蘇03井水溫異常機(jī)理研究

周璇++張少騰++賀成麗

【摘 要】深層水溫是一種有效的地震前兆觀測(cè)手段，它能夠靈敏的反應(yīng)出圍巖應(yīng)力場(chǎng)的變化特征。地震預(yù)測(cè)主要依據(jù)前兆異常的變化對(duì)未來(lái)地震發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行綜合判斷，而水溫變化是其中一個(gè)重要的“信號(hào)”。蘇03井自2015年11月水溫?cái)?shù)據(jù)出現(xiàn)上升變化，本文針對(duì)這一異常現(xiàn)象展開(kāi)調(diào)研，探討了水溫異常的形成原因，以期能為地震預(yù)報(bào)及震情跟蹤提供經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】水溫異常 地震前兆 地震預(yù)報(bào) 機(jī)理研究

地下流體異常能夠提供許多地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)過(guò)程的前兆信息，并能夠以不同方式和特點(diǎn)將其反映出來(lái)，是一種有效的地震短臨預(yù)報(bào)方法[1]。地震預(yù)測(cè)主要依據(jù)前兆異常的變化對(duì)未來(lái)地震發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行綜合判斷[2]，而水溫變化是其中一個(gè)重要的“信號(hào)”。因此，研究深層水溫的變化特征，對(duì)于地震預(yù)報(bào)具有重要的指導(dǎo)意義。

1 蘇03井概況

蘇03井位于徐州市睢寧縣梁集鎮(zhèn)，在地質(zhì)構(gòu)造上位于近南北向郯廬斷裂帶西側(cè)約15km處。井深449.28米，含水層為震旦系白云質(zhì)灰?guī)r，溶洞裂隙發(fā)育，觀測(cè)層埋深較淺，與第四系含水層具有水力聯(lián)系。

2 異常特征

蘇03井水溫觀測(cè)儀器工作穩(wěn)定，觀測(cè)數(shù)據(jù)連續(xù)可靠，具有較好的映震能力。但從2015年11月份開(kāi)始該井水溫觀測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)上升變化，打破年變趨勢(shì)，到目前為止上升幅度約為0.117℃（如圖1），2016年4月之后處于平穩(wěn)狀態(tài)，但仍處于高值。

3 環(huán)境干擾因素分析

3.1 降雨對(duì)蘇03井水溫的影響

圖2為蘇03井2015年6月至2016年7月的水溫和降雨量曲線圖。從圖中可發(fā)現(xiàn)2015年6月、9月隨著降雨量的增大，水溫曲線出現(xiàn)小幅度上升波動(dòng)，說(shuō)明降雨對(duì)水溫存在一定的影響。但是蘇03井水溫異常期間降雨量并未明顯增加。

那么，蘇03井水溫破年變上升異常是否是降雨引起的？為了進(jìn)一步驗(yàn)證降雨量對(duì)水溫的影響，對(duì)蘇03井及周圍的水樣進(jìn)行了氫氧同位素檢測(cè)。大氣降雨線引自Craig（1961），其方程為，式中為氫氧同位素實(shí)測(cè)比值，為氧同位素實(shí)測(cè)比值。此次采集水樣的氫氧同位素相較于2015年3月采集的水樣，更加接近大氣降雨線，說(shuō)明蘇03井混入了大氣降雨。此外，與蘇03井周邊采集的水樣相比，蘇03井的檢測(cè)結(jié)果也更加靠近大氣降雨線。這也進(jìn)一步說(shuō)明了降雨對(duì)蘇03井水溫存在影響。統(tǒng)計(jì)2010年以來(lái)的降雨量并未發(fā)現(xiàn)2015年11月至2016年降雨量比往年大，因此，蘇03井水溫上升有可能受降雨的影響，但不能完全交代此次水溫破年變上升異常變化。

3.2 蘇03井附近浴室污水排放影響

在對(duì)蘇03井現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，距蘇03井東約150m距離處經(jīng)營(yíng)一家浴室，該浴室自2015年10月底開(kāi)始營(yíng)業(yè)，這與蘇03井水溫上升的時(shí)間相吻合。該浴室用水直接抽取地下水，污水排放也是直接排入地下，排出的污水溫度約為40℃左右。通過(guò)當(dāng)?shù)卣畢f(xié)調(diào)令該浴室自3月21日至3月28日停業(yè)，從停業(yè)期間觀測(cè)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，蘇03井水溫雖仍處于高值，但未出現(xiàn)繼續(xù)上升趨勢(shì)，且溫度稍有下降。因此認(rèn)為，該井水溫異常與該浴室排放的熱水有一定的關(guān)系。

4 對(duì)比周圍其他流體井

蘇02井距蘇03井約19km，地處郯廬斷裂帶西側(cè)約35km處，該井井深311.76m，井內(nèi)循環(huán)條件較好，觀測(cè)層與第四系含水層可能存在水力聯(lián)系。觀察蘇02井2010年以來(lái)的水溫?cái)?shù)據(jù)，同期未出現(xiàn)同步上升變化，排除群體性異常變化的可能。

5 蘇03井水溫異常與地震關(guān)系

蘇03井自2010以來(lái)，井孔周圍100km范圍內(nèi)未發(fā)生ML4.0以上地震。但在較大地震發(fā)生前蘇03井水溫會(huì)出現(xiàn)小幅度的下降波動(dòng)，圖3統(tǒng)計(jì)了2010年以來(lái)蘇03井水溫的變化與較大地震的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在大震發(fā)生時(shí)，水溫在長(zhǎng)期平穩(wěn)的背景上出現(xiàn)下降波動(dòng)，波動(dòng)幅度≤0.004℃，時(shí)間較短。

在孕震應(yīng)力的作用下，觀測(cè)井所處的承壓水層受到隔水層的擠壓，使得地下水的排泄速度加快或減慢[3]，井水溫度也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化。水溫突升是承壓水層受到隔水層的擠壓力減弱，地下水的排泄速度減小，導(dǎo)致熱量聚集引起的。但在統(tǒng)計(jì)期間，世界范圍內(nèi)發(fā)生的ML7.0級(jí)以上地震前，蘇03井水溫大多未出現(xiàn)異常，因此不能確定前幾次的水溫波動(dòng)為地震前兆，還需繼續(xù)積累典型震例。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析睢寧蘇03井水溫異常得出以下結(jié)論：

（1）水溫上升與降雨可能存在一定的關(guān)聯(lián)。

（2）蘇03井水溫異常與鄰近的浴室排水有關(guān)。同時(shí)排除群體異常可能。

（3）蘇03井水溫異常為地震前兆的可能性較小。

參考文獻(xiàn)：

[1]繆阿麗，等.蘇22井水溫映震效能及典型地震前兆特征分[J].地震地磁觀測(cè)，2014.

[2]陸明勇，等.地下流體長(zhǎng)趨勢(shì)異常變化與強(qiáng)震預(yù)測(cè)的初步研究[J].地震研究，2009.

[3]邱鵬程，等.格爾木井水溫異常特征及其與地震關(guān)系分析[J].地震地磁觀測(cè)與研究，2005.