0 引言

宏观异常作为地震短临前兆预报的手段之一，可在地震短临预报中发挥一定的作用。因此，对宏观异常现象的全面监测、及时发现是基层地震部门应当完善的工作，其核实方法、性质判别是基层地震分析预报人员应当掌握的技能。据《中国震例》记载，1966—2002年中国大陆共发生5级以上地震1 576次，其中《中国震例》记录的出现异常的震例有202次，而出现宏观异常的震例有75次，占异常的37%。值得注意的是，在此期间中国大陆发生7级以上地震45次，出现异常的震例有16次，而宏观异常震例有13次，占异常的81.25%。可见震级越大，宏观异常出现的概率也就越高（卢双苓等，2015）。在许多大地震前地震工作者和群众都观测到了一些宏观异常现象，如1975年海城7.3级地震前，出现冬季蛇出洞、老鼠搬家、鸡鹅乱飞、井水翻花冒泡变色变味、地面上冒水冒沙冒泥等异常（周波，2012）；1976年松潘—平武7.2级地震前邛崃、都江堰、青川等地出现“火球”并同时伴随动物异常和地下水异常，宏观异常呈现“三起三落”现象（程万正，2012）。与微观前兆观测方法相比，宏观前兆异常在捕捉大地震方面的优势恰恰在于其短临指示意义（陈瑜等，2021）。在各种类型宏观异常前兆中，地下水宏观异常出现最多，主要表现为水位升降、翻花冒泡、变色等，且主要为短期异常和临震异常（卢双苓等，2015）。然而，地下流体也常受到降雨、河流、开采等水文因素或人为因素的影响，这导致地下流体异常既有可能由地震活动引起，也有可能由环境或人为干扰引起，还有可能由其他某种原因引起（孙小龙等，2013）。因此，如何有效地识别宏观异常成因、排除干扰因素、提取异常信息已成为异常性质判定和地震短临预测的关键问题之一。

巴塘县位于四川甘孜州西部，地处川滇藏三省交界区域，是经318国道由川入藏的必经之地，318线纵贯8个乡1个镇，在巴塘县全长175.042 km。巴塘县是以藏民族为主的少数民族聚居县，在巴塘县总人口中藏族占96.61%，另外，还居住有汉族、彝族、回族、羌族、纳西族、蒙古族、苗族等民族。巴塘矿产资源丰富，储藏有铁、锰、铜、铅等19种矿物，固定矿产地69处；水能资源总量为36.6亿m³，蕴藏量达283万kW，可开发量达235万kW；巴塘旅游资源丰富，其热坑地热田被国家有关部门正式确定为省级优先开发的地质公园之一，同时，高海拔低纬度的金沙江干热河谷气候使巴塘成为甘孜州的“高原江南”“水果之乡”。巴塘构造活动强烈，著名的金沙江断裂和巴塘断裂导致地震多发。1970年以来，巴塘县及县城100 km范围内发生5级以上地震14次。鉴于巴塘县地热资源丰富，1995年开始对巴塘305K温泉进行水温和宏观观测，泉流量、温度大幅度变化及冒泡、颜色与气味变化等为主要宏观观测内容。自观测以来，只观测到2次冒泡现象，第1次为2021年5月27—31日出现过5天的冒泡现象，该现象可能是2021年5月21日云南漾濞6.4级、22日青海玛多7.4级地震的震后效应，不是前兆异常。第2次为2022年3月10日以来一直持续的冒泡现象，而值得注意的是，从3月15日以来巴塘—理塘交界区域（理塘曲登乡）的小地震活动明显增强，这些地震发生在距巴塘305K温泉10—40 km范围内。这是在该泉点第1次观测到的冒泡宏观异常现象，同时伴随周边小地震活动明显增强，情况罕见。为此，台站观测人员高度重视，对此次异常开展了深入调研工作，认定此次冒泡异常为地震宏观前兆异常。本文记录了此次异常调研核实过程及相关问题，以供未来工作借鉴。

