2023年云南鶴慶化龍泉?dú)怆备咧底兓卣鞣治?/h1>
2023-12-13 04:40:36李見楊黎楊樹鋒
高原地震 2023年3期
李見,楊黎,楊樹鋒
(云南省地震局,云南 昆明 650224)
0 引 言
氡異常是國際上普遍認(rèn)可的七大地震前兆信息之一,在短臨地震預(yù)判和地震趨勢分析中發(fā)揮著重要的作用[1-3]。鶴慶化龍泉觀測點(diǎn)(100.17°E,26.55°N)位于云南省鶴慶縣化龍村溫水龍?zhí)端畮靸?nèi),是一眼流量穩(wěn)定、水頭高的自流露天溫泉[4]。該觀測點(diǎn)主要開展地下流體觀測,目前(2023年)僅保留氣氡觀測。化龍泉觀測點(diǎn)1982年9月起取樣觀測水氡,水氡測值約20 Bq/L,至2016年11月停測;2018年架設(shè)BG2015R測氡儀開始?xì)怆庇^測,2022年7月儀器故障返廠維修并進(jìn)行了K值標(biāo)定,2023年1月9日恢復(fù)觀測。氣氡數(shù)據(jù)自2019年1月開始觀測以來,2019～2022年間排除儀器故障等高值變化,背景值保持在0.5 Bq/L左右,2023年2月19日測值快速上升,最高測值為2月20日70.3 Bq/L(圖1)。針對化龍泉?dú)怆睌?shù)據(jù)的高值變化,2023年2月23日到現(xiàn)場對氣氡的觀測儀器、觀測系統(tǒng)及觀測場地周邊環(huán)境及人為干擾等進(jìn)行了系統(tǒng)檢查和分析,最終對化龍泉?dú)怆睌?shù)據(jù)的高值變化的原因進(jìn)行了分析和判斷,研究結(jié)果可以對區(qū)域的地震震情分析、異常落實(shí)提供一定參考依據(jù)。
圖1 2019～2023年鶴慶化龍泉?dú)怆备咧底兓€
1 區(qū)域地質(zhì)背景
鶴慶化龍泉的觀測點(diǎn)位于鶴慶縣金墩鄉(xiāng)下武官化龍村溫水龍?zhí)?100.17°E,26.55°N)。鶴慶地區(qū)氣候溫和,年平均氣溫 13.7℃,年降雨量 684.3 ～1 261.9 mm,平均 980.2 mm,每年 5～10 月的雨季降雨量占全年的 94.6 % ,日最大降雨量 174.2 mm,屬北亞熱帶高原氣候類型;區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖地層分布廣泛,主要地層出露有泥盆系碳酸鹽巖、二疊系碎屑巖及峨眉山玄武巖組、三疊系碳酸鹽巖等;研究區(qū)內(nèi)河流眾多,主要為金沙江水系,其金沙江除外主要河流有漾弓江、落漏河、河川河、后山河等,水資源豐富、水量充沛[4-5]。所處滇西地區(qū)存在系列北東或近南北走向的活動(dòng)構(gòu)造帶,如龍?bào)础獑毯髷嗔褞?、鶴慶—洱源斷裂帶和劍川—麗江斷裂帶等,鶴慶化龍泉的觀測點(diǎn)位于鶴慶—洱源斷裂帶附近(圖2),以左旋走滑構(gòu)造及第四紀(jì)斷陷盆地為主。
圖2 鶴慶化龍泉觀測點(diǎn)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造
2 測點(diǎn)概況及歷史資料
