夏墊斷裂帶地震地下流體的同震響應(yīng)分析

賀北芳 栗寧 趙瑞

摘要：文章對(duì)夏墊斷裂帶的情況進(jìn)行了簡單概述，并選取夏墊斷裂帶兩端的西集井以及趙各莊井作為觀測井，從響應(yīng)地震次數(shù)與分布特征、同震響應(yīng)形態(tài)特征、同震響應(yīng)幅度特征、同震響應(yīng)時(shí)間特征這幾方面入手，對(duì)夏墊斷裂帶地震地下流體的同震響應(yīng)展開分析。

關(guān)鍵詞：夏墊斷裂帶;地震;地下流體;同震響應(yīng)

引言：斷裂帶主要指由主斷層面及其兩側(cè)破碎巖塊以及若干次級(jí)斷層或破裂面組成的地帶。依托對(duì)斷裂帶區(qū)域內(nèi)含水層地下流體的水位與水溫同震效應(yīng)展開分析，能夠了解在地殼運(yùn)動(dòng)條件下地下介質(zhì)應(yīng)變、孔隙壓變化特征等，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下介質(zhì)動(dòng)力學(xué)過程的準(zhǔn)確探析。

一、夏墊斷裂帶的概述

在我國的華北平原地區(qū)北部，存在著一個(gè)東南盤下降、西北盤上升正斷性質(zhì)兼具右旋走滑分量的斷裂帶，即夏墊斷裂帶。對(duì)于該斷裂帶而言，其全長約為45千米，傾角維持在50°-75°的范疇內(nèi)，新生代斷距最大值在3-4千米的范圍內(nèi)。結(jié)合人工槽可以了解到，夏墊斷裂帶上盤主要包含著粉砂、黏土等土質(zhì)，并零星存在少量鈣質(zhì)結(jié)合;夏墊斷裂帶下盤主要包含著亞砂土、粉砂、黏土等土質(zhì)。

在本次研究中，主要選取夏墊斷裂帶兩端的西集井以及趙各莊井展開分析。其中，西集井的海拔約為15米，井的深度達(dá)到793.1米，位于夏墊斷裂帶的南端東側(cè)2千米位置。在西集井周邊，能夠獲取到第四紀(jì)覆蓋物。趙各莊井的海拔約為26.2米，井的深度達(dá)到556.26米。在趙各莊周邊，可以在地表獲取到第四系松散沉積物，觀測層的巖性為薊縣系砂石、礫石混粘砂、第四系卵石[1];對(duì)觀測含水層進(jìn)行細(xì)化分析能夠了解到，上層冷水的深度維持在182.1-254米的范圍內(nèi)，熱水存在于555.8米以下。實(shí)踐中，主要對(duì)這兩井進(jìn)行長時(shí)間觀測，獲取觀測數(shù)據(jù)。

二、地震地下流體的同震響應(yīng)分析

（一）響應(yīng)地震次數(shù)與分布特征

在長時(shí)間的觀測過程中，獲取到的觀測井地震次數(shù)、響應(yīng)次數(shù)如下所示：第一，西集井。選取固定時(shí)間段對(duì)該觀測井的靜水位進(jìn)行觀測，在震級(jí)為4-4.9時(shí)，發(fā)震次數(shù)為0，響應(yīng)次數(shù)為0;在震級(jí)為5-5.9時(shí)，發(fā)震次數(shù)為30，響應(yīng)次數(shù)為0;在震級(jí)6-6.9時(shí)，發(fā)震次數(shù)為125，響應(yīng)次數(shù)為0;在震級(jí)為7-7.9時(shí)，發(fā)震次數(shù)為26，響應(yīng)次數(shù)為11;在震級(jí)不低于8時(shí)，發(fā)震次數(shù)為5，響應(yīng)次數(shù)為5。于固定時(shí)間段對(duì)該觀測井的水溫進(jìn)行觀測，在震級(jí)為4-4.9時(shí)，發(fā)震次數(shù)為0，響應(yīng)次數(shù)為0;在震級(jí)為5-5.9時(shí)，發(fā)震次數(shù)為30，響應(yīng)次數(shù)為0;在震級(jí)6-6.9時(shí)，發(fā)震次數(shù)為125，響應(yīng)次數(shù)為0;在震級(jí)為7-7.9時(shí)，發(fā)震次數(shù)為26，響應(yīng)次數(shù)為0;在震級(jí)不低于8時(shí)，發(fā)震次數(shù)為5，響應(yīng)次數(shù)為0。

第二，趙各莊井。選取固定時(shí)間段對(duì)該觀測井的靜水位進(jìn)行觀測，在震級(jí)為4-4.9時(shí)，發(fā)震次數(shù)為2，響應(yīng)次數(shù)為0;在震級(jí)為5-5.9時(shí)，發(fā)震次數(shù)為182，響應(yīng)次數(shù)為0;在震級(jí)6-6.9時(shí)，發(fā)震次數(shù)為542，響應(yīng)次數(shù)為6;在震級(jí)為7-7.9時(shí)，發(fā)震次數(shù)為91，響應(yīng)次數(shù)為13;在震級(jí)不低于8時(shí)，發(fā)震次數(shù)為12，響應(yīng)次數(shù)為4。于固定時(shí)間段對(duì)該觀測井的水溫進(jìn)行觀測，在震級(jí)為4-4.9時(shí)，發(fā)震次數(shù)為1，響應(yīng)次數(shù)為0;在震級(jí)為5-5.9時(shí)，發(fā)震次數(shù)為126，響應(yīng)次數(shù)為0;在震級(jí)6-6.9時(shí)，發(fā)震次數(shù)為385，響應(yīng)次數(shù)為0;在震級(jí)為7-7.9時(shí)，發(fā)震次數(shù)為72，響應(yīng)次數(shù)為0;在震級(jí)不低于8時(shí)，發(fā)震次數(shù)為9，響應(yīng)次數(shù)為1。