1 巴塘305K温泉背景资料 1.1 泉点概况

巴塘305K温泉泉点位于巴塘县北方70 km德达乡、国道318线路边100 m处，泉点地处30.267°N、99.456°E，海拔高程3 909 m。泉点附近另有查青卡温泉和热坑温泉2处较大温泉点，分别距305K温泉1 km、16 km（图 1）。泉点补给区主要在南侧的海子山上，以及由大气降水、雪山融水入渗补给地下水。热水的循环深度大于2 000 m，热储温度为109—139℃（曹入文，2020)。地下热水获得来自于大气降水和雪水的入渗补给后，在经历深循环的过程中被大地热流加热，最后在高温高压的作用下沿花岗岩断层向上升在河谷内涌出地表。305K泉出露于断层与花岗岩体相交部分的边缘处，为裂隙泉，成因类型与查青卡温泉、热坑温泉相似。305K温泉与查青卡温泉相距仅1 km，2个温泉点出露情况、水温、水化学组分都大致相同，因此认为两温泉为同根同源温泉，成因一致。

巴塘305K温泉泉点北面在海子山脚下，南面靠近河流公路，泉点周边人烟稀少，人为干扰少（图 2）。从1995年开始在该泉点进行水温观测和宏观观测，该泉点是四川省重点水温监测点之一，水温监测中使用量程50—100 ℃、最小刻度0.1的水银温度计，水温常年在69 ℃左右，具有较稳定的观测背景。

1.2 测点附近构造特征

巴塘县地处川西褶皱带的德格—巴塘复背斜（邓康龄等，1960），位于青藏滇缅印尼巨型“歹”字型构造体系的头部向中部急剧转折端的东缘，属于三江构造区，构造主要走向为近SN向。305K泉点则处于查龙—然布断层，该断层为右行压扭性断层，初始活动期为印支期，但在燕山期和喜山期及喜山期后又多次活动，切割岩体，自NNW向延伸，向南延伸的过程中转为SN向，向南主要出露中—下三叠统和上三叠统的曲嘎寺组和图姆沟组（张清林，2016）。断层面倾向W，倾角陡直，局部呈“S”状扭曲，断面附近破碎和硅化普遍。南部断面在显微镜下见压碎构造，长石沿破碎面生长，绢云母和黑云母扭曲强烈甚至破碎。该断层东侧也是巴塘县主要的成矿带，普遍见锡、铜、铅等多金属矿化，矿化脉走向与断层基本一致（曹入文，2020）。305K泉点同时地处冬鄂—赤琼向斜，该向斜展布在查龙—然布断层与别宗隆巴—曲翁措断层之间，宽13—18 km，长约55 km，自赤琼沟向南为哈嘎拉—格聂岩体分布区。向斜西翼展布较宽而东翼狭窄，轴线在冬鄂—赤琼—线呈NNW向。向斜槽部出露上三叠统拉纳山组上段板岩，两翼依次为拉纳山组下段粉砂岩、板岩，图姆沟组中段和上段灰岩、酸性火山岩、板岩等。向斜两翼岩层倾角多陡，褶皱较紧闭（曹入文，2020）。

1.3 测点附近岩性特征

巴塘县属巴颜喀拉地层区，玉树—中甸地层分区。区内地层岩性复杂，缺失前寒武、白奎系和侏罗系，其他地层均有出露。305K泉点附近主要以变质岩和岩浆岩为主，巴塘县位于青藏高原东部边缘，岩浆活动频繁，从晚古生代到中生代均有岩浆活动，中生代最为强烈，305K泉点附近影响最大的是中生代燕山期形成的岩浆岩，对测点起控制作用的是哈嘎拉斑状黑云母花岗岩体，该岩体出露于理塘县哈日、巴塘县达休阔、洞纳合措一带，是巴塘地区出露的最大的花岗岩体。岩体由斑状黑云母花岗岩组成，面积达440 km²，呈“水螅”状长轴作SN向。305K泉点附近岩体出露在查龙—然布断层和独立柯—哈日断层所夹区域的南部，岩体的北部和东部为图姆沟组和拉纳山组的灰岩（曹入文，2020）。

