水氡正常和異常動態(tài)的特征研究

李寧容　降城

摘? 要：通過分析水氡的正常與異常的動態(tài)變化，可以分析出與地震相關(guān)的關(guān)系，前兆異常變化可作為地震性質(zhì)的動態(tài)判別標(biāo)志，正常與異常的狀態(tài)有著不同點和相同點，但是兩者之間也存在一定關(guān)系的。目前在預(yù)報地震的工作，存在著如何識別水氡正常與異常動態(tài)變化的問題，會造成一定量的損失，利用水氡正常和異常變化特征研究結(jié)果可以進(jìn)一步探索未來地震異常反映規(guī)律。

關(guān)鍵詞：正常動態(tài);異常動態(tài);震兆性質(zhì)

中圖分類號：P315.72? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）23-0064-02

Abstract： Through the analysis of the normal and abnormal dynamic changes of radon in water， the relationship between radon and earthquakes can be analyzed. The precursory anomaly can be used as a dynamic discrimination sign of seismic properties， and there are differences and similarities between normal and abnormal states， but there is also a certain relationship between the two. At present， in the work of earthquake prediction， there is the problem of how to identify the normal and abnormal dynamic changes of water radon， which will cause a certain amount of loss. The reflection law of future earthquake anomalies can be further explored by using the research results of the characteristics of normal and abnormal changes of water radon.

Keywords： normal dynamic; abnormal dynamic; earthquake precursory property

引言

在地震的多發(fā)地帶，地下的流體動態(tài)可以分為正常動態(tài)和異常動態(tài)兩大類。一般來說，正常動態(tài)是在沒有地震的情況下地球外部人為作用引起的變化，這種變化是正常的，不會產(chǎn)生地震，因此，是一種比較安全的動態(tài)形勢。異常動態(tài)又叫震兆異常，它是與地震有關(guān)，是孕育地震的一種活動形態(tài)。震兆異常預(yù)示著可能有地震的發(fā)生，目前來說，通過水氡變化來預(yù)測地震是主要的手段之一。但是以現(xiàn)有的技術(shù)如何區(qū)分正常動態(tài)與異常動態(tài)是一大難點，并且在實際操作中很容易把正常動態(tài)和異常動態(tài)混淆，做出錯誤的決策。從大量的事實和資料表明來看，關(guān)于地下的水氡的正常和異常并不是沒有一點聯(lián)系的，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，水氡的正常和異常兩種形態(tài)是有著一些關(guān)系的，不一定要分開討論。通過對地震的正常動態(tài)和異常動態(tài)分析，可以獲得有關(guān)前兆異常的信息，為地震災(zāi)情提供判斷依據(jù)。

1 水氡正常動態(tài)特征及其影響因素分析

從長期觀測水氡變化的情況來看，對于水氡的正常動態(tài)變化類型可以分為多種類型，年變化類型、多年變化類型還有季節(jié)性的短期變化類型。在分析水氡正常動態(tài)的變化特點時，通常是采用變化曲線來顯示年變化的特點，并且在分析過程中可以采用相關(guān)距平分析法獲得水氡在幾年甚至幾十年間的均值資料，得到年動態(tài)變化曲線，通過觀察曲線的變化趨勢可以發(fā)現(xiàn)水氡在哪幾個月份是上升的，在哪幾個月份是下降的，變化的幅度和大小也可以通過變化曲線觀察出來。對于水氡正常動態(tài)的影響因素分析時，可以重點關(guān)注氣溫流量和降水量的影響。一般情況下，在一個水文年內(nèi)，不同時期的主要影響因素是不同的，根據(jù)變化因素可以分為氣溫影響期和降水-徑流影響期兩大類。對于氣溫影響期，可以根據(jù)所得的變化曲線分析在一年內(nèi)的某些月份，隨著氣溫的升高，水氡的變化趨勢，兩者之間有著密切的聯(lián)系。一般來說，氣溫逐漸升高時，水氡的含量也是隨之上升的。同時，也可以分析水氡的變化與流量的關(guān)系，以目前的資料得知，水氡變化與流量關(guān)系是不大的。水氡的上升速率跟氣溫的上升速率是同步的，據(jù)研究和查閱資料所知，氣溫對水氡值的變化影響是很大的，它主要是通過水汽對流的作用對水氡值的變化有一定的影響，并且?guī)r層的地表溫度以及氣流的上下流動會改變水氡的觀測值。

