西昌小廟地震臺鉆孔應變抽水干擾的識別

巫萌飛，徐建明

(四川省地震局西昌地震中心站，四川 西昌 615022)

西昌小廟地震臺鉆孔應變抽水干擾的識別

巫萌飛，徐建明

(四川省地震局西昌地震中心站，四川 西昌 615022)

通過對西昌小廟地震臺鉆孔應變曲線分析，結合周圍環境的檢查，發現小廟地震臺鉆孔井與一個干擾源機井的距離約80 m，當機井抽水時，周圍地下水會因靜壓力作用向機井補充，于是機井附近巖層應力狀態發生改變，離機井越近，應力變化產生的影響越大，認為小廟臺鉆孔應變數據突變是由機井抽水引起的，這為臺站工作人員在日常觀測數據處理中提供了有益的參考，也為分析預測人員使用觀測數據時剔除干擾提供了可靠地第一手依據。

小廟地震臺；鉆孔應變；抽水干擾；識別

西昌小廟地震臺位于安寧河斷裂帶與則木河斷裂帶交接復合部分，這個區域主要受則木河斷裂帶的控制。則木河斷裂帶為北北西走向的壓扭性斷裂，屬于川滇“歹”字型地質結構體系。該斷裂南起普格縣以南，順著則木河流向的方向斷裂穿越過西昌瀘山東的邛海，過西昌小廟地震臺北10 km的西寧與安寧河斷裂帶交接，斷裂呈北北西—南南東走向，長約75 km。斷裂分布的區域除南北向構造外，還發育有北東向構造。斷裂分布的區域地質構造復雜，斷裂縱橫交錯，是監測地震活動構造的理想地點。西昌小廟地震臺站距斷層1 km，地震臺多種觀測儀器安置于山洞中，洞深約25 m，山洞上部覆蓋層厚度大于20 m，為第四系及第三系昔格達黃土，下伏基巖為侏羅—白堊系紫紅色鈣質粉砂巖、泥灰巖、灰白色長石英砂巖，礫巖和含礫砂巖，節理裂隙發育,山洞上面植被茂密，觀測外部環境安靜。目前小廟臺安裝了DSQ水管傾斜儀、VS垂直擺傾斜儀、SS-Y伸縮儀、YRY-4鉆孔分量式應變儀和DZW型重力儀等多套儀器。

西昌小廟地震臺的YRY-4分量鉆孔應變觀測井孔，于2006年10月鉆成，井口位于地震臺辦公室西側10 m處，孔深41.78 m，探頭安裝在39 m至40 m間。從臺站的鉆孔柱狀圖檔案可以看出儀器探頭所處的地方巖層為粉砂質，探頭容易感受地下的微小變化。儀器于2007年4月安裝完成并進行試運行，2008年07月01日正式運行。該臺井下元件布設的方位角分別為：1路方位角為52°，2路方位角為97°，3路方位角為142°，4路方位角為187°，分別稱為NS、EW、NE、NW向分量。圓筒探頭放入地層鉆孔，后用專用水泥將探頭與基巖融為一體。多年來西昌小廟地震臺YRY-4分量鉆孔應變儀器工作狀態較好，數據精度也高，鉆孔應變觀測管理工作曾獲得2011年地震監測預報工作質量全國統評第三名。

1 觀測數據異常變化

2014年7月25日，西昌小廟地震臺YRY-4分量鉆孔應變數據發生了異常變化。按照鉆孔應變7月25日分鐘值數據繪出曲線圖(參見圖1)。從圖1可見，從7月25日16點45分開始，觀測曲線發生了明顯的畸變，這種情況持續到約17點，之后曲線變化恢復到正常形態。NS向和EW向應變觀測曲線出現向上的大幅變化，應變觀測NE向和NW向曲線出現向下的大幅變化，應變觀測NS向曲線最大變幅達到280×10-10應變量，EW向應變觀測曲線最大變幅達到150×10-10應變量。NE向最大變幅達到120×10-10應變量，NW向最大變幅達到40×10-10應變量。NS向和EW向應變表現為受壓；NE向和NW向應變表現為受張。可以定性認為鉆孔應變數據出現了突變異常,且這種突變異常在此后持續出現(參見圖2)。對各種引起形變數據異常的可能進行了逐一排查和分析。