綜合上述觀測結(jié)果數(shù)據(jù)能夠了解到，在地震條件下，西集井、趙各莊井均有著明顯響應(yīng)，相比較而言，水位測項(xiàng)的響應(yīng)更為顯著;在震級(jí)固定的條件下，水位對(duì)于地震的響應(yīng)能力高于水溫;在西集井端，具備同震響應(yīng)特征的地震震級(jí)主要集中在7級(jí)以上;而在趙各莊井端，具備同震響應(yīng)特征的地震震級(jí)主要集中在7-7.9級(jí)的范圍內(nèi)。

（二）同震響應(yīng)形態(tài)特征

對(duì)于地下流體而言，其同震響應(yīng)的曲線變化形態(tài)一般可以劃分為階變型、脈沖型、振蕩型以及兩者之間的復(fù)合形態(tài)等等。實(shí)踐中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)同震響應(yīng)形態(tài)特征的確定，需要依托水文原始形態(tài)、水位的繪制完成[2]。本次研究的結(jié)果表明，在夏墊斷裂帶區(qū)域，西集井的水位同震響應(yīng)形態(tài)主要有兩種，即振蕩-脈沖型以及振蕩型;趙各莊井的水位同震響應(yīng)形態(tài)主要有三種，即脈沖型、振蕩型、振蕩-脈沖型。

（三）同震響應(yīng)幅度特征

在夏墊斷裂帶中，西集井與趙各莊井的水位對(duì)于各地震的響應(yīng)幅度呈現(xiàn)出差異性水平，且持續(xù)的時(shí)間長度也不盡相同。測量結(jié)果表明。在西集井端，水位響應(yīng)變化幅度始終維持在0.8-70.8毫米的范圍內(nèi)，變化幅度更多集中于14毫米;在地震級(jí)別為7.4級(jí)、8.2級(jí)、8.5級(jí)以及8.1級(jí)的條件下，變化幅度達(dá)到14毫米以上，同時(shí)，這些震級(jí)條件下所對(duì)應(yīng)的震中距為3366千米、3152千米、4750千米以及4929千米。在趙各莊井端，水位響應(yīng)變化幅度始終維持在3-770毫米的范圍內(nèi)，變化幅度更多集中于62毫米;在地震級(jí)別為8級(jí)、8.4級(jí)、8.8級(jí)以及8.2級(jí)的條件下，變化幅度達(dá)到62毫米以上，同時(shí)，這些震級(jí)條件下所對(duì)應(yīng)的震中距為1590千米、4690千米、4633千米以及2241千米。綜合上述結(jié)果能夠了解到，相比于西集井端，趙各莊井端的異常響應(yīng)幅度呈現(xiàn)出較高水平，且兩井端的異常響應(yīng)幅度并不受到震中距、震級(jí)的限制。

（四）同震響應(yīng)時(shí)間特征

對(duì)西集井端、趙各莊井端的同震相應(yīng)起始、結(jié)束時(shí)間展開統(tǒng)計(jì)分析能夠了解到，相比于地震發(fā)生時(shí)間，兩井端的異常響應(yīng)時(shí)間均保持在較晚水平，換言之，異常響應(yīng)時(shí)間存在滯后性。在此基礎(chǔ)上，對(duì)兩井端的異常響應(yīng)時(shí)間特征進(jìn)行對(duì)比分析可以得出，相比于西集井，趙各莊井端的相應(yīng)時(shí)間更長;當(dāng)?shù)卣鸬恼鹬芯噍^小時(shí)，兩井端的異常響應(yīng)時(shí)間均表現(xiàn)為較短水平，而當(dāng)?shù)卣鸬恼鹬芯噍^大時(shí)，趙各莊井端的響應(yīng)時(shí)間更長。

總結(jié)：綜上所述，選取夏墊斷裂帶兩端的西集井以及趙各莊井展開觀測分析，結(jié)果表明：在震級(jí)固定的條件下，夏墊斷裂帶兩端觀測井區(qū)域的水位對(duì)于地震的響應(yīng)能力高于水溫;相比于西集井端，趙各莊井端的異常響應(yīng)幅度呈現(xiàn)出較高水平，且兩井端的異常響應(yīng)幅度并不受到震中距、震級(jí)的限制;相比于地震發(fā)生時(shí)間，兩井端的異常響應(yīng)時(shí)間均保持在較晚水平，且趙各莊井端的響應(yīng)時(shí)間更長。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛紅盼，張樂，陸麗娜，等.夏墊斷裂帶地震地下流體的同震響應(yīng)研究[J].地震，2020，40（01）：184-202.

[2]王海燕，李彤霞，王喜龍，等.遼寧地區(qū)地震地下流體觀測臺(tái)網(wǎng)發(fā)展、評(píng)價(jià)與展望[J].防災(zāi)減災(zāi)學(xué)報(bào)，2019，35（S1）：8-12.

1作：賀北芳，女，1973年9月，湖北鐘祥市，漢族，本科，工程師，地震監(jiān)測與預(yù)報(bào)分析。

2作：栗寧，男，1986年02月，河南開封市，工程師，地震監(jiān)測與預(yù)報(bào)分析

3作：趙瑞，男，1985年11月，湖北襄陽市，工程師，地震監(jiān)測與預(yù)報(bào)分析