云南井網(wǎng)水溫和水位對(duì)幾次典型地震的響應(yīng)特征研究

段美芳 陳佳 陸麗娜

[摘要] ?基于2008—2023年云南井網(wǎng)中26口觀測(cè)井水溫和水位的同震響應(yīng)資料，以對(duì)云南地區(qū)影響較顯著的8次地震為例，對(duì)比分析各觀測(cè)井水溫和水位的同震響應(yīng)特征，分別從地震波能量密度、巖性、斷裂帶的控制作用以及動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)性等角度對(duì)其同震響應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了探討。結(jié)果表明，云南井網(wǎng)水溫和水位對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)大震的響應(yīng)較近震顯著，響應(yīng)主要集中在滇中一帶，水位響應(yīng)較水溫顯著，水位同震變化以振蕩和上升為主，水溫以脈沖為主。德宏法帕滇22井和麗江象山井有更好的響應(yīng)能力，劍川滇06井、會(huì)澤甘溝滇01井、昆明官渡區(qū)小哨井、大姚地溫井和南華震2井的同震響應(yīng)能力較其余21口井弱。進(jìn)一步分析表明，地震波能量密度與震中距線性擬合相關(guān)系數(shù)大于?0.9，成明顯負(fù)相關(guān)，與震級(jí)成正相關(guān)，并給出了能量密度與滲透系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。最后分別對(duì)水溫和水位同震響應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了探討。

[關(guān)鍵詞] 云南井網(wǎng); 水溫; 水位; 同震響應(yīng)

[DOI] 10.19987/j.dzkxjz.2023-105

0 ?引言

水溫和水位作為地下流體的重要觀測(cè)手段，其變化可以反映地殼運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)性，在地震預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)中起著重要作用。有學(xué)者采用“一震多井”^[1]、“一井多震”^[2]、“一震一井”^[3]的方法對(duì)云南地區(qū)水溫水位同震響應(yīng)做了不同程度的研究并取得了一定的成果。但因受限于地震頻次、觀測(cè)技術(shù)和觀測(cè)臺(tái)站密度等因素，目前，該項(xiàng)工作仍缺乏利用多個(gè)地震對(duì)云南井網(wǎng)響應(yīng)特征的系統(tǒng)研究。中國(guó)地震局“十五”重大工程項(xiàng)目之“中國(guó)數(shù)字地震觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)”的實(shí)施，為云南地區(qū)水溫和水位的同震響應(yīng)研究提供了較好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

為更好地監(jiān)測(cè)研究云南地區(qū)地震活動(dòng)性和觀測(cè)井同震變化情況，本文系統(tǒng)收集和整理了云南井網(wǎng)水溫和水位的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用“多震多井”的研究方式，分析和總結(jié)同震響應(yīng)特征，結(jié)合井孔水文地質(zhì)條件探討不同響應(yīng)現(xiàn)象的可能機(jī)理，并對(duì)云南井網(wǎng)地下流體的同震響應(yīng)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，為今后提高研究區(qū)監(jiān)測(cè)能力以及監(jiān)測(cè)井的布設(shè)提供參考。

1 ?研究對(duì)象

1.1 ?云南流體觀測(cè)井網(wǎng)概況

云南地區(qū)于1982年陸續(xù)開展地下流體觀測(cè)，經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展，已建立了比較完善的地震地下流體觀測(cè)網(wǎng)。到目前為止，在云南地區(qū)模擬及數(shù)字化觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)中，水溫共計(jì)97項(xiàng)，水位共計(jì)104項(xiàng)，其中，水溫水位同井運(yùn)行觀測(cè)的有87口，占所有測(cè)井的84%，基本實(shí)現(xiàn)高精度、高分辨率、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)共享。

現(xiàn)用的水位觀測(cè)儀器有3種：LN-3A型、SWY-2型和ZKGD3000數(shù)字化水位儀。除SWY-2水位儀為秒采樣外，其他兩種水位儀均為分鐘采樣，3套儀器分辨率均優(yōu)于1 mm。現(xiàn)用的水溫觀測(cè)儀器有5種：SZW-1A、SZW-1、SZW-2、SZW-1AV2004和ZKGD3000-NT型數(shù)字水溫儀。其中，SZW-2水溫儀為秒采樣，其余儀器均為分鐘采樣，5套儀器分辨率均為±0.0001℃。為保證數(shù)據(jù)一致性，本文統(tǒng)一采用分鐘值進(jìn)行研究。

