1 研究背景

已有研究表明, 在中强及以上地震前, 在震中距一定范围内分布的氡测点通常会出现氡异常, 表明氡测项映震效果较好（廖丽霞, 2008；孙凤霞等, 2016）。虽然诸多地震预报研究涉及水氡测项映震前兆机理分析及方法探索, 但对于水氡动态变化异常分析及判断, 尚缺少有效实例。因此, 本文就2017年4月12日浙江临安M_S 4.2地震前安徽香泉地震台水氡测值异常变化进行探讨, 以期准确捕捉前兆异常信息, 提升地震分析预报能力。

2 研究内容

安徽香泉地震台（下文简称香泉台）流体观测井建于1983年（台站始建于1975年）, 井深49.25 m, 为自流温泉观测井。该井位于郯庐断裂带以东, 下扬子破碎带西侧, 乌江—罗昌河断裂带近侧。温泉出露于淮阳山字形构造前弧东翼、含山挤压褶皱带龙王山—南龙山背斜中段、锅底山东北麓上寒武纪仓山灰岩断裂带内。水温47.4℃, 稳定。井孔平均流量为1.8 L/s左右, 水化学类型为SO₄^2-—Ca·Mg型, 矿化度为1.62 g/L, pH值为7.01, 正常氡值分布在70—80 Bq/L。经30多年的观测, 香泉台积累了丰富的水氡观测数据, 为后续分析工作奠定了基础。为深入分析该台氡值在地震前后的异常特征, 开展了以下工作: ①对氡异常特征与地震进行描述分析；②从氡值与降雨量和辅助测项（气温、气压）的对比分析及加密观测、水质分析等4个方面, 对异常可靠性进行综合分析。

3 研究结果 3.1 水氡异常特征与地震描述

据中国地震台网中心测定, 2017年4月12日2时25分36秒在浙江省临安市发生M_S 4.2地震（30.08°N, 119.34°E）, 震源深度15 km, 震中位于临安市河桥镇与潜川镇交界附近的九龙坑。香泉台BBVS-60宽频带地震计记录到此次地震（震中距约220 km）波形, 初至到时为12日2时40分10秒。

由香泉台2017年水氡日值变化曲线（图 1）可知, 2017年3月1日水氡测值出现快速上升变化, 3月8日达到峰值, 上升幅度达36%（一般情况下, 幅度≥8%即认为是异常）, 3月19日出现下降变化, 于4月12日发震, 震后处于低值状态, 至5月13日恢复正常状态。可见, 水氡日值变化表现为高值—下降—发震—低值—恢复的异常特征。

3.2 异常可靠性分析 3.2.1 降雨量对比分析

由历年观测资料来看, 降雨是造成香泉台水氡年变的主要因素, 特别是每年的水氡峰值与强降雨量关系显著, 二者呈正相关。因降雨的入渗补给, 使井孔地下水在井管的流动速度增加, 从而缩短了水在井管中的停留时间, 氡的衰变量减少而导致测值增大（廖丽霞, 2008）。香泉台所在地每年7—8月进入雨季, 降雨量较大, 水氡测值出现峰值, 特别是日降雨量达150 mm以上时, 水氡日值会出现高值突跳变化, 如2015年6月25日、2016年7月6日；2017年3月1日至18日水氡测项出现高值异常, 而此时段非雨季, 且日降雨量远小于150 mm。可见, 此次水氡测项高值异常变化与降雨无明显关系。

3.2.2 与气压、气温等辅助测项对比分析

由水氡与气压、气温观测数据对比曲线（图略）可知, 气温与水氡呈正相关, 气压与水氡则表现为反相关。在本次异常变化期间, 气温、气压呈正常年变形态, 且观测人员严格按照相应规范进行操作, 表明本次水氡高值异常是真实存在的, 为震兆异常。

3.2.3 加密观测

异常期间, 开展加密复测, 结果表明: 香泉水氡高值异常变化是客观、真实存在的。通过PS2000测氡仪现场比测, 结果显示, 本次数值为34.7 Bq/L（2017年3月15日测）, 明显高于该台背景值21.6 Bq/L（2013年4月23日测）。

3.2.4 水质分析

为进一步判别香泉台地下水来源, 调查组先后2次赴现场核实, 在异常高值期间和恢复后对该台地下水采取水化学样品, 编号为香泉台1、香泉台2, 结果见表 1。

由表 1可见, 香泉台观测井与泰华1号井地下水类型相同, 均为Ca-SO₄型, 即地下水来源相同；香泉中学井地下水略有差异；香泉台及周边水体均为未成熟水, 即循环周期较快, 为浅层地下水补给。

地震孕育、发生过程中常伴有流体地球化学异常变化, 特别是井孔中SO₄^2-、F^-、Cl^-离子, 会出现下降变化, 可反映井孔一定范围内地震活动。由香泉台水氡在地震前后2次水样检测结果可知, 在2017年4月12日临安地震发生后, 地下水中阳离子与阴离子含量有所下降, 其中Na⁺、SO₄^2-离子浓度变化幅度明显。在构造应力作用下岩层发生破裂, 不同含水层的地下水沟通了水力联系, 使离子浓度发生变化, 导致地下水中离子成分产生较大变化。此外, 庐江地震台痕量汞于2017年3月5日出现相对高值现象, 3月16日后恢复正常, 与香泉水氡异常变化时间具有同步性。

综上所述, 认为香泉台水氡的短期、高值异常可能是区域应力变化的反映。

4 结束语

2017年4月12日浙江临安M_S 4.2地震前后, 安徽香泉台水氡测值出现上升—高值—下降—发震—低值波动—回升—恢复的短临异常特征。通过与降雨、辅助测项的对比分析, 以及水质、离子浓度变化的可靠性分析, 可判定该异常为临安地震前兆异常, 进一步验证, 香泉水氡对地壳应力反映灵敏, 对一定范围内中强地震活动具有一定监控能力, 可为今后该区周边地震的预测、预报提供参考。

在本项目开展过程中得到安徽省地震局王俊高级工程师的悉心指导与帮助, 在此表示衷心感谢。