0 引言

地震研究认为地球内部存在两个最重要的作用因素，一个是力，另一个是热。地球内部发生的一切作用几乎都与这两个因素有关。正常动态的水温观测，是由于某些地球物理因素作用而表现出的地热观测值的日周期变化与其他规则周期变化 (中国地震局监测预报司，2007)，对于一个井孔的特定观测部位，此规律也是稳定的 (梅世蓉等，1993)。

地壳在日、月起潮力作用下，会产生相应的固体潮体应变，这种应变使含水层孔隙中的流体压力产生波动 (车用太等，2005)。在钻孔穿透含水层后，含水层和井内的压力差使水流流入 (或流出) 井孔，水井水位出现相应的潮汐波动，这种由固体潮应变引起的水井水位的潮汐现象，即为水井水位的固体潮效应。

通河地震台井水温出现2015年2月28日-10月15日破坏水温历年年变规律，井水位2015年也打破固体潮年变规律，水位在上升期持续下降。本文通过干扰排除等手段，落实水温与水位的异常变化，揭示异常产生的机理。

1 观测条件

通河地震台地处伊春-延寿地槽北段，北东向依舒断裂、东西向通河断裂、北西向岔林河断裂交汇部位。静水位测量井 (通河1号井) 位于台站院内，井深200 m，地下水类型属孔隙承压水。井管采用Φ140焊管，其中0-182 m为黑管，182-200 m为花管。止水封井位置，在井深180 m处，井管外围投入250 kg黄土球后，换水泥砂浆6 m³投至地表，设完整护井套管，井口经保护处理，观测环境良好。采用SZW-1A数字水温仪进行深层水温观测，探头投放深度为180 m，水温仪工作正常，可以较好反映地下水温度变化。采用LN-3A数字水位仪进行静水位观测，探头埋深7.24 m，传感器每月校测合格，可以较好反映地下水固体潮汐效应。目前未发现外界环境对观测数据产生影响，观测数据产出稳定，观测系统运行较好。

2 观测数据

通河地震台SZW-1A数字式水温仪自2007年8月运行以来，工作比较稳定，变化幅度较小，2015年2月28日-10月15日井水温观测多次出现突升、突降现象，变化幅度较大，历时较长，且每次变化幅度及周期不同，见图 1。

通河地震台静水位观测2007年开始记录以来，水位整体趋势呈下降状态，观测质量较好，可靠性高，数据年变规律明显，属冬低夏高型。2015年降雨量及气压变化与往年相当，但静水位打破年变规律，在往年应该处于上升趋势的时段，水位持续下降 (图 2)。

3 排除干扰

通过对通河地震台水温、水位近10年的观测数据曲线动态特征 (图 1，图 2) 进行分析 (缪阿丽等，2014)，发现仅2015年水温、水位均出现破年变现象。由此进行异常落实，调查发现，水温、水位观测严格遵守《地震地下水观测规范》的要求，定时校测水位，并进行气压校正，特别是2015年，对仪器、气象、环境等因素进行分析研究，排除仪器故障及外界环境对观测数据变化的干扰影响。

4 数据分析

将通河地震台2015年2月28日-10月15日水温变化幅度异常期划分为12段阶段，每个异常阶段为7-26天，分析每个异常阶段水温变化幅度和异常形态、异常时长，见表 1，发现水温变化幅度在每个阶段不尽相同，在0.010 2℃-0.050 2℃，异常形态也不完全一致，基本呈下降、上升-平稳-下降、上升-下降形态。笔者认为，造成水温此破年变变化的原因是，出现浅井或井水来自多个含水层的混合水，导致不同温度的水混入观测井，引起水温发生变化。

选取2008-2015年通河地震台静水位观测数据，分析水位年变规律，见表 2，发现2008-2014年，水位每年下降开始期为9-12月，周期为161-262天；每年上升开始期为4-6月，周期为131-170天；水位每年变化幅度在0.26-0.86 m；2015年水位持续下降，变化幅度与2011年和2013年相当，且年降水量与往年持平，可见水位下降非降水量多少所致。笔者认为，2015年通河地震台观测井水位持续下降，可能是由井承压水出现新的通道进入其他裂隙所致。

5 产生机理探讨

经过对通河地震台观测仪器、环境等进行核查，未发现人为因素和仪器因素干扰。

分析认为，通河台观测井2015年水温、水位数据破年变变化可能由含水层局部地区发生塑性形变引起。

造成含水层局部地区发生塑性形变的原因有地震波、人为开采和区域应力变化 (图 4)，通河地震台水温在2008年汶川M 8.0、2011年日本M 9.1强地震发生时未记录到水震波，可排除地震波影响。通过走访调查，可排除人为开采水井的情况。通河地震台观测井模拟图见 (图 3)，假设观测井底部有两个裂隙，观测井含水层地下介质受区域应力阶段性作用，岩体所含裂缝开启或闭合，致使含水层局部地区发生塑性形变，从而改变岩体的孔隙率及相应空隙压力和渗透率，引起含水层中地下水的流动，含水层受压时，含水层中新的孔裂隙地下混合水流入观测井，井水上下混合，使得观测井水温发生大幅度的上升、下降变化，见图 4。可见，井水温度变化应为含水层孔裂隙环境发生改变的结果。经8个月调整的过程，水温动态形成新的平衡，只在2015年出现异常，而2016年现阶段正常。由此可以确定，通河地震台观测井水温发生变化由区域应力变化所致。

随着观测时间的延长，局部地区发生塑性形变 (汪成民，1988)，原本闭合的裂隙开启或原本开启的裂隙闭合，可能影响含水层内的孔隙压力。这种整体效应可能是裂隙在地下介质长时间变化后产生的定向排列所致。由于井水垂向温度梯度的存在，不同温度水体的混合会使井内水体温度场发生扰动，裂隙的整体变化使得其间的水体更易流向新开启的裂隙，导致通河地震台2015年观测井水位持续下降 (图 4)。

6 结论

综上所述，认为通河地震台地下水温、水位2015年破年变变化与观测系统及环境干扰无关。从水温、水位破年变产生机理分析，认为通河地震台2015年2015年水温、水位数据破年变变化由含水层局部地区发生塑性形变引起。这是因为：① 新的裂隙水源突破封闭混入现有水源体系，井水上下混合，使得观测井水上下温度发生变化，从而造成2015年水温出现大幅度无规则变化。该现象可能与本地区局部地震孕育过程导致地质构造改变有关；② 通河1号井承压水出现新的通道进入其他裂隙，裂隙的整体变化使得其间的水体更易流向新开启的裂隙，造成水位下降，导致2015年水位持续下降；③ 地下含水层孔裂隙环境发生改变，经几个月调整，形成新的动态平衡，因此水温、水位只在2015年出现异常，而2016年现阶段均正常；④ 水温波动大，而同期水位变化不大，可能是因为承压井出现的新裂隙位置较深，水温探头投放在井下180 m，反映较为强烈，而水位探头投放在井下7.24 m，反映较为微弱。

本文对通河地震台水温、水位破年变现象给出相对合理的解释，但地下流体的复杂性表明，很多现象并非在单纯某一种机制下形成，而是多种机制共同作用的结果。对于通河地震台2015年水温、水位观测异常，需今后在本区域水文地质条件基础上，开展必要的实验和数值模拟，定量分析水温、水位的变化机理。