水氡會隨著降水流量的改變而出現(xiàn)相應(yīng)的變化，并且不同年份的水氡變化特點也會出現(xiàn)一定差異。降水量持續(xù)增加，水氡值會出現(xiàn)一些下降的狀況，水氡的下降是由于降水量的增加而淡化導(dǎo)致的。同時，當(dāng)降水量累積到一定的值時，雨水可以通過滲透混合引發(fā)水氡值的改變，水氡濃度的減小與雨季之后水量的規(guī)律變化有關(guān)，當(dāng)水量逐漸減少時，水氡則會開始回升，水氡的系數(shù)與水的混合比是有一定聯(lián)系的。從地下水的循環(huán)程度來看，水的流量與水氡的含量并不會呈現(xiàn)一致性，在水的流量下降時會產(chǎn)生水氡值的上升。在某些地區(qū)會出現(xiàn)異常的情況，在多次降雨之后，水量的增加會使水氡值出現(xiàn)明顯的變化，水氡值下降之后，降水的量開始減少。一方面是溶濾的引領(lǐng)作用，將水經(jīng)過滲透到地下水的過程中，溶解了巖石中的氣氡，從而導(dǎo)致水氡突發(fā)性的上升;其次，另外一個方面是水會使水位抬升，使水氡的含量增加。由此可知，降水可以引起水氡含量的突然增加和突然減少這兩種動態(tài)變化形式，但水氡發(fā)生何種變化，與近些年來的降水量大小有著密切的關(guān)系。從研究資料可以發(fā)現(xiàn)，水氡的變化與水的流量關(guān)系非常密切，水氡值隨著流量的增加而逐漸變大，但是在某些年份也會出現(xiàn)異常的情況，水氡的年均值大小不完全取決于水的流量大小，與前幾年的水的流量也有一定的聯(lián)系，并不是單一的關(guān)系。

2 水氡異常動態(tài)特征分析

2.1 水氡前兆異常的提取

觀察法是地震觀測的一個常用的科學(xué)手段，在地震預(yù)報的前期，對于前兆異常的認(rèn)定和提取主要是靠觀察者的經(jīng)驗，并且現(xiàn)在并未形成可靠完整的觀點和理論。有資料顯示，水氡異常的警戒線是27.0Bq/L和20.0Bq/L，一般來說，在不同的時間和不同的地點，水氡的正常背景值會隨著時間的不同而發(fā)生改變。因此，從經(jīng)驗得知的警戒線是不能適用于所有的情況，警戒線可以分為不同的時期。據(jù)判定，水氡出現(xiàn)的異常變化都是跟時間有著密切的關(guān)系，水氡的異常變化與開始的時間和結(jié)束的時間并不能根據(jù)年均值曲線找出相應(yīng)的聯(lián)系。因此，對于水氡前兆異常的理解必須采用改進(jìn)從屬函數(shù)法來提取異常，此方法是通過計算水氡月均值的滑動平均值，進(jìn)而壓制年變化和短期變化。其次，通過計算曲線的異常變化值來分析水氡函數(shù)變化的具體內(nèi)容?？梢?，水氡中異常變化的特點是有一定聯(lián)系的，其實質(zhì)上是在地震期間發(fā)生的強(qiáng)震和中強(qiáng)震的次數(shù)不是一致的。

2.2 水氡前兆異常的動態(tài)特點

水氡前兆異常的動態(tài)特點主要有三個大類，首先是破年變，根據(jù)相關(guān)資料的查閱和觀測數(shù)據(jù)分析得知，水氡的異常動態(tài)與正常是一樣的，但是在特殊情況下也存在一定的年變化。不過，根據(jù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析可知，異常的年變幅度并不是很大。例如，在1998年河北發(fā)生地震前，在1996年和1997年的水氡監(jiān)測中，發(fā)現(xiàn)了異?，F(xiàn)象，但是在隨后的一年里，水氡出現(xiàn)了下降的異常。因此，可知破年變這一特點是存在的，不同年份的水氡月均值變化是具有重要的參考標(biāo)準(zhǔn)的，在1998年的河北地震時，1995年為水氡的正常年份，但在隨后的一年中出現(xiàn)了中期異常變化，通過年變化和月均值變化可以看年變化的幅度顯著增大，但是年變化的曲線和正常年份的曲線是相似的。同時，在發(fā)生地震的前一年，水氡的變化形態(tài)與正常年份的1999年也是相似的，但是在1997年的十月份之后，水氡的現(xiàn)象發(fā)生了下降，這種變化就是中短期異常變化。