1.4 测点气象、水文资料

巴塘县由于地处横断山脉，海拔较高，水汽又较充足，属于高原高山气候。区内气候垂直变化显著，山原气候寒冷，谷地气候温和。巴塘县内四季温差较大，冬季气温低至-10 ℃以下，春季气温有较快的提升，而夏季气温最高可达35 ℃以上，秋季气候变化频繁。巴塘县内的降雨主要集中在6—9月，春季和冬季的雨雪天气较少，气候也较干燥。巴塘县的年平均气温为12.8 ℃，年降雨量468.3 mm，整体较湿润。巴塘县内的所有河流都汇入金沙江，金沙江位于巴塘县的西部边缘，是巴塘县和四川省的西边界。金沙江在巴塘县全长167.1 km，平均流量为943 m³/s，年总径流量为297.19亿m³。县内主要发育有巴曲、定曲2条河流，巴曲的源头在扎金甲博冰川，定曲的源头在波密乡哈日拉，2条河流在巴塘县内总长116.19 km。县内还有107个湖泊、50余条小河溪流，汇水面积在100 km²以上的有19条（曹入文，2020）。

2 异常调查 2.1 泉点观测现象变化过程调查

2022年3月10—18日异常核实小组对巴塘305K温泉点进行了4次现场核实，核实中发现泉水流量正常，水位正常，泉池内水质清澈，无其他杂质溢出，泉点观测条件和观测方式无干扰和破坏。泉点冒泡现象呈现由多到少再增多的现象，即3月10—11日查看泉点时，冒出气泡较多；12日冒出气泡减少；14日冒泡有所增加；18日冒泡持续。

2.2 泉点周边环境调查

与泉点相隔不到1 m处有一处常年废弃水池，泉点下方2.5 m处德达河由西向东流过，河流近期未见明显涨落，水质也无明显变化，河流对面为一露天澡池和养路道班的废弃房屋，露天澡池常年有居民在此泡澡，废弃房屋年久失修无人居住，318国道对面为一简易民居。以上为巴塘305K温泉周边环境，据走访了解泉点周边环境基本保持原貌，无明显变化（图 3），距泉点10 km内未发现施工干扰、挖井、抽排水等情况，因此排除环境破坏和人为干扰的可能。

2.3 观测点周边其他泉点情况调查 2.3.1 附近小泉

在巴塘305K温泉东面上坡方向84 m处有一小泉眼，常年有温泉水冒出，2022年3月11日进行异常核实时，该泉眼流量较小，同时伴有铁锈色杂质溢出，当时铁锈色物质溢出长度约为80 cm。3月17日进行异常核实时发现泉眼流量明显增大，铁锈色物质溢出长度达到2—3 m，并呈扇形向外延展，延展面积约为3 m²。地下水在循环过程中通过与围岩发生的地球化学作用而获得丰富的微量元素（吴伟志等，2013），而温泉中含有的铁、锰微量元素在地下水中以二价离子形式存在，肉眼不可见，当地下水抽出地表与空气接触后，二价铁离子经氧化反应形成三氧化二铁，并包裹部分锰离子结成团块，呈褐红色胶体微粒悬浮于水中使水变成浑浊状，并且当温泉原水的铁离子质量浓度大于l mg/L时，水温降至40 ℃后约5 h开始变色（陆惠娣等，2008），因此，我们认为该小泉眼铁锈色物质溢出可能为地下水中的铁离子含量升高所致。现场测量结果显示，泉眼出水温度为39.3 ℃。相关资料显示（曹入文，2020），该地区温泉都是大气降水入渗补给后经过深循环并得到深部热流加热后上升到地表的。如果下渗水的循环位置较浅，且存在一定冷水混入，那么泉水温度就会降低，而该泉眼附近有渗透性较好的卵石层，冷水混入较多，又因该泉眼流量小、出露浅，因此该泉泉水温度较低。由于没有对该泉眼建立观测，缺乏背景资料，故不能判断其水温和水质的变化情况。根据3月11、17日2次看到的铁锈迹延展规模可以推测，该泉眼流量增大和溢出杂质增多是客观存在的。相隔84 m的2处泉点，一处冒气泡、一处流量增大伴随铁锈色物质溢出，我们认为这反映了地球深部信息的变化。造成相近的2处泉眼不同表现的原因，可能与泉眼附近的岩性特征、泉水循环深度、泉眼出露深浅、温泉水化学特征及化学反应等有关。