鶴慶化龍泉觀測點(diǎn)是縣局自建觀測點(diǎn),于化龍村占地面積約0.02 km2的溫水龍?zhí)端畮斐鏊c(diǎn)上,修建寬約2.5 m、高約5 m的觀測室(100.17°E,26.55°N),出水口水溫保持在32 ℃左右,水質(zhì)類型屬重碳酸鈣鎂型[4],溫泉點(diǎn)周邊主要巖性為白云質(zhì)砂巖及灰?guī)r,溫泉水自流。鶴慶氣氡數(shù)據(jù)2019年1月以來,觀測數(shù)據(jù)曲線除此次2023年高值變化外,還存在其他高值變化(圖3),2019年的波動(dòng)是由于縣局觀測人員變動(dòng),無法對其變化情況給予準(zhǔn)確答復(fù),簡單回復(fù)為設(shè)備故障;2020年5月的高值出現(xiàn)后在下旬轉(zhuǎn)折下降,結(jié)合觀測日志記錄,其原因?yàn)樗簧仙?泉水淹沒了集氣裝置導(dǎo)致;2021年的高值,結(jié)合日志記錄及縣局觀測人員描述為儀器故障導(dǎo)致。
圖3 鶴慶化龍泉?dú)怆睔v史高值變化曲線
3 分析與討論
3.1 對比觀測數(shù)據(jù)分析
2023年2月23日,在鶴慶化龍泉觀測點(diǎn)按照中國地震局監(jiān)測預(yù)報(bào)司地震前兆異常落實(shí)工作指南[6]中數(shù)字化氣氡觀測系統(tǒng)規(guī)范要求對觀測系統(tǒng)及其井口裝置進(jìn)行了全面檢查?，F(xiàn)場檢查面板顯示、線路連接、數(shù)采裝置和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙ぷ髡?供電設(shè)備和避雷設(shè)備的工作狀態(tài)正常;井口裝置未曾發(fā)生改變,固定集氣罩符合規(guī)范。
因化龍泉觀測點(diǎn)BG2015R氣氡儀使用的是P2000測氡儀進(jìn)行標(biāo)定,將標(biāo)定所用P2000測氡儀接入原氣路,分別在不同高低值測試時(shí)段檢測,得到表1數(shù)據(jù)。根據(jù)檢測結(jié)果,臨時(shí)架設(shè)的標(biāo)定儀器P2000測氡儀出現(xiàn)明顯數(shù)據(jù)測值波動(dòng),該波動(dòng)范圍與BG2015R氣氡儀在21日,22日同時(shí)段數(shù)值進(jìn)行對比,數(shù)據(jù)變化基本一致,既兩套儀器對該觀測點(diǎn)的氣氡測值接近,說明該點(diǎn)氣氡值的高值為實(shí)際值,而不是BG2015R儀器故障導(dǎo)致的。
表1 P2000臨時(shí)測值和BG2015R氣氡儀2023年2月21～24日同時(shí)段測值對比
隨后,又將P2000測氡儀和BG2015-R氣氡儀進(jìn)行串聯(lián),對觀測室空氣進(jìn)行同時(shí)測定,BG2015R氣氡儀測值如圖4,二者數(shù)值接近。在此過程中發(fā)現(xiàn),兩套儀器對空氣的測值結(jié)果集中在0.3～0.5 Bq/L,這和BG2015R氣氡儀日常觀測所得到的背景值為0.5 Bq/L左右是接近的,因此考慮是否可能鶴慶化龍泉點(diǎn)氣氡日常觀測中大部分長期穩(wěn)定的約0.5 Bq/L測值其實(shí)不是真實(shí)的氣氡數(shù)據(jù),而是一直對空氣的測值,而出現(xiàn)的高值變化才是實(shí)際的氣氡值。
圖4 BG2015R和P2000測氡儀空氣中氡測值
3.2 氣象因素分析
鶴慶縣局觀測的氣壓及溫度小時(shí)值(2019年1月1日～2023年2月21日)如圖5所示。鶴慶地區(qū)觀測無測降雨量儀器,但氣溫有較明顯的季節(jié)規(guī)律,每年1～6月氣溫明顯升高,7～12月明顯下降,每年變化情況清晰,具有明顯的年變特征,相比氣壓數(shù)據(jù)則無明顯變化特征。氣氡觀測曲線沒有年變規(guī)律,在此次氣氡出現(xiàn)高值異常期間也沒有突降暴雨或異常干旱的極端氣候,氣溫、氣壓也沒有突變變化,故基本排除降雨、氣溫、氣壓的影響。