本文以2008—2023年間我國(guó)及鄰區(qū)發(fā)生的重大地震為例，研究云南井網(wǎng)的同震響應(yīng)特征。經(jīng)調(diào)查，此期間發(fā)生的并能顯著引起云南地區(qū)地下流體同震響應(yīng)的重大地震有8次（表1）。其中，2008年5月12日汶川M_S8.0地震，2011年3月11日日本M_S9.0地震，2012年4月11日蘇門答臘M_S8.6地震和2015年4月25日尼泊爾M_S8.1地震為遠(yuǎn)場(chǎng)大震（震中距在1000 km以上）；2013年4月20日蘆山M_S7.0地震、2014年8月3日魯?shù)?em>M_S6.5地震、2017年8月8日九寨溝M_S7.0地震和2021年5月21日漾濞M_S6.4地震為近場(chǎng)地震（震中距在100～1000 km之間）。

1.2 ?數(shù)據(jù)來(lái)源和選取

水溫和水位觀測(cè)資料來(lái)源于云南省前兆臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，考慮到下文需從觀測(cè)井、測(cè)項(xiàng)和同震響應(yīng)3方面進(jìn)行多角度綜合分析對(duì)比，所選觀測(cè)井需滿足如下兩個(gè)特征：①水溫水位同井觀測(cè)，且在地震響應(yīng)前后儀器都正常工作；②選取的8次地震中至少有一次地震引起了水溫水位中一個(gè)測(cè)項(xiàng)的同震響應(yīng)。基于上述原則，本文挑選出26口數(shù)字化觀測(cè)井進(jìn)行研究。為了進(jìn)一步分析同震響應(yīng)特征，本文分別對(duì)觀測(cè)井的分布情況和基本參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（圖1，表2）。

2 ?結(jié)果

2.1 ?響應(yīng)形態(tài)特征

比較這8次地震對(duì)云南井網(wǎng)的影響程度（表3）可知：云南井網(wǎng)水位的同震響應(yīng)類型表現(xiàn)為脈沖、振蕩、上升和下降等形式，以振蕩和上升兩類為主；水溫的同震響應(yīng)類型表現(xiàn)為脈沖、上升和下降，以脈沖為主。

其中，下關(guān)團(tuán)山井水溫水位同震響應(yīng)具有明顯協(xié)調(diào)性，具體表現(xiàn)為：對(duì)有響應(yīng)的尼泊爾地震（圖2a和圖2d）、日本地震（圖2b和圖2e）、汶川地震（圖2c和圖2f）和蘇門答臘地震（圖2g和圖2i）水位均表現(xiàn)為振蕩，對(duì)漾濞地震（圖2h和圖2j）水位表現(xiàn)為上升；水溫變化均表現(xiàn)為極其相似的上升形態(tài)。5次水位同震響應(yīng)變化幅度范圍為0.019～0.073 m，水溫同震響應(yīng)變化幅度范圍為0.0112℃～0.08℃。

圖 2 下關(guān)團(tuán)山井水溫水位同震響應(yīng)曲線

Fig. 2 ?Coseismic response curves of water temperature and water level of well in Xiaguan Tuanshan

汶川M_S8.0地震時(shí)，云南地區(qū)共有17口測(cè)井記錄到同震響應(yīng)，其中有9口測(cè)井的水溫水位均記錄到同震響應(yīng)（圖3）。在該次地震響應(yīng)中，水位多表現(xiàn)為振蕩和上升的形態(tài)，水溫多表現(xiàn)為先降后升或趨勢(shì)上升的形態(tài)，如昆明基準(zhǔn)臺(tái)ZK1井（圖3a和圖3d）、建水黃龍寺井（圖3b和圖3e）、德宏法帕滇22井（圖3c和圖3f）的響應(yīng)形態(tài)均表現(xiàn)為水位振蕩，水溫先下降后趨勢(shì)上升；彌勒縣彌東哨井（圖3g和圖3j）和普洱大寨滇17井（圖3h和圖3k）的響應(yīng)形態(tài)均表現(xiàn)為水位階升，水溫趨勢(shì)上升。

