.1 Abnormal Wells （figure a is the whole scene of three wells location， figure b， c， d are borehole conditions for the three wells）

圖2 浦北地區(qū)構(gòu)造地質(zhì)圖Fig.2 Tectonic geological map of the Pubei Region

1.3 地震活動

異常水井所處的欽州地區(qū)地震活動相對活躍[2-3]。1936年4月1日靈山MS63/4地震、1958年9月25日靈山MS5.8地震均發(fā)生在NNE向防城-靈山斷裂帶上，兩次地震震中與此次異常點所處的寨圩鎮(zhèn)相距約30 km（圖3）。自1970年有區(qū)域地震臺網(wǎng)觀測以來，欽州地區(qū)共記錄到138次ML2.0以上地震，最近一次地震為2016年12月19日浦北縣三合鎮(zhèn)ML2.4地震，地震發(fā)生時震中地區(qū)震感明顯，此次地震震中距異常點約35 km，異常點周邊無明顯震感。

圖3 異常水井周邊地震分布Fig.3 Earthquake distribution map around the abnormal well

2 現(xiàn)場核實

此次現(xiàn)場調(diào)查核實開展了第8隊異常水井及其鄰近第9隊、10隊水井的水樣采集、氣體測試、環(huán)境及氣象因素調(diào)查等工作（圖4）。在完成現(xiàn)場核實工作后，廣西地震局繼而開展了以異常點為中心，半徑約150 km范圍的區(qū)域流動重力加密觀測，綜合把握區(qū)域重力場調(diào)整變化狀態(tài)，密切跟蹤震情趨勢。

圖4 第8隊、第9隊、第10隊水井位置示意圖Fig.4 The locations of the wells belonging to team 8,9 and 10

2.1 水質(zhì)檢測

大務(wù)村8隊、9隊、10隊水井的位置依次位于山腰、山腳、山谷。從表1可知，所測水樣PH值約6.48～6.78，屬于一般地表水正常酸堿度范圍；井水氡值在60～115 Bq/L之間，結(jié)合前人研究成果表明[4-5]，我國大部分井水氡含量相差很大，在幾個至幾千個Bq/L之間，對比可知大務(wù)村水井水氡含量不高，應(yīng)屬于淺層地表水。而且，此次檢測結(jié)果反映出水井位置越低，水氡值越高的現(xiàn)象；其中第8隊方井和兩個圓井高程相當(dāng)，水氡值相近，約為60～64 Bq/L，而位于山腳的第9隊方井與位于山谷的第10隊方井水氡值較高，分別為72 Bq/L與115 Bq/L。結(jié)合地形初步分析認(rèn)為：從山腰到谷地地表水聚集度愈來愈大，水溫逐步升高，造成游離氡在其中的含量也愈來愈大。

表1 水質(zhì)檢測結(jié)果Table 1 Water quality test results

2.2 氣體檢測

從大務(wù)村8隊、9隊、10隊水井口收集到的氣體通過檢測，各成份如表2所示。井口氣體主要成份為O2，含有少量CH4，而H2S與H2的含量甚微，說明各水井中不存在地殼深部氣體逸出

表2 氣體檢測結(jié)果Table 2 Gas test results

2.3 流動重力觀測

此次流動重力加密觀測以異常點為中心，半徑約150 km區(qū)域范圍，觀測采用兩臺高精度CG-5型重力儀，于2017年1月完成觀測任務(wù)。資料平差考慮到測網(wǎng)內(nèi)北海、梧州絕對重力點點位穩(wěn)定，外界干擾影響小，且有高精度絕對觀測值，有利于提取監(jiān)測區(qū)域內(nèi)可靠的重力變化信息，因此計算時采用北海、梧州絕對重力點為起算點的經(jīng)典平差計算方法；平差處理之前進行了一次項、固體潮及零漂改正等處理，重力觀測資料的點值平均精度在4.6×10-8m·s-2左右，反映本文使用的觀測資料及其處理結(jié)果可靠。