圖5 鶴慶化龍泉?dú)鈮?、溫度、氣氡曲線
2020年5月也出現(xiàn)過氣氡高值變化,結(jié)合日志記錄,其原因?yàn)樗簧仙?泉水淹沒了集氣裝置。因此考慮此次的高值變化可能和之前類似,和周圍環(huán)境干擾導(dǎo)致水位變化有關(guān);同時(shí),2023年2月23日現(xiàn)場采用P2000測氡儀進(jìn)行對比觀測,13:00后測值在12～19 Bq/L范圍(表1),對比BG2015R氣氡儀21日、22日同時(shí)段數(shù)據(jù),有所降低,而測試當(dāng)日觀測站外墻遺留水位下降浸濕痕跡約10 cm,顯示該時(shí)段明顯水位下降,因此推測可能和水位變化有關(guān)。
化龍泉觀測點(diǎn)無水位觀測資料,經(jīng)走訪詢問,周圍存在居民用水及水產(chǎn)養(yǎng)殖抽水情況,為保障周圍生產(chǎn)生活用水,近期5日內(nèi)有蓄水水位上升情況,開始蓄水時(shí)間為5月18日至19日。同時(shí),在異常核實(shí)過程中發(fā)現(xiàn)水庫周圍陸生野草被水淹沒水中,也反映水位短期上漲情況。此次鶴慶化龍泉的高值變化是從5月19日開始,時(shí)間上和水庫開始蓄水水位上升時(shí)間吻合。
3.3 綜合分析
結(jié)合觀測數(shù)據(jù)和氣象因素分析,推測鶴慶化龍泉?dú)怆庇^測日常表現(xiàn)為長期穩(wěn)定的0.5 Bq/L 測值其實(shí)不是該觀測點(diǎn)溫泉的實(shí)際氣氡值,而是空氣中的氡測值。由于該觀測點(diǎn)和水庫聯(lián)通,集氣系統(tǒng)未完全閉合,水位低時(shí),觀測室的水位線和水庫低水位保持同一水平面,集氣罩懸空位于水面以上,溫泉大面積與空氣接觸,水體難以鎖溫泉排出氣體,而氡氣會(huì)被空氣其他元素大量稀疏,造成測值較低甚至溫泉?dú)怆睖y值基本為空氣中的氡值;蓄水時(shí),水位上升淹沒集氣罩,這時(shí)觀測到測值才是實(shí)際溫泉的氣氡值,因此表現(xiàn)出短期的迅速的高值上升變化。
4 結(jié)論及建議
對2023年鶴慶化龍泉觀測點(diǎn)氣氡的高值變化,在觀測儀器、觀測系統(tǒng)及觀測場地周邊環(huán)境及人為干擾等方面進(jìn)行現(xiàn)場檢查和分析,得到以下結(jié)論和建議:
(1) 檢查觀測系統(tǒng)確認(rèn),集氣采樣和測試過程符合規(guī)范,觀測室內(nèi)條件無特殊變動(dòng)。P2000測氡儀和觀測點(diǎn)BG2015R氣氡儀對觀測點(diǎn)氣氡測值測值接近,都顯示為高值;2套儀器串聯(lián)對空氣氣氡測值接近,約0.3～0.5 Bq/L。BG2015R氣氡儀儀器工作正常,氣氡高值變化和儀器和觀測系統(tǒng)無關(guān),變化真實(shí)可靠。
(2)觀測點(diǎn)周圍環(huán)境有水位升降變化,近期(2023年2月)觀測點(diǎn)所處水庫開始蓄水,水位明顯上升,時(shí)間上和氣氡測值開始升高具有一致性。
