1 研究背景

2021年5月22日, 青海省果洛藏族自治州玛多县发生M_S 7.4地震, 震源深度17 km, 震中位于（34.59°N, 98.34°E）。此次地震位于巴颜喀拉块体南边界带, 发震断裂为昆仑山口—江错断裂, 震源机制显示为逆冲型破裂。此为2017年九寨沟M_S 7.0地震后国内发生的又一次7级以上地震。大武地震台距本次地震最近, 震中距180 km, 震前水温观测数据出现明显变化, 对此进行综合分析, 以期判断地震前兆异常的可能性。

2 研究内容及结果

在2021年玛多M_S 7.4地震发生前, 大武水温出现3次明显变化, 具体表现为: 2020年11月20日—12月13日、2020年12月27日—2021年1月8日、2021年3月3日—14日出现明显的“凸字型”变化, 最长持续时间23 d, 最大变化幅度约0.002 ℃。调查发现, 2020年11月6日开始, 距大武水温观测井80 m处, 钻孔应变观测井钻孔施工, 开钻孔深30 m后更换井孔位置, 于12月10日在距大武水温观测井50 m处再次施工, 2021年1月13日工程结束, 孔深78 m。分析认为, 2次钻孔施工距离水温观测井较近, 施工时间与数据变化时间吻合, 结合历史资料及观测数据形态, 判定2020年11月20日—12月13日、2020年12月27日—2021年1月8日大武水温观测数据变化由钻孔施工干扰所致。2021年3月3日—14日降雪集中, 无施工干扰, 与2020年7月和2021年3月大武观测井水化学组分（对应样本编号为202007、202103）进行对比分析, 得到以下结果。

（1）SO₄^2-含量变化。大武202103样品中SO₄^2-含量（0.34 mg/L）比202007样品含量（3.75 mg/L）低近10倍。通常, 在高矿化水中, SO₄^2-的含量仅次于Cl-, 可达每升数克, 个别达每升数十克；在低矿化水中, 一般含量仅数毫克/升到数百毫克/升；中等矿化水中, SO₄^2-常成为含量最多的阴离子。2020年7月和2021年3月样品中SO₄^2-含量差别较大, 由地表低矿化物水互通混合所致, 无深部中等或高矿化物水参与。

202007、202103样品中, 阳离子主要为Na⁺、K⁺, 其次为Ca²⁺、Mg²⁺, 阴离子主要为HCO₃^-, 其次为Cl^-, 而其他阴阳离子含量较低, 表明大武水温观测井补给来源主要由大气降水渗入补给、融雪补给和侧向径流补给构成。

（2）Na-K-Mg三角图分析。Na-K-Mg三角形图解法（Giggenbach, 1988）用于评价水—岩平衡状态, 区分不同类型的水样, 大致分为3个阶段: 地热水在上升过程中与围岩发生离子交换反应达到平衡即为完全平衡水, 热水与围岩中部分矿物的离子交换反应达到平衡即为部分平衡水, 热水与围岩矿物发生的离子交换反应未到达平衡则为未成熟水。2020年7月和2021年3月的取样结果均位于未成熟水区域, 集中于Mg单元附近, 且高度重合, 表明水样与周围环境的水—岩反应不充分, 循环深度浅。

综上所述, 可知大武观测井水温3次“凸字型”变化均为环境干扰所致, 其中: ①大武水温2020年11月20日—12月13日、2020年12月27日—2021年1月8日观测数据“凸字型”变化由钻孔施工干扰所致；②通过水化学组分及气象三要素综合分析, 认为2021年3月3日—14日观测数据“凸字型”变化由钻孔应变观测井施工未及时回填封井有关, 加之该变化时段降雪集中, 使得水温观测井与该钻孔井连通形成“U”型漏水斗, 致使水温发生变化。

3 结束语

温度是体现物质热状态的基本物理量, 在地震前兆观测方法中, 水温观测是地球物理场观测的重要组成部分（车用太等, 2006）。观测井水温对介质应变状态响应灵敏, 且观测数据无须进行复杂的数学处理, 通过直观形态变化即可提取异常。经综合分析, 认为玛多M_S 7.4地震前大武水温出现的3次“凸字型”变化均为环境干扰所致, 并非地震前兆异常。