圖1 YRY-4分量鉆孔應變2014年7月25日分鐘值數據曲線

2 檢查

2.1 儀器檢查

通過儀器IP地址進入主頁檢查了儀器的基本參數，未發現錯誤信息。后進行儀器測值可靠性檢查。將2014年7月26日至29日一、三通道和二、四通道的鉆孔數據分別相加，并利用MAPSIS軟件作圖(參見圖3)，從圖3可見，兩條曲線形態完全一致，因此，可以確定儀器工作狀態正常，測值可信。之后進行供電系統檢查。西昌小廟臺采用市電加UPS供電模式，通過測量，市電為230 V，UPS輸出電壓223 V。儀器主機開關電源為15 V，電壓很穩定，未發現有供電不穩定的情況，表明供電系統正常。綜合分析后認為監測設備工作正常，不是儀器引起的突變異常。

圖2 YRY-4分量鉆孔應變2014年7月25日至7月29日分鐘值數據曲線

2.2 水位及氣壓影響檢查

將2014年7月25日鉆孔應變數據、輔助觀測水位數據、輔助觀測氣壓數據進行作圖分析(參見圖4)。從圖4可見，鉆孔應變數據出現突變異常時，輔助觀測水位、氣壓數據并未出現同步變化，由此可排除水位和氣壓對主測項的影響。

圖3 YRY-4分量鉆孔應變儀器測值可靠性檢查

圖4 YRY-4分量鉆孔應變2014年7月25日鉆孔數據、水位、氣壓分鐘值數據曲線

3 觀測環境影響

在進行實地踏勘檢查時，發現地震臺站周圍多數農田在蓄水備耕。以往農田蓄水并未引起鉆孔應變數據的異常變化。通過詳細走訪調查，臺站周圍1.5 km范圍內未發現有高頻振動、爆破沖擊以及大型廠房倉庫等干擾源。由于變化受到多方面的重視，在四川省地震局有關專家的支持幫助下，通過分析研究，決定重點檢查臺站周圍水文地質變化情況。2014年8月8日早上在對附近更大范圍新建房屋進行檢查時， 發現漫水灣供水工程公司項目部在其租用場地內新鉆了一口深30 m的生活用水抽水井，且在井旁建了一個容量約為2 立方米的蓄水池，每次抽水約20分鐘方可將這個蓄水池注滿。該井于7月25日開始抽水，將抽水的時間與觀測曲線發生變化的時間進行對比后，發現與小廟臺鉆孔應變數據突變異常時間非常吻合。為了進一步確定其相關性，于10時30分至17時之間共進行了10次抽水試驗，并準確記錄了抽水起止時間，圖5記錄到了試驗時曲線的異常變化，表1詳細列出了抽水和數據突變的起止時間。從表1可見，抽水開始以后，觀測數據突變就同步發生，抽水結束后5～6分鐘數據隨之恢復正常。此試驗進一步表明，抽水與小廟地震臺鉆孔應變數據突變密切相關。

表1 抽水試驗時間與數據突變異常時間對比

圖5 YRY-4分量鉆孔應變2014年8月8日分鐘值曲線

4 結論

經實地調查發現，小廟地震臺鉆孔井與干擾源機井的距離約80 m，距離很近，當機井抽水時，周圍地下水會因靜壓力作用向機井補充，于是機井附近巖層應力狀態發生改變，離機井越近，應力變化越大。這是一起因抽水引起鉆孔應變數據突變的典型案例。綜上可見，此次小廟臺鉆孔應變數據突變是由機井抽水引起，屬于機井抽水引起干擾異常。

致謝：在異常調查工作中得到四川省地震局朱航研究員、西昌地震中心站胡德軍、王松、王登偉的幫助和指導，在此一并感謝！

The Interfere Discrimination on the Abnormal Data Changes due to the Pumping near Xiaomiao Seismic Station

WU Mengfei, XU Jianming

(Xichang Seismic Center Station, Sichuan Xichang 615022, China)

There are abnormal changes of the borehole strain observation data in Xiaomiao Seismic Station. In order to find the cause we check the observation instrument and the auxiliary equipment and then find a pump well 80 meters away from Xiaomiao Seismic Station. The pump operation causes the observation data change.

Xiaomiao Seismic Station; borehole strain; pump interfere; discrimination

2016-12-27；

2017-01-08

巫萌飛(1978-)，男，四川省西昌市人，助理工程師.

P315.727

B

1001-8115(2017)01-0038-05

10.13716/j.cnki.1001-8115.2017.01.009