為分析研究區(qū)較長時段的區(qū)域重力場累積變化特征，本文以2017年1月廣西網(wǎng)觀測資料為時間基準(zhǔn)，分別繪制各測期相對基準(zhǔn)的區(qū)域重力場累積變化動態(tài)圖像，分析圖5表明：浦北地區(qū)以西在 2014-12～2017-01及 2015-12～2017-01期間，沿北東向防城-靈山斷裂帶附近出現(xiàn)一定的重力變化梯度帶，重力變化差異約+40×10-8m·s-2，但變化范圍?。欢逸^短時段的2016-09～2017-01重力差分變化較緩，綜合分析認(rèn)為浦北地區(qū)重力變化平穩(wěn)。

圖5 浦北周邊地區(qū)不同時段的重力場差分動態(tài)變化圖像（單位：10-8m·s-2）Fig.5 Differential dynamic change images of gravity field at different times of the Pubei Region and its surrounding areas

2.4 環(huán)境因素

此次水井異常點位于寨圩鎮(zhèn)竹較村委大務(wù)村，該村位于防城-靈山斷裂帶上，此外附近還發(fā)育一條約4 km的北西向小斷裂（可能為巴馬-博白斷裂的次級斷裂），異常點正好處于兩條斷裂的交匯處（圖6a），水井周邊出露深灰色灰?guī)r，破碎角礫膠結(jié)明顯（圖6c）。大務(wù)村整體呈東西向分布，其南側(cè)為花崗巖矮山，防城-靈山斷裂沿山腳線發(fā)育；其北側(cè)為線性谷地，該谷地東高西低，水源充沛，形成自東向西流淌的水系。異常水井位于該村南側(cè)矮山的一處北西走向的山坳中，通過走訪調(diào)查，發(fā)現(xiàn)異常點周圍裂隙發(fā)育，其補給水源主要來自花崗巖矮山上的滲流水，以及周圍的地下水，兩者匯集在山坳的水井處，然后流向大務(wù)村北側(cè)的谷地。通過周邊2 km范圍環(huán)境調(diào)查未發(fā)現(xiàn)大型工程、爆破、打井、注水等人為活動。但值得注意的是，異常點后背山頂成片林木多有焦黑跡象，而中、底部植被仍為翠綠（圖6b）。據(jù)村民反映，該山頭12月5日發(fā)生大火，6日凌晨山火被撲滅，12月8日起井水變混。

2.5 氣象因素

浦北縣氣象局提供的資料顯示2016年以來浦北縣平均降雨量處于正常年變范圍，10月、11月與12月降雨量均偏少。但2016年7～11月寨圩鎮(zhèn)每月降雨量均比浦北縣月平均降雨量大70～90 mm（表3），表明寨圩鎮(zhèn)出現(xiàn)水井異常與村道路基塌陷之前降雨明顯偏高，井水異常受雨水沖刷山體影響的可能性較大。

圖6 浦北縣寨圩鎮(zhèn)竹較村委大務(wù)村周邊環(huán)境概況Fig.6 Environment profiles of the Dawu village， Zhaixu town， Pubei county， Guangxi Zhuang Autonomous Region

表3 2016年浦北縣及寨圩鎮(zhèn)降雨量一覽表Table 3 List of rainfall of Zhaixu town and Pubei county in 2016

