汶川8.0 級和日本9.0 級地震前后寧波臺水氡異常現象討論

邱永平

（浙江省寧波地震臺，浙江寧波 315029）

寧波地震臺地處中國東南沿海的杭州灣南岸。ZK03 井就在該臺院內，1979 年4 月成井，井深83.06 m。據鉆孔揭示，在16.5～25.0 m 和44.5～48.5 m 處裂隙發育，巖石相對破碎，為主要含水層，屬基巖裂隙水，2011 年日平均自流量小于1.0 t。井水氡觀測自1979 年5 月份開始至今，每天定時觀測一次，做并行樣，并用擴散器負壓法直接在井口采樣。

1 水氡異常及動水位同震響應現象

（1）汶川地震。水氡異常：汶川地震前的2007 年6 月開始水氡五日均值出現了下降異常，最低至7月6～10 日均值為36.7 Bq/L，比五日平均值低8.6%，比三倍均方差下限低1.2 倍，此后開始回升，到12月份水氡五日均值恢復至正常動態，形成了一個“V”字形的中短期異常形態，5 個月后發生了汶川8.0級地震。汶川地震前水氡最低日測值出現在2007 年7 月8 日的35.1 Bq/L 、8 月30 日的35.0 Bq/L 和11月22 日的35.4 Bq/L，分別比12 年日測平均值低12.7%、12.9%和11.9%，比三倍均方差下限低1.4、1.5和1.3 倍。2008 年5 月6 日和10 日水氡日測值分別為48.8、50.1 Bq/L，出現了比日測平均值高出21.4%、24.6%的臨震突跳異常現象，分別比三倍均方差上限高出3.3 和3.9 倍，12 日發生了汶川8.0 級地震。動水位同震響應：地震后出現了一個振幅約3 mm 的向下震波，之后快速產生了一個振幅約30 mm 的向上震波，水震波引起的最大幅度約為30.0 mm 的脈沖式振蕩，并使水位產生階躍變化，2 個多小時后水位基本穩定，重顯固體潮波形，但水位被明顯抬高了約12 mm。

（2）日本地震。水氡異常：2010 年4 月開始水氡五日均值又出現了下降異常，最低至7 月11～15 日均值為37.0 Bq/L，比五日平均值低7.9%，比三倍均方差下限低1.0 倍，此后開始回升，到12 月份水氡五日均值才恢復至正常動態，同樣形成了一個“V”字形的中短期異常形態，3 個月后發生了日本9.0 級地震。日本地震前水氡最低日測值出現在2010 年4 月26 日的36.7 Bq/L、6 月2 日的36.3 Bq/L 和7 月7 日的36.0 Bq/L，分別比12 年日測平均值低8.7%、9.7%和10.4%，比三倍均方差下限低0.7、0.9 和1.0 倍。2011 年2 月7 日水氡日測值為42.7 Bq/L，比日測平均值高出6.2%，比三倍均方差上限高出0.2 倍，3 月11 日發生了日本9.0 級地震。動水位同震響應：地震后先出現向下再向上的脈沖，形成了一個地震波引起的最大幅度約為29.0 mm的上下振蕩波并使水位產生階躍變化，10個多小時后水位才基本恢復到震前水平。

2 討論

（1）汶川8.0 和日本9.0 級地震前的中短期異常出現時間相同，異常形態相似，五日均值最大異常量都出現在異常結束前5個月，都有震后日測值突跳現象，動水位同震響應形態也較相似。但汶川地震前后的異常幅度明顯比日本地震大，并出現臨震突跳異常，日本地震臨震突跳異常不明顯，而中短期異常持續時間比汶川地震長2 個月。

（2）由于該井地處少震弱震區，觀測井周邊又沒有特別明顯干擾源，因此水氡測值動態平穩、噪聲限低，從日測值原始曲線就能看出異常動態，進行簡單的五日均值計算就能較明顯地突出中短期異常形態。

（3）因該井是小流量自流井，觀測的是動水位，因此正常情況下水位波動較小，雖然能記錄到固體潮，但記錄水震波較少，僅記錄過幾次特大遠震。這次汶川8.0 和日本9.0 級地震不但記錄到而且水震波的振蕩形態和階躍變化比較相似，說明這兩次地震波傳播中對該井的水動力作用基本相同。由此推測該兩次地震前的地應力對該井的影響也可能相似，所以才在會出現相似的水氡中短期及震后異常現象。

（4）就已形成的某一定的地下水而言，其圍巖介質是已確定的，此時若是地殼應力條件發生變化，主要就是在介質的濃度場、溫度場、壓力場中產生各種相應的變化，從而使地下水中的元素、組分在水-巖系統中發生轉移，改變它們在水中的含量，趨于實現新的動力平衡。因此，地震前后地下水中氡含量顯示異常變化的組分也主要來源于此。