圖 3 汶川地震云南井網(wǎng)水溫水位同震響應(yīng)曲線

Fig. 3 ?The coseismic response curves of water temperature and water level in Yunnan well pattern to Wenchuan earthquake

漾濞M_S6.4地震時(shí)，云南地區(qū)共有8口測(cè)井記錄到水位同震響應(yīng)，有10口測(cè)井記錄到水溫同震響應(yīng)（圖4）。水位同震響應(yīng)表現(xiàn)為上升、下降、振蕩和向上的脈沖4種形態(tài)；水溫同震響應(yīng)表現(xiàn)為上升、下降、向上的脈沖和向下的脈沖4種形態(tài)。值得注意的是，本次地震引起元謀滇02井（圖4o）、劍川滇06井（圖4p）、南華震2井（圖4q）和大姚地溫井（圖4r）4口測(cè)井水溫出現(xiàn)明顯同震變化的同時(shí)水位無(wú)變化，這與以往井水溫同震響應(yīng)多是由水位同震變化引起的觀點(diǎn)不一致^[4-5]。

2.2 ?響應(yīng)頻次及分布特征

由表3可知，德宏法帕滇22井對(duì)8次地震均記錄到水位同震變化；麗江象山井對(duì)8次地震均記錄到水溫同震變化，同震響應(yīng)能力較強(qiáng)。劍川滇06井、會(huì)澤甘溝滇01井、昆明官渡區(qū)小哨井、大姚地溫井和南華震2井對(duì)選取的8次地震中僅有一次地震引起了水溫和水位中一個(gè)測(cè)項(xiàng)的同震響應(yīng)，占所有觀測(cè)井的19%，說(shuō)明上述5口井同震響應(yīng)能力較其余21口測(cè)井弱。

從空間分布上看，8次地震引起的同震響應(yīng)主要集中在滇中一帶（圖1）。由圖5可知，除汶川和漾濞地震水溫響應(yīng)測(cè)井?dāng)?shù)略高于水位外，其余地震對(duì)應(yīng)的水位同震響應(yīng)測(cè)井?dāng)?shù)均明顯大于水溫。對(duì)尼泊爾地震發(fā)生同震響應(yīng)的測(cè)井?dāng)?shù)最多，共有20口測(cè)井水位記錄到水震波，占所有觀測(cè)井的77%，12口測(cè)井記錄到水溫變化，占所有觀測(cè)井的46%；對(duì)九寨溝地震發(fā)生同震響應(yīng)的測(cè)井?dāng)?shù)最少，只有5口測(cè)井記錄到水溫水位變化。綜上所述，水位的響應(yīng)能力明顯強(qiáng)于水溫；測(cè)井對(duì)汶川M_S8.0，日本M_S9.0，蘇門答臘M_S8.6和尼泊爾M_S8.1四次遠(yuǎn)場(chǎng)大震的響應(yīng)較其他4次近場(chǎng)地震顯著。

2.3 ?水溫同震變化分析

本研究所選測(cè)井除普洱大寨滇17井和大姚地溫井是淺層水溫外，其余都是深層和中層水溫。由表3可知，不同井水溫對(duì)不同地震的響應(yīng)形態(tài)和變化幅度不同，但其中4口井有一定規(guī)律可尋：建水黃龍寺井對(duì)有響應(yīng)的6次地震均表現(xiàn)為向下的脈沖，最大變幅為0.128℃；昭通漁洞井對(duì)有響應(yīng)的4次地震均表現(xiàn)為向上的脈沖，最大變幅為0.176℃；元謀滇02井對(duì)有響應(yīng)的6次地震均表現(xiàn)為下降，最大變幅為0.0176℃；下關(guān)團(tuán)山井對(duì)有響應(yīng)的5次地震均表現(xiàn)為上升，最大變幅為0.0278℃。

2.4 ?水位同震變化分析

本研究所選觀測(cè)井有17口為靜水位觀測(cè)，有10口井為動(dòng)水位觀測(cè)。相關(guān)研究表明，動(dòng)水位的映震能力明顯高于靜水位^[6]，但近年來(lái)，由于對(duì)地下水開采過(guò)多等因素，導(dǎo)致部分動(dòng)水位觀測(cè)井?dāng)嗔骱蟾臑殪o水位觀測(cè)。例如：洱源滇20井于1986—2008年為動(dòng)水位觀測(cè)，2008年9月因含水層彈性儲(chǔ)水量的減少及周圍溫泉和井水開采的影響導(dǎo)致出水口斷流，隨后改為靜水位觀測(cè)至今；麗江象山井受降雨影響，雨季井水位高于泄流口呈自流狀態(tài)，旱季則處于低水位不自流。不同井對(duì)不同地震水位的響應(yīng)形態(tài)和變化幅度不同，但其中4口井對(duì)有響應(yīng)的地震同震方向始終保持一致，主要表現(xiàn)為：