3 結(jié)語

依據(jù)浦北縣寨圩鎮(zhèn)大務(wù)村周圍水文地質(zhì)、自然環(huán)境勘查及異常點周邊多個水井水化學(xué)檢測結(jié)果，結(jié)合浦北地區(qū)重力近期變化情況，綜合分析認(rèn)為：浦北縣寨圩鎮(zhèn)竹較村大務(wù)村委第8隊地處防城-靈山斷裂帶與巴馬-博白斷裂帶次級斷裂交匯部位，圍巖裂隙發(fā)育，地表水匯集度較大，異常水井水源來自于淺層地表水；水井變混之前幾個月，寨圩鎮(zhèn)一直有明顯的降雨，加之12月5日水井后背山體頂部大范圍的林木又遭遇大火焚燒，在一定程度上破壞了山體原有的水土平衡，導(dǎo)致水井補給水源遭到泥土的侵入。異常水井所處位置較第9隊、10隊水井更接近燒焦的山林，水井后背山體陡峭、土質(zhì)松軟，圍巖裂隙也更為發(fā)育，從而使其出現(xiàn)了井水混濁現(xiàn)象。由于該異常點所處區(qū)域位于1936年4月1日廣西靈山MS63/4地震與1958年9月25日靈山MS5.8地震震中附近，存在發(fā)生中強地震的構(gòu)造條件與歷史背景，建議欽州市地震局將該異常點及其鄰近水井列入該市宏觀異常觀測網(wǎng)絡(luò)，加強監(jiān)控，如有異常，及時上報[8-10]。

對于判定流體的深、淺部補給源研究，主要涉及物理和化學(xué)兩種手段。物理手段如用數(shù)值方法分析大氣降水和自然環(huán)境對井水位的影響[6]、通過GPS觀測揭示區(qū)域應(yīng)力狀態(tài)分析井水位異常與區(qū)域構(gòu)造活動的關(guān)系等[7]。而化學(xué)手段能夠給出地下水性質(zhì)的實際觀測值，定量地指示流體的來源和經(jīng)歷的地質(zhì)過程。其中水氡作為一種放射性元素，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，主要賦貯于地殼深部的熱液或巖石中，水體中氡的分析方法采樣方便、測試簡單，能有效地了解水源的補給情況；H2是斷層劇烈活動 “水-巖”反應(yīng)的直接產(chǎn)品，其濃度與地震活動有密切關(guān)系，多組分氣體的檢測簡單易行、直接有效。此次水井異常核實采用水氡、多組分氣體對比分析（化學(xué)手段）與流動重力網(wǎng)絡(luò)觀測（物理手段）相結(jié)合方法，從點至面對異常系統(tǒng)分析，其異常核實過程、研究依據(jù)，可作為核實工作的一個實例，對今后異常核實措施、異常性質(zhì)判別提供借鑒與參考。

致謝：本文的異常核實工作得到了欽州市地震局、浦北縣地震局及寨圩鎮(zhèn)人民政府的大力支持，在此一并致謝。

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Investigation and Analysis of a Well Water Turbidity Abnormality in Zhaixu Town,Pubei County,Guangxi Zhuang Autonomous Region

MO Peichan， WEN Xiang， NIE Guanjun， ZHOU Bin
（Guangxi Earthquake Agency，Nanning 530022， China）

A civil well water suddenly became muddy in Zhaixu town， Pubei county， Guangxi Zhuang Autonomous Region on December 8th，2016.As there had been similar phenomenon in the well before the Guangxi Lingshan MS5.8 earthquake in September 25th， 1958， the well abnormality also caused great concern.A working team had been sent to the scene to carry out investigation.Through the study of the field exploration and research of the abnormal points,sampling analysis such as well water， gas， water quality indexes， and combined with results of mobile gravity observation，the authors think the well abnormality may had related to fracture of surrounding rocks， atmospheric precipitation and forest fire， and was not seismic precursoryphenomenon.This work can provide reference for the future seismic anomaly verification.

Well water turbidity； Water radon；Multicomponent gas； Mobile gravity observation； Abnormality investigation

P315.7

A

1001-8662（2017）03-0110-07

10.13512/j.hndz.2017.03.016

莫佩嬋，文翔，聶冠軍，等.廣西浦北寨圩水井變混異常核實與分析[J].華南地震，2017，37（3）：110-116.[MO Peichan，WEN Xiang，NIE

Guanjun， et al.Investigation and Analysis of a Well Water Turbidity Abnormality in Zhaixu Town， Pubei County， Guangxi Zhuang Autonomous Region[J].South China journal of seismology，2017，37（3）：110-116.]

2017-02-10

莫佩嬋（1967-），女，工程師，主要從事地下流體數(shù)據(jù)處理與分析工作。

E-mail：rose.mpc@163.com.