2.3.2 查青卡温泉

查青卡温泉位于德达乡日阿村西4 km处，在318国道的北侧，地处30.29°N、99.63°E，海拔3 898 m。该温泉共有几十个泉眼，泉眼顺山坡呈阶梯状分布。因为临近318国道，查青卡温泉己被开发为成熟的温泉洗浴场所，日接待超过200人次（曹入文，2020）。据现场核实，该泉点最下方较大一个泉眼并未纳入观测，但常年都有气泡冒出，上方10 m处的泉眼为中国地震局地震预测研究所周晓成研究员项目观测点，温泉店常年为该项目观测水温，据介绍该泉眼近期水温无明显变化，维持在66.5—66.7 ℃。该泉点水质、流量也无明显变化。

2.3.3 热坑温泉

茶洛温泉位于茶洛乡热炕村，又名热炕温泉（林化岭，2003），地处30.40°N、99.38°E。海拔3 540 m。现场调查可见，沿NE—SW向的河流两岸出露了近20个温泉泉眼，大部分为高温温泉和沸泉。2022年3月17日核实查看的泉眼为一处高温沸泉泉眼，据当地人介绍该泉眼近期水质、流量无明显变化。现场对该泉眼进行水温测量，温度为86 ℃，曹入文（2020）研究发现该泉眼的温度为85.8 ℃，由于人工测量存在误差，认为该泉点的温度变化不大。

2.4 气象因素调查

经查阅相关文献，巴塘305K温泉、查青卡温泉、热坑温泉均为地下热水获得来自于大气降水和雪水的入渗补给，当地气温、降雨资料显示该时段气象正常，没有反常的气温、降雨情况：春季来临时巴塘区域气温缓慢升高，雪山融水经过入渗对地下水进行正常补给；该时段无降雨，没有大气降水补给，因此可以判定温泉点的大气降水和雪山融水补给正常，气象因素变化不是造成305K泉点冒泡、升温的原因。

3 异常分析 3.1 水质分析

2022年3月17日异常核实人员分别对巴塘305K泉、查青卡温泉、热坑温泉等3处泉点取水样带回姑咱水化台进行水质分析，结果见表 1。

（1）305K温泉和查青卡温泉相距仅1 km左右，2个泉点水质成分含量相差不大，说明2处泉点为同一地下水循环。305K温泉为查青卡泉群中的一个，由于泉群中每个泉眼受出露深浅、地下水循环深度、周围岩性特征、冷热水混合比例、开发情况的影响各异，因此每个泉眼的冒出状态有所区别，这就可以解释查青卡泉点正常及305K泉点出现冒泡、水温小幅升高的现象。305K温泉地下热循环深度约为2 000 m，在较深的水循环过程中会带出地球内部变化信息，同时地球内部变化也会使得地下水产生不同的水化学反应，继而带出地面，因此认为305K温泉冒泡、水温升高预示着地球深部化学物质或应力在发生变化。

（2）一般认为富含Cl^-的温泉水主要来源于地壳深部（晏锐等，2015）。异常核实人员对3个泉点的水质进行分析发现，热坑温泉的Cl^-含量明显高于305K温泉、查青卡温的Cl^-含量（表 1）。曹入文（2020）研究发现，热坑温泉的地下热循环深度为2 537—3 483 m，305K温泉和查青卡温泉地下热循环深度约为2 000 m，本文水质分析结果与曹入文（2020）研究相互印证。而热坑温泉处于茶洛—松多断层带与查龙—然布断层的交汇点，因此认为热坑温泉对于地下深部变化的反应更灵敏。

3.2 区域地震活动分析

2022年3月15日以来巴塘—理塘交界区域（理塘曲登乡）小地震活动明显增强，这些地震发生在距巴塘305K泉点10—40 km内。截至3月20日，已发生M_L≥0地震106次，其中，0.0—0.9级地震15次；1.0—1.9级地震6次；2.0—2.9级地震21次；3级以上地震4次；最大震级地震为3月15日4点9分理塘M_L 3.3地震。对2022年3月14日以来理塘地震序列进行计算，结果显示这些地震为U—K型前兆震群。在时间上巴塘305K温泉出现冒泡、水温升高现象与该地震序列出现增强相距4天，距离上相距10—40 km，因此认为二者之间存在一定的联系，都为地震前兆反应。此外，在2016年9月23日理塘5.1级地震发生前一日，即9月22日19—22时震中附近出现了小地震活动明显增强的现象，因此认为此次理塘地震序列增强并伴随泉点冒泡的现象值得重视。