（1）下關(guān)團(tuán)山井靜水位：對(duì)尼泊爾、日本、汶川和蘇門答臘4次地震的響應(yīng)形態(tài)均表現(xiàn)為振蕩型。從變化幅度來(lái)看，蘇門答臘地震時(shí)該井變化幅度最大，達(dá)到0.073 m，汶川地震時(shí)變化幅度最小，只有0.019 m。

（2）普洱大寨滇17井動(dòng)水位：對(duì)尼泊爾、日本、汶川、蘇門答臘、魯?shù)楹脱?次地震的響應(yīng)形態(tài)均表現(xiàn)為上升型，這與以往思茅井水位的同震變化總是上升的研究結(jié)果^[5，7]較一致。汶川地震時(shí)該井響應(yīng)幅度最大，達(dá)到0.386 m，魯?shù)榈卣饡r(shí)響應(yīng)幅度最小，只有0.005 m。

（3）彌勒縣彌東哨井動(dòng)水位：對(duì)尼泊爾、日本、汶川、蘇門答臘和魯?shù)?次地震的響應(yīng)形態(tài)均表現(xiàn)為上升型。汶川地震時(shí)該井響應(yīng)幅度最大，達(dá)0.661 m，魯?shù)榈卣饡r(shí)響應(yīng)幅度最小，只有0.275 m。

（4）保山滇14井動(dòng)水位：對(duì)尼泊爾、汶川、蘇門答臘和魯?shù)?次地震的響應(yīng)形態(tài)均表現(xiàn)為上升型。汶川地震時(shí)該井變化幅度最大，達(dá)0.047 m，蘇門答臘地震時(shí)變化幅度最小，只有0.01 m。

3 ?討論

3.1 ?地震波能量密度的影響

地震波能量密度是厘定地震釋放能量的重要參數(shù)，利用與震級(jí)和井震距之間的相關(guān)性是現(xiàn)階段獲取地震波能量密度的重要方法之一。Wang等^[8]利用美國(guó)南加利福尼亞的地震數(shù)據(jù)推導(dǎo)得到如下的經(jīng)驗(yàn)公式：

式中，e為地震波能量密度，單位為J/m³；M為震級(jí)；r為井震距，單位為km。

將表3中所列的8次地震時(shí)水溫水位變化對(duì)應(yīng)的震級(jí)和震中距參數(shù)帶入式（1）進(jìn)行回歸分析。由圖6可知，震級(jí)一定時(shí)，地震波能量密度與震中距線性擬合相關(guān)系數(shù)R值均大于?0.9，即能量密度與震中距明顯負(fù)相關(guān)；當(dāng)震中距為500 km時(shí)，魯?shù)椤⑻J山、汶川地震的能量密度依次增大，說(shuō)明震中距一定時(shí)，地震波能量密度與震級(jí)正相關(guān)。

當(dāng)?shù)卣鹨鸬牡卣鸩芰棵芏冗_(dá)到一定閾值時(shí)，地震波作用于裂隙介質(zhì)的水平剪切力會(huì)使裂隙介質(zhì)中膠體等物質(zhì)得到更強(qiáng)的疏通和遷移，致使含水層滲透系數(shù)增大，從而觸發(fā)同震水溫和水位響應(yīng)^[9-10]。Wang等^[8]在研究地震波能量密度與震級(jí)、震中距之間的關(guān)系時(shí)，認(rèn)為地震波引起含水層滲透系數(shù)變化的能量密度下限約為 10^?4J/m³，當(dāng)?shù)卣鸩芰棵芏却笥?0^?3J/m³時(shí)，地震波對(duì)裂隙的剪切作用會(huì)更強(qiáng)，從而能更顯著地引起含水層滲透系數(shù)的變化。由表3計(jì)算可得，本研究中95.5%的地震波能量密度大于10^?3J/m³，說(shuō)明8次地震的地震波對(duì)裂隙的剪切作用較強(qiáng)，能顯著的引起云南井網(wǎng)含水層滲透系數(shù)變化。滲透系數(shù)的改變使得含水層系統(tǒng)內(nèi)水流流程或流速（流量）和地下流體的壓力發(fā)生變化，從而引起井水溫度和水位的變化。

