敦化水氡映震效能分析

周文斌

（吉林省地震局敦化地震臺 吉林 敦化 133700）

0 引言

氡是一種放射性氣體，是鐳衰變的中間產物，氡在巖石的孔隙和裂隙中以自由氡、吸附氡和封閉氡的形式存在。 實驗證明，氡反應靈敏，當受到外界的壓力、振動等作用時，氡容易從其賦存的介質中逃逸出來，因此，當地下應力發生變化時地下水中的氡也隨之變化，以觀測水氡數據為依據。 氡可作為地下流體學科的敏感組分，是地震學研究中觀測時間最長、研究最廣泛的地下流體項目之一。 對于氡的觀測研究在我國的地震分析預報工作中起著十分重要的作用。

地下水動態變化的監測，是地下流體對地震前兆監測的主要手段之一。 由于地下水的循環， 對地下深處的應力變化一定是反應靈敏， 會在改變壓力的不同方向迅速運移， 攜帶的信息量也較為豐富， 因此受到地震科研人員的重視， 為準確的觀測地下水氡變化， 近年來觀測水氡已從模擬轉為數字化。 筆者對敦化臺數字化水氡觀測的現狀進地了分析， 同時反應了敦化水氡的映震效能。 此項技術為在今后地震監測預報中發揮更好的作用提供一些參考。

1 測井概況

敦化臺南溝泉位于吉林省東部敦化市翰章鄉南，為自涌泉。它處在敦——密斷裂帶東側，是斷裂帶裂隙水（地下水），泉水溫度、流量有很好的年變化規律。 地理坐標為：東經128°11′37"，北緯43°21′05"，海拔高度588 米。距地震臺直線距離9 公里，井房面積16 平方米，屬天然無外界干擾封閉式上升冷泉，水溫5.5-7.5.00C，流量135-200ML/S。主要提供地下水中的氡值、汞值、溫度及泉水的流量的變化觀測。

水質類型pH 值中性， 是監測敦密斷裂帶地震的 “敏感點”。敦化南溝泉于1978 年1 月開始水氡觀測，30 多年來，敦化臺水氡先后經歷了長白山區域及鄰區4.0 級以上地震幾次。 幾乎每次地震前南溝泉水氡均有不同程度的臨震異常和趨勢異常， 特別是2004 年長白山區域撫松縣抽水4.4 級地震，距離敦化南溝泉200 公里，氡值變化的形態是：自2004年10 月初開始出現震蕩，已經出現了明顯的下降趨勢，其觀測值已明顯低于年均值， 最低值為48.1BQ/L， 同年均值（53.1BQ/L）相比同比降低8.5%。 12 月18 日氡值開始回升，在回升的12 小時內發生了長白山區域撫松4.4 級地震，從此可看出敦化水氡有良好的映震效能反應。 如圖1 所示。

圖1

圖2

敦化南溝泉水氡所表現出的臨震突跳異常，說明敦化南溝泉位于地下應力較強的敏感地段，其水氡變化能間接反應地下應力情況,有較強映震能力。

2007 年8 月敦化水氡數字化改造通過驗收并正式投入觀測，觀測儀器SD-3B 型自動測氡儀，數據采用率定時觀測。2008 年4 月16 日發生在黃泥河鎮大川2.5 級震， 震中與泉點（敦化南溝泉）直線距離30 公里。 同年年末在該處又發生一次2.1 級地震，分析敦化南溝泉水氡在地震前的異常變化， 從全年水氡日值曲線記錄，水氡值反映了良好的映震效應，如圖2。 反應敦化水氡數字化改造后的儀器工作狀況，同時也證實水氡的映震效能。

2 敦化南溝泉資料分析處理

數字化觀測的對象是泉水逸出氡，它既包含有地下水無壓封閉采樣，自深部向淺部運移過程中由于溫度、壓力降低自然泉水的水氡，也包含經過擴散器裝置脫出的部分溶解的水氡。 采用SD－3B 自動測氡儀進行觀測。

水氡的動態分析看出，觀測資料只是在標定時有固定突跳其余日均值都很穩定，如上圖記錄曲線。水氡的年動態分析：觀測資料相對穩定，正常情況下水氡年動態曲線平穩，異常現象反應明顯。 水氡月動態分析，以日均值為基礎，沒有明顯變化，是不利于識別地震前的階變和短期及短臨前兆異常的。

3 敦化南溝泉水氡映震效能分析

分析敦化南溝泉水氡在撫松4.4 級地震和在南溝泉附近2.5 級地震，震前異常形態相似，均為低值波動后出現高值突升,并在震前出現小波動。這表明南溝泉水氡在周邊地區強地震前的異常，真實的反映了發震斷裂帶地下應力變化。 異常引起的氡濃度變化具有可統計性：地震震前水氡測值大幅突升并在震前達到最大值,震后逐漸恢復。幾次地震后南溝泉水氡值異常變化形態存在差異，分析其差異性原因認為：地震發生與地震時的應力有關，釋放與強震后的應力恢復方式不同,并表現出水氡濃度變化的差異,這表明敦化南溝泉具有很好的映震效能。

4 討論與結論

4.1 敦化南溝泉水氡低值背景，并非是泉點水溫偏低、變化和取水距水分析點遠等原因導致的,在實踐中沒有差別，這一現象不需要進一步驗證。 此泉點水氡低值確系實際數值。

4.2 敦化南溝泉水氡在撫松4.4 級地震和在南溝泉附近2.5級地震震前出現的突變異常, 是在排除儀器故障和觀測環境變化后得出的結論，其異常真實可靠。 地震前異常形態的相似性和震后恢復的差異性，均表明水氡異常變化能夠真實的反映兩次強地震所處的斷裂帶的應力變化，表明敦化南溝泉水氡具有很好的映震效能。