(3)P2000測氡儀和觀測點(diǎn)BG2015R氣氡儀串聯(lián)對空氣氣氡測值約0.3～0.5 Bq/L,測值和觀測點(diǎn)BG2015R氣氡儀長期穩(wěn)定的背景值0.5 Bq/L接近,結(jié)合周圍環(huán)境的水位升降變化及歷史水氡觀測背景為約20 Bq/L,分析認(rèn)為鶴慶化龍泉點(diǎn)氣氡日常觀測中大部分長期穩(wěn)定的約0.5 Bq/L測值其實(shí)不是真實(shí)的氣氡數(shù)據(jù),而是一直對空氣中氡的測值,出現(xiàn)的高值變化為實(shí)際的溫泉?dú)怆睖y值,高值的出現(xiàn)為觀測點(diǎn)所處水庫蓄水,水位上升淹沒集氣裝置導(dǎo)致。
建議鶴慶縣局對觀測室外圍增設(shè)標(biāo)尺,對水位情況加以記錄,做好相關(guān)巡檢日志的記錄規(guī)范,條件允許的情況下盡快對化龍泉觀測點(diǎn)進(jìn)行重新改造。
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圖1 2019～2023年鶴慶化龍泉?dú)怆备咧底兓€
1 區(qū)域地質(zhì)背景
鶴慶化龍泉的觀測點(diǎn)位于鶴慶縣金墩鄉(xiāng)下武官化龍村溫水龍?zhí)?100.17°E,26.55°N)。鶴慶地區(qū)氣候溫和,年平均氣溫 13.7℃,年降雨量 684.3 ～1 261.9 mm,平均 980.2 mm,每年 5～10 月的雨季降雨量占全年的 94.6 % ,日最大降雨量 174.2 mm,屬北亞熱帶高原氣候類型;區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖地層分布廣泛,主要地層出露有泥盆系碳酸鹽巖、二疊系碎屑巖及峨眉山玄武巖組、三疊系碳酸鹽巖等;研究區(qū)內(nèi)河流眾多,主要為金沙江水系,其金沙江除外主要河流有漾弓江、落漏河、河川河、后山河等,水資源豐富、水量充沛[4-5]。所處滇西地區(qū)存在系列北東或近南北走向的活動(dòng)構(gòu)造帶,如龍?bào)础獑毯髷嗔褞?、鶴慶—洱源斷裂帶和劍川—麗江斷裂帶等,鶴慶化龍泉的觀測點(diǎn)位于鶴慶—洱源斷裂帶附近(圖2),以左旋走滑構(gòu)造及第四紀(jì)斷陷盆地為主。
圖2 鶴慶化龍泉觀測點(diǎn)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造
2 測點(diǎn)概況及歷史資料
鶴慶化龍泉觀測點(diǎn)是縣局自建觀測點(diǎn),于化龍村占地面積約0.02 km2的溫水龍?zhí)端畮斐鏊c(diǎn)上,修建寬約2.5 m、高約5 m的觀測室(100.17°E,26.55°N),出水口水溫保持在32 ℃左右,水質(zhì)類型屬重碳酸鈣鎂型[4],溫泉點(diǎn)周邊主要巖性為白云質(zhì)砂巖及灰?guī)r,溫泉水自流。鶴慶氣氡數(shù)據(jù)2019年1月以來,觀測數(shù)據(jù)曲線除此次2023年高值變化外,還存在其他高值變化(圖3),2019年的波動(dòng)是由于縣局觀測人員變動(dòng),無法對其變化情況給予準(zhǔn)確答復(fù),簡單回復(fù)為設(shè)備故障;2020年5月的高值出現(xiàn)后在下旬轉(zhuǎn)折下降,結(jié)合觀測日志記錄,其原因?yàn)樗簧仙?泉水淹沒了集氣裝置導(dǎo)致;2021年的高值,結(jié)合日志記錄及縣局觀測人員描述為儀器故障導(dǎo)致。
圖3 鶴慶化龍泉?dú)怆睔v史高值變化曲線
3 分析與討論
3.1 對比觀測數(shù)據(jù)分析