3.2 ?巖性對(duì)水溫和水位同震響應(yīng)變化的影響

巖性亦會(huì)對(duì)同震響應(yīng)特征和響應(yīng)幅度產(chǎn)生較大影響。在含水層埋深大致相同時(shí)，水位同震響應(yīng)的幅度取決于觀測(cè)井含水層的巖性，一般灰?guī)r＞變質(zhì)巖＞砂巖＞第四系砂礫巖，但在震中距差別很大的情況下巖性對(duì)振幅的影響可以忽略不計(jì)^[11]。汶川地震時(shí)，昆明基準(zhǔn)臺(tái)ZK1井、建水黃龍寺井和德宏法帕滇22井均表現(xiàn)為水位震蕩或上升，水溫下降的響應(yīng)形態(tài)（圖3），3口井含水層巖性均屬于灰?guī)r，地下水類型均為巖溶裂隙承壓水，且井深均在200 m左右（表2）。由此可知，這3口井的水溫和水位響應(yīng)形態(tài)可能受觀測(cè)井含水層巖性的控制。

普洱大寨滇17井、彌勒縣彌東哨井和保山滇14井（除保山滇14井對(duì)日本地震表現(xiàn)為震蕩外）水位對(duì)有響應(yīng)的地震均表現(xiàn)為上升的變化形態(tài)，表明地震導(dǎo)致上述3口井所在構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)壓性增強(qiáng)張性減弱。分析發(fā)現(xiàn)，這3口觀測(cè)井含水層巖性均為砂巖和粉砂巖，地下水類型均為裂隙承壓水（表2）。經(jīng)查閱觀測(cè)資料，排除觀測(cè)系統(tǒng)、自然環(huán)境、場(chǎng)地環(huán)境和人為等干擾因素后，本文認(rèn)為引起這3口觀測(cè)井水位有規(guī)律變化的原因是地震波加載于含水系統(tǒng)，與含水層發(fā)生交互作用，引起含水系統(tǒng)滲透性、孔隙率、空隙壓力等參數(shù)的變化，從而打破了地下水系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡，致使該井所在區(qū)域呈壓性特征。

3.3 ?斷裂對(duì)水溫和水位同震響應(yīng)變化的影響

斷層可以為地下流體的運(yùn)移提供良好的通道，同時(shí)地下流體又會(huì)對(duì)斷層的活動(dòng)產(chǎn)生一定的促進(jìn)作用，二者密切相關(guān)。本次研究的觀測(cè)井基本位于活動(dòng)斷裂帶附近，多數(shù)為非自流井；地下水類型主要是巖溶裂隙承壓水；92.6%的觀測(cè)井觀測(cè)深度為100～620 m，屬于中等深度的觀測(cè)井；分布在背斜上的昆明官渡區(qū)小哨井最深，為2156 m，而分布在斷裂交匯處的騰沖袁家塘井、下關(guān)團(tuán)山井和彌渡石咀CK2井井深較淺（圖1，表2）。

不同斷裂上距離較近的觀測(cè)井水溫和水位對(duì)同一地震的響應(yīng)特征不同。如相距約20 km的通海高大井和曲江滇16井對(duì)8次地震的同震響應(yīng)形態(tài)、變化幅度和能量密度有很大差異（表3）。本文認(rèn)為，造成兩口井同震響應(yīng)能力差異較大的原因可能是應(yīng)力的不同。

