地震地下流體實時監測與地震預測研究

張文蕾 楊奕 翁騁

摘 要：地震地下流體的實時監測是實現地震早期發現與預警的主要技術，我國在這一領域中已經有了幾十年的發展經驗，當 前對于地下流體的監測能力與技術水平已經較為突出。對此，為了更好地提高相關技術標準，本文詳細分析地震地下流體實時監測技術與地震預測的現狀以及發展。

關鍵詞：地震 地下流體 實時監測 預測

中圖分類號：P315.7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）02（a）-0022-02

地下流體主要是在在干底殼巖層孔隙當中的水、氣、油等流動性的物質，因為地震過程中會對地下流體形成明顯的影響，所以，實時監測地下流體也是預警地震的有效途徑之一，當前相關技術已經可以對流體的物理、化學性質以及動態性的特征等實現實時監測。地下流體作為地殼當中最為活躍的部分，其能夠有效體現出地下深處對策巖體物理情況，同時實現變化與物質遷移的目的。

1 地震地下流體實時監測與地震預測技術現狀

1.1 觀測臺網的現狀

我國的水位臺網于1979年開始建設，這一臺網是通過國家的專業性井網、地方群檢測性井網構建而成。井網的每一個井分布在我國各個省市地區中，覆蓋了約30%的國土面積[1]。我國的井網主要是分布在地震活躍帶以及斷裂帶等位置上。井網的井孔一半在于斷裂帶上或斷裂帶的端點位置。井網的井孔觀測在含水層方面具備較強的封閉性能，所以很少受到外界的干擾，信息傳遞的穩定性與及時性比較強。觀測的含水層一般承壓為96.8%，井網的井孔直徑約為200mm，過水段大多數為裸孔。

1.2 觀測項目的現狀

地震的地下流體觀測內容主要包含流體的物理動態、化學動態、地熱動態、斷層土壤氣動態以及油氣井動態。當前地下流體的物理動態檢測主要是包含水位、油氣水壓力、井流量、水文以及氣壓等；化學動態主要是可以分為4個方面，也就是氣體觀測、水質觀測、氡及輔助觀測以及其他觀測；地熱觀測主要是觀測深井的溫度、溫度解題、淺層的溫度、泉水溫度以及大氣地表溫度等；斷層氣的觀測項目主要是以Hg、Rn、He、H2、CH4、CO2、O2、N2等為主；油氣井的動態觀測主要是以氣流量、產油量、含水量、油氣比、關井壓力等為主。

1.3 觀測儀器

目前我國可用于地震地下流體觀測的設備儀器非常多[2]。水位觀測儀器，這一種主要是用于當前地震地下流體物理動態檢測中，其典型的設備有機械式水位儀、機電式水位儀、電子式水位儀。當前我國的地下流體水位動態監測設備都是自主研發與生產，在水位分辨率以及跟著宮速度方面能夠滿足動態檢測的需求，但是大多數都存在走時誤差的問題；流量觀測儀器。當前設備主要有CWD-40型、TDL-M型、CZ-1002型以及XSF-4型；放射性氡測量儀器。氡是我國地下流體水化學觀測的重要項目之一，我國相關觀測臺就有700多臺，同時FD-125、FD-105是主要的觀測設備，同時均屬于人工測量并讀數。連續性自動化記錄觀測氡儀器有FD-128自動型、JZD-1自動型、LN-3綜合型、SD-1雙道自動型；水質成分的觀測主要是采用常規化學分析法與室內測定方式實現，常用的儀器有721型分光光度計與DDS-11A型，近些年、隨著技術的不斷改進，SP9-800型原子吸收光譜儀的應用也在不斷普及；溫度傳感器。溫度傳感器主要是以石英溫度傳感器和金屬電阻溫度計為主。金屬電阻溫度計具備較強的穩定性，因為這一儀器設備在地震系統當中主要是用于洞體氣溫的測量，所以量程相對比較小。而石英溫度傳感器則是借助石英晶體諧振頻率，會隨著溫度的改變特性制作成為測溫的傳感器，因為石英本身具備較強的靈敏度以及較強的穩定性，所以具備較為理想的重復性使用價值。

2 地震地下流體實時監測與地震預測未來展望

在今后，希望可以借助技術的改進促使地震地下流體監測系統可以在短時間內實現地下水物理、化學動態、地熱千兆以及斷層氣等多方面的觀測目標，從而為我國的地震地下流體綜合檢測提供有力的數據支撐，實現提高觀測數據的可靠性與穩定性。另外，需要更好地落實重點監視區域的干禮方式，例如：西部以7級、東部以6級、首都范圍內以5級，從而更好地實現地震預測工作效益，為地震的地下流體研究提供技術支撐。在今后地下流體的實時監測需要持續性優化，可以從以下幾點實現監測系統的優化工作，從而實現預期性目的。

2.1 構建多層次性監測體系

地下流體的檢測應當為一個整體性系統，實現多方法、多項目的綜合性優化調節，并強調綜合性的觀測，這樣的改進不僅是提升單井的使用率，同時也是對地震地下流體的科學發展與預警效能實現提升作用。地下流體的觀測臺任務應當是以綜合觀測為主，并參與地震預警多領域多學科的實驗任務，同時實現對基本臺以下的臺站技術輔導性作用。另外，還需要加強傳輸臺網的建設工作。地下流體的預測信息在短臨預報當中的優勢非常突出，對地震案例的研究也證實了這一點，但是使用的資料用于地震預警方面的量并不多，其主要原因在于觀測資料的傳遞、產出以及使用所需要的時間周期過長。對此，在今后工作中需要不斷地建設與完善區域性的傳輸臺網建設工作，從而確保地震監測信息的使用價值。

2.2 優化地震觀測網實現信息捕捉

近些年地震監測預測實踐工作中證明了地震預測的技術突破在于理論與技術兩個方面，同時在科學技術快速發展的今天突破空間仍然較大。當前，美國、日本以及中亞諸國均各自實行了地震預測實驗室，并開創了關于地下流體的檢測工作。他們所采用的布網一般都是以地震前兆為目標，雖然目前還沒有大量的實踐成果，但是在布網思路方面可以參考借鑒。我國要想強化觀測網的建設質量，其關鍵在于建設網對于未來地震危害性的評估能力，對于可能發生的地震在強度、地點、類型方面的準確判斷，同時對地震的孕育過程實行前兆場、演化改變等方面的檢測。其次，需要采取理論性模式指導，有針對性地開展布網工作，可以根據觀測項目配套相應的多檢測項目的綜合觀測與淺、中、深多層次的立體化觀測，對于條件允許的可以對地殼形變、地電、地磁等實行對比觀測，從而最大程度地獲取地震預測信息，實現準確、及時的地震預測。

3 結語

綜上所述，本文詳細分析地震地下流體的實時監測與地震預測技術現狀，同時明確提出關于地下流體的觀測在地震預測方面的應用價值。隨著技術的不斷發展，在今后工作中需要不斷地改進與創新監測技術，從而最大程度地降低地震的危害性，強化社會建設穩定性。

參考文獻

[1] 郭麗爽，劉耀煒，張磊，等.地震地下流體汞前兆監測現狀與發展方向[J].地震工程學報，2016，38（2）：303-308.

[2] 劉國良，楊陽，肖超，等.地震地下流體監測井水文地質參數求解與分析[J].工程勘察，2015，43（9）：55-59.

[3] 樊俊屹.地震地下流體臺網觀測系統典型故障分析[J].中國科技成果，2017，18（9）：30-32.