2023年2月23日,在鶴慶化龍泉觀測點(diǎn)按照中國地震局監(jiān)測預(yù)報(bào)司地震前兆異常落實(shí)工作指南[6]中數(shù)字化氣氡觀測系統(tǒng)規(guī)范要求對觀測系統(tǒng)及其井口裝置進(jìn)行了全面檢查?，F(xiàn)場檢查面板顯示、線路連接、數(shù)采裝置和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙ぷ髡?供電設(shè)備和避雷設(shè)備的工作狀態(tài)正常;井口裝置未曾發(fā)生改變,固定集氣罩符合規(guī)范。
因化龍泉觀測點(diǎn)BG2015R氣氡儀使用的是P2000測氡儀進(jìn)行標(biāo)定,將標(biāo)定所用P2000測氡儀接入原氣路,分別在不同高低值測試時(shí)段檢測,得到表1數(shù)據(jù)。根據(jù)檢測結(jié)果,臨時(shí)架設(shè)的標(biāo)定儀器P2000測氡儀出現(xiàn)明顯數(shù)據(jù)測值波動(dòng),該波動(dòng)范圍與BG2015R氣氡儀在21日,22日同時(shí)段數(shù)值進(jìn)行對比,數(shù)據(jù)變化基本一致,既兩套儀器對該觀測點(diǎn)的氣氡測值接近,說明該點(diǎn)氣氡值的高值為實(shí)際值,而不是BG2015R儀器故障導(dǎo)致的。
表1 P2000臨時(shí)測值和BG2015R氣氡儀2023年2月21～24日同時(shí)段測值對比
隨后,又將P2000測氡儀和BG2015-R氣氡儀進(jìn)行串聯(lián),對觀測室空氣進(jìn)行同時(shí)測定,BG2015R氣氡儀測值如圖4,二者數(shù)值接近。在此過程中發(fā)現(xiàn),兩套儀器對空氣的測值結(jié)果集中在0.3～0.5 Bq/L,這和BG2015R氣氡儀日常觀測所得到的背景值為0.5 Bq/L左右是接近的,因此考慮是否可能鶴慶化龍泉點(diǎn)氣氡日常觀測中大部分長期穩(wěn)定的約0.5 Bq/L測值其實(shí)不是真實(shí)的氣氡數(shù)據(jù),而是一直對空氣的測值,而出現(xiàn)的高值變化才是實(shí)際的氣氡值。
圖4 BG2015R和P2000測氡儀空氣中氡測值
3.2 氣象因素分析
鶴慶縣局觀測的氣壓及溫度小時(shí)值(2019年1月1日～2023年2月21日)如圖5所示。鶴慶地區(qū)觀測無測降雨量儀器,但氣溫有較明顯的季節(jié)規(guī)律,每年1～6月氣溫明顯升高,7～12月明顯下降,每年變化情況清晰,具有明顯的年變特征,相比氣壓數(shù)據(jù)則無明顯變化特征。氣氡觀測曲線沒有年變規(guī)律,在此次氣氡出現(xiàn)高值異常期間也沒有突降暴雨或異常干旱的極端氣候,氣溫、氣壓也沒有突變變化,故基本排除降雨、氣溫、氣壓的影響。
圖5 鶴慶化龍泉?dú)鈮?、溫度、氣氡曲線
2020年5月也出現(xiàn)過氣氡高值變化,結(jié)合日志記錄,其原因?yàn)樗簧仙?泉水淹沒了集氣裝置。因此考慮此次的高值變化可能和之前類似,和周圍環(huán)境干擾導(dǎo)致水位變化有關(guān);同時(shí),2023年2月23日現(xiàn)場采用P2000測氡儀進(jìn)行對比觀測,13:00后測值在12～19 Bq/L范圍(表1),對比BG2015R氣氡儀21日、22日同時(shí)段數(shù)據(jù),有所降低,而測試當(dāng)日觀測站外墻遺留水位下降浸濕痕跡約10 cm,顯示該時(shí)段明顯水位下降,因此推測可能和水位變化有關(guān)。