地震發(fā)生瞬間，由于局部巖石的破裂及斷層的錯(cuò)動(dòng)，一方面會(huì)使斷層附近大量的流體沿破裂面迅速移動(dòng)，另一方面震源區(qū)的斷層滑動(dòng)會(huì)使得其周圍應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生變化，這種應(yīng)力場(chǎng)的變化在有利條件下會(huì)觸發(fā)與震源區(qū)斷層存在相互作用的其他斷層的活動(dòng)。當(dāng)一次大地震發(fā)生時(shí)，發(fā)震斷層的破裂并不能引起所有斷層的應(yīng)力釋放，而是根據(jù)斷層之間的幾何關(guān)系，在某些斷層上造成應(yīng)力卸載（釋放），使其趨于穩(wěn)定，而在另一些斷層上造成應(yīng)力加載，使其趨于滑動(dòng)^[12]。曲江斷裂位于哀牢山—紅河斷裂和鮮水河—小江斷裂帶向南延伸的交匯處，即川滇菱形塊體東南端，應(yīng)力釋放強(qiáng)烈。對(duì)于布設(shè)在曲江斷裂北盤的通海高大井和曲江隱伏斷裂上的曲江滇16井，地震引起該地區(qū)應(yīng)力場(chǎng)的變化作用于井-含水層系統(tǒng)，即地震波不同程度的改變了兩個(gè)斷層面上的正壓力和孔隙壓力，從而觸發(fā)水溫和水位的變化。

3.4 ?水溫水位同震響應(yīng)機(jī)理研究

相對(duì)于水位，水溫的同震響應(yīng)機(jī)理較復(fù)雜，時(shí)常與區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境、水文地質(zhì)條件、介質(zhì)裂隙、含水層參數(shù)、探頭放置的位置等因素有關(guān)^[13]。本次研究中，水溫水位響應(yīng)特征主要有4種：

（1）水位震蕩或上升，水溫上升：如下關(guān)團(tuán)山井（圖2）、彌勒縣彌東哨井（圖3g和圖3j）和普洱大寨滇17井（圖3h和圖3k）。其中，下關(guān)團(tuán)山井位于紅河斷裂與西洱河斷裂交匯處，含水層巖性以紫紅色粉砂巖為主，富水性能較弱。井深315.07 m，套管深315.07 m，水位埋深1.26 m，水溫探頭放置于距井口290 m深處，地下水類型為基巖裂隙承壓水（表2）。對(duì)下關(guān)團(tuán)山井同震響應(yīng)過(guò)程分析發(fā)現(xiàn)，水溫響應(yīng)均發(fā)生在水位響應(yīng)之后13～36 min，初步判斷水溫變化是由水位響應(yīng)造成的。水位振蕩和上升后恢復(fù)的過(guò)程使上層（井水面向下100 m以內(nèi)）、中層（井水面向下100～300 m之間）和下層（井水面向下300 m往下）3層井水加速對(duì)流，而在回流過(guò)程中，下層水回升到中層再到上層，因下層水溫較高，導(dǎo)致中層水溫因下層井水的混入而上升。當(dāng)?shù)卣鸾Y(jié)束后，水溫仍保持高值，說(shuō)明此時(shí)對(duì)流達(dá)到一個(gè)平衡的狀態(tài)，水溫穩(wěn)定。當(dāng)水位同震響應(yīng)結(jié)束后，上、中、下3層井水緩慢恢復(fù)至原來(lái)的水溫。

（2）水位震蕩或上升，水溫下降：如昆明基準(zhǔn)臺(tái)ZK1井（圖3a和圖3d）、建水黃龍寺井（圖3b和圖3e）、德宏法帕滇22井（圖3c和圖3f）。上述3口觀測(cè)井地下水類型均為巖溶裂隙承壓水，含水層巖性均為灰?guī)r，透水性較好，在地震波的作用下，水位發(fā)生震蕩使得周圍溫度較低的裂隙水進(jìn)入觀測(cè)含水層，發(fā)生水巖交互作用致使水溫下降，當(dāng)震蕩結(jié)束后裂隙緩慢愈合，水溫趨勢(shì)上升。

（3）水位獨(dú)立響應(yīng)：如汶川地震時(shí)姚安新井（圖3s）、保山滇14井（圖3t）、開遠(yuǎn)滇18井（圖3u）和漾濞地震時(shí)姚安新井（圖4m）、楚雄新井（圖4n）均表現(xiàn)為水位獨(dú)立響應(yīng)。分析發(fā)現(xiàn)，上述4口井對(duì)其他地震的水溫均沒(méi)有響應(yīng)，分析可能是由于水溫靈敏度低或是背景噪聲過(guò)大淹沒(méi)了水溫響應(yīng)信息。

