2) 中国亳州 233527 安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站;
3) 中国安徽 239000 滁州市地震局
2) Anhui Mengcheng National Geophysical Observatory, Bozhou 233527, China;
3) Chuzhou Earthquake Agency, Anhui Province 239000, China
黄辅琼等(2019)通过长期地震预报实践总结,发现在地震孕育进入临震阶段,地下流体的水位和水温是比较敏感容易捕捉到异常信号的观测途径。石云等(2013)将多孔介质中井—含水层—隔水层的潮汐水位振幅和位相的计算公式推广到裂隙饱水岩体潮汐分析中,提出了8种不同变化类型。王俊等(2014)研究了井孔含水层系统应力变化,得出了深部地下水位具有较好地承压性,当它在一定的封闭条件下,井—含水层系统能够较为灵敏地反映出地壳中的各种应力应变变化。基于此,本文利用井水位M2波潮汐因子和相位差挖掘定远皖04井水位异常信息特征,结果显示该井水位异常反映了区域构造活动信息,对郯庐断裂带以西的4级以上地震具有较好地映震效果,可以为地震趋势研判提供学科依据。
2 研究资料与研究方法安徽定远04井位于滁州市定远县程桥乡,成井于1978年5月,井口标高69.1 m,该井完钻井深683.5 m,套管下至井口下10 m处(10 m以下为基岩, 在套管与基岩接触处进行焊接处理),套管直径148 mm。1980年2月正式投入地震地下水观测,观测段在460 m以下,为非自流井,观测含水层岩性为第三系红色砂岩、砂砾岩。地质构造上处于郯庐断裂带西侧及北西向颍上—定远断裂交汇处(图 1)。井孔西北山区基岩裸露,为低山丘陵地貌,高程为100—150 m,地下径流条件较好。
从历年水位曲线来看,定远04井水位呈周期性变化,每年1—7(8)月水位上升,8(9)月份之后水位下降,但原始观测曲线上未能较好地反映前兆异常信息,需要通过物理方法进行处理,以进一步挖掘异常信息。本文通过计算井水位固体潮M2波潮汐因子和相位差来分析含水层应力状态,提取异常信息特征。
3 研究结果本文首先对原始数据进行了预处理,再利用这一理论方法提取了安徽定远04井水中M2波潮汐因子和相位差(表 1),并进行了误差分析,结果表明数据观测精度较高、数据可靠。井水位固体潮分析结果显示,定远04井水位潮汐因子、相位差同步异常变化特征与郯庐断裂带西侧一定范围或近侧的中等以上地震关系密切(图 1)。
需特别指出的是,2014年霍山MS 4.3地震前,水位M2波潮汐因子和相位差出现下降变化,地震发生后继续在低值波动,表明井—孔含水层系统仍处于压缩状态,之后发生2015年阜阳MS 4.3地震,阜阳地震后,潮汐因子和相位差才逐渐恢复(图 2),可见潮汐因子和相位差的同步变化能真实反映该区域应力状态,同时表明一次异常可能对应几次地震。
由图 1和表 1可知,该井水位M2波潮汐因子和相位差同步异常变化对郯庐断裂带西侧一定范围或近侧的中等地震有一定指示意义。2011安庆4.8级地震虽在郯庐断裂带的近东侧,但其发生在下扬子地块的前沿江陆断褶带,受郯庐断裂带系剪切改造(陈安国等,2011);2012年高邮4.9级地震已远离郯庐断裂带,且发震构造是明确的(郭斌等,2015),与郯庐断裂带关系不密切,所以其震前没有异常显示。
4 结束语利用井水位固体潮M2波进行分析,结果表明,井水位M2波潮汐因子和相位差(滞后)同步变化是判定定远皖04井水位异常的一个较好指标,真实反映了该区域构造应力—应变变化状态,从而为地震趋势判定提供学科依据。
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