3.3 宏观异常与地震间对应关系分析

在地震孕育过程中，会伴随产生许多物理、化学变化，这些变化与动物异常、地下水异常有着直接或间接的关系，宏观异常可能是破坏性地震（M_S≥5）特有的前兆异常现象。在以往震例中，以地下水宏观异常出现的数量最多。卢双苓等（2015）统计分析发现，宏观异常数量越多，未来发生地震的震级越大；但一些地震宏观异常数量少，除与地震类型有关外，还与地震发生的地点、居民点的分布等有关。此次巴塘地区只出现了一处温泉水冒泡，一处小泉有红色物质溢出，这可能是因为对应的震级较小，也可能是因为巴塘地处偏远地区，宏观异常测点少，人口稀少，能观测到的宏观异常现象也随之减少。同时，地下水异常主要表现为短期异常和临震异常，多数发生在震前1个月以内；在空间上地下水异常多数在距震中100 km内。

4 结论

对巴塘305K温泉开展的5次现场核实表明，泉点未遭到破坏，泉点周边环境无明显变化，距泉点10 km内未见施工干扰、放炮、挖井、抽排水等情况，近期巴塘地区气温、降雨正常。距巴塘305K温泉84 m处的一小泉眼出现流量增大、溢出铁锈色物质增多的现象，表明该区域地下水中的铁离子含量有所升高。相近的2处泉点中，一处出现冒泡，一处出现流量增大并伴有铁锈色物质溢出的现象，故认为该区域地下深部存在化学变化或应力变化；同时结合2022年3月14日以来巴塘—理塘区域小地震活动增强，而2016年9月23日理塘5.1级地震之前震中附近区域小震活动也出现过增强现象，我们认为此次泉点冒泡的宏观现象为前兆异常。

5 反思

缺乏巴塘地区温泉点的地质、地球化学背景资料给异常核实工作带来较大困难。在异常核实过程中本可以对几处泉点的水温、水质、宏观异常现象等进行更深入的对比分析，但由于没有建立建全泉点地质、地球化学背景资料，使得工作开展缺乏深度；同时，由于温泉监测点少，因而能捕捉到前兆异常的泉点也少，此次异常点只有305K泉点一处，而对其他很多温泉尚未开展观测，也就无从得知变化情况，这使得工作缺乏广度。巴塘地区地热资源丰富，而多年的监测和研究表明，地下热水循环深度较深时能够将地下深部的变化信息带出地面，因此应充分利用巴塘地区丰富的地热资源，建立水温、水质、气体、宏观异常监测点，从而捕捉到更多的前兆异常信息。如在巴塘地区乃至全国较著名的热坑温泉，其地下热流循环深度为2 537—3 483 m，又恰好处于茶洛—松多断层带和查龙—然布断层的交汇点，我们认为热坑温泉对于地下深部变化的反应较灵敏，如果能在此建立观测点网，应该能够捕捉到丰富的前兆异常信息。

加大科普宣传力度，提升群测群防的宏观异常观测的预报效能。2008年5月12日汶川8.0级地震后续的科考工作表明，惨痛教训之一就是：地震宏观异常不能及时汇总到有关人员手中，震前多分散在各地个人手中，难以形成可作为预测依据的异常群体（车用太等，2012），由此可见，群测群防力量和防震减灾知识普及尤为重要。地震部门除了提高自身的监测能力以外，一是还需要依靠广大人民群众，不断加强群测群防体系建设，提高宏观异常的发现率和上报率。在此次异常核实工作中发现，如地下水的宏观监测，仅1个点是远远不够的，因为宏观前兆异常的数量与地震震级间呈正相关，只有把宏观异常观测点的数量和群策群防的力量提升上去，才能提高地震临震预测水平。二是需要加强防震减灾科普宣传，提升全民防震减灾意识。