（4）水溫獨(dú)立響應(yīng)：如漾濞地震時(shí)元謀滇02井（圖4o）、劍川滇06井（圖4p）、南華震2井（圖4q）和大姚地溫井（圖4r）均表現(xiàn)為水溫獨(dú)立響應(yīng)。結(jié)合前人經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為該異常現(xiàn)象可能是由固體（巖土）介質(zhì)的熱傳導(dǎo)引起的，與井筒或井-含水層系統(tǒng)中水熱運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，也可能是多個(gè)機(jī)理共同作用的結(jié)果^[14]。

4 ?結(jié)論

通過(guò)對(duì)云南井網(wǎng)在幾次地震時(shí)的響應(yīng)特征分析，得出以下結(jié)論：

（1）云南井網(wǎng)水溫和水位對(duì)汶川M_S8.0，日本M_S9.0，蘇門答臘M_S8.6和尼泊爾M_S8.1四次遠(yuǎn)場(chǎng)大震的響應(yīng)較其他4次近震好，水位響應(yīng)能力明顯強(qiáng)于水溫。水位的同震響應(yīng)類型包括脈沖、振蕩、上升和下降，以振蕩和上升為主；水溫的同震響應(yīng)類型包括脈沖、上升和下降，以脈沖為主。從空間分布上看，8次地震引起的同震響應(yīng)主要集中在滇中一帶。德宏法帕滇22井和麗江象山井有更好的響應(yīng)能力，在今后的地震監(jiān)測(cè)中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注；劍川滇06井、會(huì)澤甘溝滇01井、昆明官渡區(qū)小哨井、大姚地溫井和南華震2井的同震響應(yīng)能力較其余21口井弱，未來(lái)一段時(shí)間需加強(qiáng)對(duì)這5口井的探討。

（2）地震波能量密度與震中距線性擬合相關(guān)系數(shù)大于?0.9，成明顯負(fù)相關(guān)，與震級(jí)成正相關(guān)。95.5%的地震波能量密度大于10^?3J/m³，說(shuō)明8次地震的地震波對(duì)裂隙的剪切作用較強(qiáng)，能顯著的引起云南井網(wǎng)含水層滲透系數(shù)變化。

（3）汶川地震時(shí)，昆明基準(zhǔn)臺(tái)ZK1井、建水黃龍寺井和德宏法帕滇22井的響應(yīng)形態(tài)極為相似，普洱大寨井、彌勒縣彌東哨井和保山滇14井對(duì)有響應(yīng)的地震水位均表現(xiàn)為上升，可能受到觀測(cè)井含水層巖性的控制。另外，造成通海高大井和曲江滇16井同震響應(yīng)能力差異較大的原因，可能是地震波不同程度的改變了兩個(gè)斷層面上的正壓力和孔隙壓力，從而觸發(fā)水溫和水位的變化。

（4）按響應(yīng)特征對(duì)水溫水位的響應(yīng)機(jī)理分別進(jìn)行了討論。水位震蕩或上升時(shí)水溫下降和上升都是由于對(duì)流和摻混使水流所攜帶的井孔內(nèi)熱量改變?cè)斐伤疁刈兓Ｋ华?dú)立響應(yīng)可能是由于水溫靈敏度低或是背景噪聲過(guò)大淹沒(méi)了水溫響應(yīng)信息。而對(duì)于水溫獨(dú)立響應(yīng)，我們認(rèn)為該異常現(xiàn)象可能是由固體（巖土）介質(zhì)的熱傳導(dǎo)引起的，與井筒或井-含水層系統(tǒng)中水熱運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，也可能是多個(gè)機(jī)理共同作用的結(jié)果。

??致謝

感謝防災(zāi)科技學(xué)院廖欣副研究員、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)薛紅盼博士研究生、中國(guó)地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)大理中心李慶副高級(jí)工程師以及審稿專家在本文成文過(guò)程中給予的指導(dǎo)和幫助。

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Coseismic response characteristics of groundwater temperature and level of Yunnan well network to several earthquakes

Duan Meifang^{1， 2}， Chen Jia^{1， 2}， Lu Lina^{3， 4， *}

1. Dali Center of China Earthquake Science Experimental Site， Yunnan Dali 671000， China

2. Xiaguan Seismic Station of Yunnan Earthquake Agency， Yunnan Dali 671000， China

3. Institute of Disaster Prevention， Hebei Sanhe 065201， China

4. Hebei Key Laboratory of Earthquake Dyn