延壽地震臺(tái)水溫資料分析

摘" 要：延壽臺(tái)1號(hào)井是“十五”項(xiàng)目實(shí)施期間所建的地下流體觀測井。該文在延壽地震臺(tái)16年資料的基礎(chǔ)上，通過對(duì)延壽臺(tái)水溫的年變化、月變化和日變化進(jìn)行分析，排除干擾后記錄地震來臨前水溫的微動(dòng)態(tài)，即水溫的固體潮、水溫同震效應(yīng)，從而分析地震來臨前對(duì)于延壽水溫的影響。研究發(fā)現(xiàn)，延壽水溫在地震來臨前有短期異常顯示。

關(guān)鍵詞：延壽1號(hào)井；水溫觀測；前兆異常；水溫前兆特征；地下流體觀測井

中圖分類號(hào)：P315.72+3" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2023）15-0097-04

Abstract： Yanshou Station No.1 well is an underground fluid observation well built during the implementation of the Tenth Five-Year Plan Project. In this paper， based on the 16-year data of Yanshou Seismic Station， through the analysis of the annual， monthly and diurnal variation of water temperature at Yanshou Station， the micro-dynamics of water temperature before the earthquake is eliminated; that is the coseismic effect of solid tide and water temperature of water temperature. Thus， the influence of the earthquake on the water temperature of prolonging life is analyzed. It is found that there is a short-term anomaly in the longevity water temperature before the earthquake.

Keywords： Yanshou Station No.1 well; water temperature observation; precursory anomaly; precursory characteristics of water temperature; underground fluid observation well

“十五”項(xiàng)目改造期間，黑龍江省臺(tái)網(wǎng)改造引進(jìn)高精度水位感測儀，水溫傳感器經(jīng)過實(shí)驗(yàn)投放在最佳觀測位置處。

本文通過對(duì)延壽地震臺(tái)1號(hào)井的水溫進(jìn)行觀測，針對(duì)水溫前兆特征來提取前兆信息。該井自2006年投入使用后采用SZW-1A型水溫?cái)?shù)字式溫度計(jì)，該儀器的分辨率為0.000 1 ℃，測量精度短期穩(wěn)定性為0.000 1 ℃/d，長期穩(wěn)定性優(yōu)于0.01 ℃/年，測量范圍為0～100 ℃。本文通過分析水溫的微動(dòng)態(tài)，來判斷地殼活動(dòng)強(qiáng)弱，為地震監(jiān)測預(yù)報(bào)服務(wù)。

1" 延壽1號(hào)井概況

延壽地震臺(tái)位于哈爾濱市延壽縣玉河鎮(zhèn)新城村，距縣城16 km，地理位置：北緯45.34°，東經(jīng)128.40°，海拔高程256.51 m。主要構(gòu)造形跡有，北東向依蘭-舒蘭斷裂帶，北西向尚志斷裂帶和岔林河斷裂帶，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造圖如圖1所示，臺(tái)基巖性為堅(jiān)硬完整的燕山期花崗巖。1號(hào)觀測井位于依蘭-舒蘭斷裂帶的東側(cè)，依蘭-舒蘭斷裂帶是控制松遼盆地形成的主要深大斷裂之一，該斷裂分布地區(qū)也是地震多發(fā)地帶，黑龍江蘿北曾發(fā)生過4.5～5.8級(jí)淺源地震，通河、方正和佳木斯等地小震活動(dòng)頻繁[1]，通河段在公元293年上下40年間曾發(fā)生過7級(jí)強(qiáng)震[2]。1號(hào)觀測井于2004年成井，井深198 m，經(jīng)過幾年的沉積，目前實(shí)測井深195.53 m，成井工藝如圖2所示。成井處巖性及水文地質(zhì)特性為0～200 m花崗巖肉紅色，粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。其中，0～1.3 m，強(qiáng)風(fēng)化，破碎嚴(yán)重。38～39、80～83、115～118、168～175和190～198 m，上述各段裂隙發(fā)育含水。自2006年開始對(duì)1號(hào)觀測井的水溫動(dòng)態(tài)進(jìn)行觀測，所用儀器為SZW-1A型數(shù)字式溫度計(jì)，觀測精度為0.000 1 ℃，目前水溫傳感器投放在井下160 m處。

2" 延壽井的正常動(dòng)態(tài)

2.1" 水溫多年趨勢動(dòng)態(tài)

水溫的多年趨勢動(dòng)態(tài)是以月均值為基礎(chǔ)建立的，試圖反映多年尺度上井水溫度變化特征。一般情況下延壽1號(hào)觀測井的水溫比較平穩(wěn)，年變幅小于0.02 ℃，呈上升趨勢（圖3）。由圖3可知，該井水溫有時(shí)會(huì)出現(xiàn)階變或者突跳，階變或突跳的原因大多與更換傳感器和水溫梯度實(shí)驗(yàn)有關(guān)。例如，2012年2月22日，由于更換儀器探頭，造成水溫?cái)?shù)據(jù)突然下降，下降幅度達(dá)0.28 ℃；2012年8月20日至2013年9月5日，進(jìn)行水溫梯度實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致水溫?cái)?shù)據(jù)突然上升，出現(xiàn)臺(tái)階等現(xiàn)象。

2.2" 水溫的年動(dòng)態(tài)

水溫的年動(dòng)態(tài)反映的是井水溫度隨季節(jié)的變化特征。延壽水溫層屬于地下水，特點(diǎn)是水溫溫度比較穩(wěn)定，水溫的溫度變化呈現(xiàn)出平穩(wěn)上升型形態(tài)如圖4所示。

2.3" 水溫的月動(dòng)態(tài)