化龍泉觀測點(diǎn)無水位觀測資料,經(jīng)走訪詢問,周圍存在居民用水及水產(chǎn)養(yǎng)殖抽水情況,為保障周圍生產(chǎn)生活用水,近期5日內(nèi)有蓄水水位上升情況,開始蓄水時(shí)間為5月18日至19日。同時(shí),在異常核實(shí)過程中發(fā)現(xiàn)水庫周圍陸生野草被水淹沒水中,也反映水位短期上漲情況。此次鶴慶化龍泉的高值變化是從5月19日開始,時(shí)間上和水庫開始蓄水水位上升時(shí)間吻合。
3.3 綜合分析
結(jié)合觀測數(shù)據(jù)和氣象因素分析,推測鶴慶化龍泉?dú)怆庇^測日常表現(xiàn)為長期穩(wěn)定的0.5 Bq/L 測值其實(shí)不是該觀測點(diǎn)溫泉的實(shí)際氣氡值,而是空氣中的氡測值。由于該觀測點(diǎn)和水庫聯(lián)通,集氣系統(tǒng)未完全閉合,水位低時(shí),觀測室的水位線和水庫低水位保持同一水平面,集氣罩懸空位于水面以上,溫泉大面積與空氣接觸,水體難以鎖溫泉排出氣體,而氡氣會(huì)被空氣其他元素大量稀疏,造成測值較低甚至溫泉?dú)怆睖y值基本為空氣中的氡值;蓄水時(shí),水位上升淹沒集氣罩,這時(shí)觀測到測值才是實(shí)際溫泉的氣氡值,因此表現(xiàn)出短期的迅速的高值上升變化。
4 結(jié)論及建議
對2023年鶴慶化龍泉觀測點(diǎn)氣氡的高值變化,在觀測儀器、觀測系統(tǒng)及觀測場地周邊環(huán)境及人為干擾等方面進(jìn)行現(xiàn)場檢查和分析,得到以下結(jié)論和建議:
(1) 檢查觀測系統(tǒng)確認(rèn),集氣采樣和測試過程符合規(guī)范,觀測室內(nèi)條件無特殊變動(dòng)。P2000測氡儀和觀測點(diǎn)BG2015R氣氡儀對觀測點(diǎn)氣氡測值測值接近,都顯示為高值;2套儀器串聯(lián)對空氣氣氡測值接近,約0.3～0.5 Bq/L。BG2015R氣氡儀儀器工作正常,氣氡高值變化和儀器和觀測系統(tǒng)無關(guān),變化真實(shí)可靠。
(2)觀測點(diǎn)周圍環(huán)境有水位升降變化,近期(2023年2月)觀測點(diǎn)所處水庫開始蓄水,水位明顯上升,時(shí)間上和氣氡測值開始升高具有一致性。
(3)P2000測氡儀和觀測點(diǎn)BG2015R氣氡儀串聯(lián)對空氣氣氡測值約0.3～0.5 Bq/L,測值和觀測點(diǎn)BG2015R氣氡儀長期穩(wěn)定的背景值0.5 Bq/L接近,結(jié)合周圍環(huán)境的水位升降變化及歷史水氡觀測背景為約20 Bq/L,分析認(rèn)為鶴慶化龍泉點(diǎn)氣氡日常觀測中大部分長期穩(wěn)定的約0.5 Bq/L測值其實(shí)不是真實(shí)的氣氡數(shù)據(jù),而是一直對空氣中氡的測值,出現(xiàn)的高值變化為實(shí)際的溫泉?dú)怆睖y值,高值的出現(xiàn)為觀測點(diǎn)所處水庫蓄水,水位上升淹沒集氣裝置導(dǎo)致。
建議鶴慶縣局對觀測室外圍增設(shè)標(biāo)尺,對水位情況加以記錄,做好相關(guān)巡檢日志的記錄規(guī)范,條件允許的情況下盡快對化龍泉觀測點(diǎn)進(jìn)行重新改造。
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