江蘇北部某兩監(jiān)測井水位異常與鄰區(qū)發(fā)震情況分析

吳苗苗，余 騰，吳 江，楊 瑩，吳 雪，周雪彤

(宿遷學(xué)院 建筑工程學(xué)院，江蘇 宿遷 223800)

0 前 言

江蘇省及其鄰區(qū)是我國東部地區(qū)中強(qiáng)地震活動(dòng)水平較高的省份，著名的郯廬斷裂帶和長江中下游——南黃海地震帶貫穿江蘇省，雖然江蘇省沒發(fā)生過大地震，但是小震不斷，中強(qiáng)地震時(shí)有發(fā)生。而地震在發(fā)生前往往有許多預(yù)兆，而地下水異常就是其預(yù)兆之一。本文主要探討了蘇02井、蘇03井水位在震前震后的異常變化特征和地震的關(guān)系，并總結(jié)歸納了蘇02、03井水位2012年以來的典型異常特征，并對此關(guān)系做一定探討。

1 測井概況

蘇02井觀測站位于江蘇省徐州睢寧縣王營村，觀測站地處郯廬斷裂帶西側(cè)約40 km處，位于通過徐州市區(qū)的北西向廢黃河斷裂相交處附近。蘇02井井深311.76 m，井水循環(huán)條件較好，井下141 m塑料套管至基巖。地層巖性為震旦紀(jì)灰?guī)r，井孔位于廢黃河沖擊平原上，該井最大特點(diǎn)是固體潮差大，記震能力強(qiáng)。

蘇03井觀測站位于江蘇省徐州市睢寧縣梁集鎮(zhèn)。構(gòu)造部位處于郯廬斷裂帶西側(cè)約15 km，北西向廢黃河斷裂帶附近。蘇03井井深449.28 m，觀測井孔口標(biāo)高23.58 m，含水層為震旦系白云質(zhì)灰?guī)r，溶洞裂隙發(fā)育。

2 水位異常基本特征

2.1 震例數(shù)據(jù)的選取

本文所選取的測井?dāng)?shù)據(jù)資料為蘇02井和蘇03井的整點(diǎn)觀測值，選取的時(shí)間段為2012年7月至2018年7月，地震資料從全國地震目錄中檢索出江蘇鄰區(qū)(24°N—38.5°N，110°E—125°E)內(nèi)的地震。然后對區(qū)域內(nèi)發(fā)生的大于3.9級的30次地震進(jìn)行篩選，并選取其中無關(guān)聯(lián)的共24個(gè)震例進(jìn)行研究。

2.2 水位異常特征分析

2.2.1 蘇02井典型異常簡述

自2012年水位數(shù)據(jù)觀察來看，02井在無地震時(shí)段呈穩(wěn)定的上升或下降趨勢，偶爾小幅度的波動(dòng)。但在發(fā)生地震的前段時(shí)間會(huì)出現(xiàn)上升或下降趨勢的轉(zhuǎn)變。在上升轉(zhuǎn)下降的變化中，有10次對應(yīng)了江蘇及臨區(qū)發(fā)生的中等地震，例如2012年7月20號江蘇寶應(yīng)的兩次5.29級和4.2級的地震，23天前水位開始由上升趨勢轉(zhuǎn)為下降；2014年9月16日山東乳山的4.1級地震，在55天前水位由上升轉(zhuǎn)下降；2015年3月23日安徽阜陽的4.1級地震，在10天前水位由上升轉(zhuǎn)下降；2017年9月10日山東濟(jì)寧的4級地震，42天前水位由上升轉(zhuǎn)下降；2018年5月10日黃海的4級地震，7天前水位由上升轉(zhuǎn)下降；2018年7月2日江西浮梁的4.1級地震，20天前水位由上升轉(zhuǎn)下降。

在下降轉(zhuǎn)上升的變化中，有9次對應(yīng)了江蘇及臨區(qū)發(fā)生的中等地震，有代表意義的，2013年4月21日黃海的5.36級地震，2個(gè)月前水位由下降轉(zhuǎn)上升；2014年1月7日山東乳山的4.67級地震，95天前水位由下降轉(zhuǎn)上升；2015年5月22日山東威海的5.03級地震，40天前水位由下降轉(zhuǎn)上升；2017年2月13日浙江磐安的4級地震，1個(gè)月前水位由下降轉(zhuǎn)上升；2018年4月6日安徽無為的4.1級地震，15天前水位由下降轉(zhuǎn)上升。

圖1為蘇02井水位幾次中等地震典型異常圖。

圖1 蘇02井水位幾次中等地震典型異常圖

2.2.2 蘇03井典型異常簡述

自2012年水位數(shù)據(jù)觀察來看，03井與02井相同，在無地震時(shí)段呈穩(wěn)定的上升或下降趨勢，偶爾小幅度的波動(dòng)。但在發(fā)生地震的前段時(shí)間會(huì)出現(xiàn)上升或下降趨勢的轉(zhuǎn)變。在上升轉(zhuǎn)下降的變化中，有8次對應(yīng)了江蘇及臨區(qū)發(fā)生的中等地震，典型的，2012年8月25日黃海的4.85級地震，17天前水位上升轉(zhuǎn)下降；2014年9月16日山東乳山的4.1級地震，55天前水位由上升轉(zhuǎn)下降；2015年10月9日黃海的4.1級地震，12天前由上升轉(zhuǎn)下降；2017年9月10日山東濟(jì)寧的4.0級地震，40天前水位由上升轉(zhuǎn)下降；2018年5月10日黃海的4.0級地震，8天前水位由上升轉(zhuǎn)下降；2018年7月2日江西浮梁的4.1級地震，6天前水位由上升轉(zhuǎn)下降。