水溫的月動(dòng)態(tài)反映幾十天時(shí)間尺度上井水溫度的正常變化特征。延壽1號(hào)觀測井水溫屬于平穩(wěn)上升型。月動(dòng)態(tài)背景值相對(duì)穩(wěn)定，水溫背景值月變幅小于0.03 ℃（圖5）。

2.4" 水溫的日動(dòng)態(tài)

水溫的日動(dòng)態(tài)是以小時(shí)為基礎(chǔ)的，試圖反映幾十個(gè)小時(shí)的時(shí)間尺度上井水溫度的變化特征。延壽1號(hào)觀測井為隨機(jī)起伏型，其變化特征是井水溫度在一定范圍內(nèi)震蕩起伏，起伏規(guī)律特征為起伏程度不等（圖6）。

3" 延壽水溫的動(dòng)態(tài)影響因素

眾所周知，水是一種流體，地下水溫度變化不僅受到人為的外界干擾，如抽取地下水、地表水滲入等，更主要的受到地球內(nèi)部變化的影響，如地殼運(yùn)動(dòng)、斷層活動(dòng)、地下應(yīng)力場的變化及地球深層變化的影響，如果要得到地下水溫的真實(shí)變化就必須排除人為的、外界的干擾，才能獲取真正與地震發(fā)生有關(guān)的前兆信息。

3.1" 降水影響

從圖7可以看出，降雨對(duì)延壽1號(hào)觀測井水溫沒有明顯影響。

3.2" 地表水影響

延壽1號(hào)井距離新城水庫較近，在夏秋兩季，由于降雨增多，水庫庫容短時(shí)間加大時(shí)，會(huì)對(duì)井水溫度造成一定影響，當(dāng)?shù)乇硭罅繚B入觀測井時(shí)，就會(huì)引起井水溫度上升。2018年8月降雨量加大，較2017年同月增長927.41 m2，8月、9月降雨增大，庫容增大，水溫觀測曲線浮動(dòng)明顯。

3.3" 其他因素影響

影響延壽臺(tái)井水溫度變化的還有改變傳感器位置的水溫階變，傳感器變化引起的水溫突跳，供電故障導(dǎo)致的水溫階變。例如：2012年2月22日更換儀器探頭，造成水溫下降0.3 ℃；2013年做水溫梯度實(shí)驗(yàn)造成井水溫度上升0.044 2 ℃；2016年5月，由于更換水溫探頭，導(dǎo)致水溫上升24.6 ℃。

4" "與地下水溫有關(guān)系的地震異常

4.1" 觀測資料的選取

觀測資料的選取，是從延壽地震臺(tái)監(jiān)測區(qū)范圍選取的。水溫異常出現(xiàn)在未來地震孕育期范圍內(nèi)，孕育期大小與地震有關(guān)。所以選取4級(jí)以上地震4個(gè)（表1）。

4.2" 典型震例分析

4.2.1" 樺南5.0級(jí)地震

樺南2013年11月20日，距離延壽1號(hào)觀測井245 km處發(fā)生5.0級(jí)地震，佳木斯和七臺(tái)河附近城鎮(zhèn)有震感。10月10日（震前22 d）水溫緩慢上升至8.547 ℃，12月4日水溫下降至8.532 ℃，變幅為0.015 ℃。期間11月5日（震前15 d）水溫突升8.526 0 ℃，15日下降至8.549 0 ℃，日變幅為0.023 0 ℃，震后水溫大幅下降（圖8）。

4.2.2" 日本9.0級(jí)地震

日本2011年3月11日，距離延壽1號(hào)觀測井1 200 km處發(fā)生9.0級(jí)地震。延壽1號(hào)觀測井遠(yuǎn)場效應(yīng)顯著，震前水溫平穩(wěn)，日變幅小于0.001 ℃，震前水溫均值保持在8.536 0 ℃，地震發(fā)生后，3月15日水溫突然上升到8.550 ℃，5月14日水溫逐漸恢復(fù)到8.536 ℃，變幅為0.013 1 ℃（圖9）。

5" 結(jié)論

1）高精度的水溫觀測儀器能夠較好地觀測出含水層中有關(guān)流體熱動(dòng)力學(xué)的有關(guān)信息，是地震前兆監(jiān)測的重要手段。

2）延壽水溫的正常動(dòng)態(tài)比較平穩(wěn)，確定的因素有水庫庫容的變化等，另外儀器老化與觀測人員的不當(dāng)操作產(chǎn)生的變化也很常見。去除干擾因素，延壽1號(hào)觀測井處在弱震少震地帶，水溫能明顯記錄到前兆異常變化。

3）延壽水溫觀測動(dòng)態(tài)中，存在著同震效應(yīng)。因?yàn)榈刭|(zhì)構(gòu)造、震源深度的不同， 震級(jí)大的地震有時(shí)水溫觀測異常不能體現(xiàn)，有些距離較遠(yuǎn)的大震水溫異常及同震效應(yīng)明顯。

4）延壽臺(tái)1號(hào)觀測井可以記錄到比較小的前兆異常反映，前兆異常的表現(xiàn)形式不一，呈階躍、脈沖的形態(tài)，主要表現(xiàn)為震前異常，可能與所處的地理位置有關(guān)，即與處于依蘭-舒蘭斷裂帶上有關(guān)。對(duì)距離小震群的短臨預(yù)報(bào)還有待觀察。為今后小震群短臨預(yù)報(bào)積累經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 閔偉，焦德成，周本剛，等.依蘭-伊通斷裂全新世活動(dòng)的新發(fā)現(xiàn)及期意義[J].地震地質(zhì)，2011，33（1）：141-150.

[2] 黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局.黑龍江省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1993.