第二個特點是相關(guān)關(guān)系的改變，作為地震的水氡前兆，它與正常年份相比時，水氡與氣溫、流量的相關(guān)關(guān)系會存在相應(yīng)的改變，改變的幅度大小與年份和地震的強(qiáng)度大小有關(guān)。同樣，以1998年的河北地震為例，在地震發(fā)生前，水氡的中期異常開始于1996年的四月份，這個時候，水氣溫對水氡的影響系數(shù)是0.92左右，氣溫對水中的影響系數(shù)顯然大于1999年的及正常的0.25。同時，考慮到在雨季之后，水氡的值會高于正常年份的同時期，通過分析水氡的平均值與流量的關(guān)系，可以知道，在地震發(fā)生之前的1996年水氡與流量的關(guān)系發(fā)生明顯的改變，也就是長期的水氡與流量的關(guān)系，相比于正常年份偏離的過多。這在其他地震的研究中，也發(fā)現(xiàn)了此類特點，水氡與氣溫、流量的相關(guān)關(guān)系顯著改變是一個事實。根據(jù)多項地震資料的研究發(fā)現(xiàn)，水氡異常除了受氣溫、流量、水的影響之外，還與地殼的構(gòu)造活動等相關(guān)，是在多種因素共同綜合作用的影響下產(chǎn)生的，異常變化不是單一的因素。

第三個是多年周期性，水氡異常的發(fā)生時間具有周期性，一般來說周期性的時間大約是八年，有關(guān)資料顯示和調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在水氡的從屬函數(shù)中異常的間隔可以發(fā)現(xiàn)。異常的周期性很明顯，根據(jù)多項的水氡異常變化記錄發(fā)現(xiàn)。異常具有破年變、相關(guān)關(guān)系改變及多年周期性的特點;水氡異常的產(chǎn)生與氣溫、流量和降水因素有關(guān)，更與巖石應(yīng)力-應(yīng)變、地殼構(gòu)造活動等有關(guān)。

3 結(jié)束語

水氡的正常與異常的動態(tài)變化特征，兩者的相同點有兩點，在年變化特點上是相同的，異常動態(tài)與正常動態(tài)都是正弓型變化，在年變化上的不同點，年變的幅度是不同的。在水氡與氣溫、流量的相關(guān)系數(shù)上，兩者的相同點是都成線性關(guān)系，但是不同點是相關(guān)系數(shù)中的異常動態(tài)的系數(shù)會顯著增大。在周期性的變化特征上，兩者的相同點是八年左右的周期性變化，這是異常動態(tài)和正常動態(tài)的相同點。水氡前兆異常具有破年變、相關(guān)系數(shù)改變和多年周期的特點，這些特點是作為異常征兆性質(zhì)的重要判別標(biāo)志，可以為地震研究提供理論依據(jù)，為地震的到來做好提前的準(zhǔn)備，具有一定的物理意義，易于把握。有助于對流體地震預(yù)測水平的提高，可以在未來的研究中，把握水氡前兆異常這一重要的指標(biāo)。正常動態(tài)與異常動態(tài)的相同點和不同點表明，兩者之間肯定是存在一定的聯(lián)系的，比如水氡的正常動態(tài)是由氣溫和降雨的因素聯(lián)合造成的，而異常動態(tài)主要是由巖石和構(gòu)造活動的綜合因素導(dǎo)致的，另一方面異常狀態(tài)也是與氣溫、流量和降水的因素密切相關(guān)的，因此，可見兩種動態(tài)產(chǎn)生的原因是有共同之處的。異常動態(tài)的變化與構(gòu)造地震相關(guān)，通過研究該機(jī)理可以正確發(fā)現(xiàn)地震前的現(xiàn)象和征兆，大氣、降水的多年周期性變化會引起地下水位和流量的變化，這種變化所帶來的異常變化與構(gòu)造變動和地震是密切相關(guān)的。通過開展正常與異常的動態(tài)性研究可以豐富地震研究內(nèi)容，該研究具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]張煒，王吉易，鄂秀滿，等.水文地球化學(xué)預(yù)報地震的原理與方法[M].北京：教育科學(xué)出版社，1988：117-119，138-140.

[2]王吉易，宋貫一，曹志成，等.地下水誘發(fā)的淺層前兆異常及其機(jī)理與有關(guān)的地震預(yù)報問題（1）[J].華北地震科學(xué)，2002，20（2）：28-41.

[3]王吉易，宋貫一，曹志成，等.地下水誘發(fā)的淺層前兆異常及其機(jī)理與有關(guān)的地震預(yù)報問題（2）[J].華北地震科學(xué)，2002，20（3）：1-13.

[4]范雪芳，劉巍.定襄泉水氡異常與地震活動關(guān)系的研究[J].華北地震科學(xué)，1998（04）：3-5.