在下降轉(zhuǎn)上升的變化中，有10次對應(yīng)了江蘇及臨區(qū)發(fā)生的中等地震，例2013年4月21日黃海的5.36級地震，2個(gè)月前水位由下降轉(zhuǎn)上升；2014年4月20日安徽霍山的4.85級地震，70天前水位由下降轉(zhuǎn)上升；2015年3月14日安徽阜陽的4.76級地震，12天前水位由下降轉(zhuǎn)上升；2015年5月22日山東威海的5.03級地震，50天前水位由下降轉(zhuǎn)上升；2015年6月17日江西九江的4.2級地震，65天前水位由下降轉(zhuǎn)上升；2015年8月6日黃海的4.3級地震，13天前水位由下降轉(zhuǎn)上升；2017年2月13日浙江磐安的4.0級地震，9天前水位由下降轉(zhuǎn)上升，震后水位持續(xù)上升。

圖2為蘇03井水位幾次中等地震典型異常圖。

圖2 蘇03井水位幾次中等地震典型異常圖

2.2.3 地震特征分析

1)異常時(shí)間分布。震前異常時(shí)間有長有短，大致都在幾天到3個(gè)月的范圍內(nèi)，最長達(dá)3個(gè)月(如2014年1月7號山東乳山震級4.1)最短達(dá)6天(2018年7月2日江西浮梁震級4.1)。短時(shí)間內(nèi)異常的地震次數(shù)較多，1個(gè)月內(nèi)水位趨勢開始異常轉(zhuǎn)變的2號井有12次，3號井有12次。時(shí)間長于1個(gè)月的2號井有5次，3號井有9次。

2)震前和震后的異常形態(tài)?！靶螒B(tài)”指的是水位變化曲線的外在表現(xiàn)。震前異常形態(tài)包括由上升轉(zhuǎn)下降和由下降轉(zhuǎn)上升兩種，震后的異常形態(tài)包括上升下降的形態(tài)轉(zhuǎn)變和持續(xù)上升下降的形態(tài)兩種。水位形態(tài)震后做反向轉(zhuǎn)變的地震對應(yīng)的僅有兩次，分別是2012年7月20號江蘇寶應(yīng)震級5.29以及2018年7月10號河南固始震級4，其余都是持續(xù)震前的上升或下降形態(tài)。而震前的形態(tài)異常就沒太大的代表性。

3)異常幅度與震級、震中距的關(guān)系。普遍的，震級越高異常幅度越大，但是也有特殊的情況。如2014年4月1日黃海震級5.12而異常幅度僅0.235 7 m；2014年9月16日山東乳山震級4.1而異常幅度達(dá)到1.126 8 m。

異常時(shí)間大致相同時(shí)，震中距越大異常幅度越小，但是關(guān)系并不是特別明顯。如2013年4月21日黃海：震級5.36，異常時(shí)間60天，震中距175.4 km，異常幅度0.766m；2014年9月16日山東乳山：震級4.10，異常時(shí)間60天，震中距472.2 km，異常幅度1.126 8 m。

4)異常時(shí)間和震中距的關(guān)系。從數(shù)據(jù)來看震中距越小(越靠近震中心)，異常時(shí)間越短。如江蘇寶應(yīng)、黃海(對應(yīng)三次)、山東平邑、山東濟(jì)寧震中距在170 km左右，異常時(shí)間在20、30天左右，最長的為90天。2013年4月21日黃海異常時(shí)間60天震中距175.4 km；2017年7月14日山東榮成海域異常時(shí)間20天，震中距553.4 km。

3 總 結(jié)

本文在前人基礎(chǔ)上對蘇02、蘇03井水位在震前的異常特征進(jìn)行了分析，對于觀測得資料進(jìn)行了整理總結(jié)。蘇02、蘇03井水位呈波動(dòng)變化，在震前會(huì)異常打破波動(dòng)的趨勢，而這種異常的時(shí)間不定，有長期也有短期。震前異常形態(tài)包括由上升轉(zhuǎn)下降和由下降轉(zhuǎn)上升兩種，震后的異常形態(tài)包括上升下降的形態(tài)轉(zhuǎn)變和持續(xù)上升下降的形態(tài)兩種。

本文分析了地震異常與時(shí)間、震級、震幅、震中距的關(guān)系。認(rèn)為震級越高異常幅度越大但存在一些特殊的情況；在異常時(shí)間大致相同時(shí)，震中距越大異常幅度越小；震中距越小(越靠近震中心)，異常時(shí)間越短。

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