地下流體與地震預(yù)報(bào)

1、地下流體與地震預(yù)報(bào)賦存在地殼巖體空隙中的油、氣、水等，且與孕育、發(fā)生地 震構(gòu)造活動(dòng)存在著直接聯(lián)系的的物質(zhì)就是地震地下流體。 在區(qū)域 應(yīng)力作用下， 以強(qiáng)震孕育的動(dòng)力學(xué)原理為基礎(chǔ)， 當(dāng)受到作用力地 殼介質(zhì)被破壞產(chǎn)生變形時(shí)，在化學(xué)作用、熱力作用、動(dòng)力作用下 介質(zhì)中流體所發(fā)生的動(dòng)態(tài)變化等就是大陸地下流體前兆物理力 學(xué)機(jī)制。查明現(xiàn)今斷層仍存在新活動(dòng)的關(guān)鍵標(biāo)志就是該流體。1 形成地下水動(dòng)力學(xué)前兆機(jī)制1.1 微裂過(guò)熱水爆炸沖擊 微裂隙是震源巖體在應(yīng)力增加到巖石抗壓強(qiáng)度三分之二以 上時(shí)，產(chǎn)生的裂隙，且隨著時(shí)間的推移，該裂隙不斷地?cái)U(kuò)大、發(fā) 展，減壓條件形成， 附近沸騰的熱水上涌后， 制造出爆炸沖擊力， 就出現(xiàn)了

2、前兆現(xiàn)象， 這就是微裂過(guò)熱水爆炸沖擊機(jī)制。 當(dāng)該機(jī) 制出現(xiàn)，地下水水溫升高、流量增大、水位上升等則為震中區(qū)附 近主要的現(xiàn)象，除此之外，還伴有的現(xiàn)象有磁、電、光、聲等。1.2 蠕滑機(jī)制 在粘滑之前，斷層常會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定滑動(dòng)，且為間歇性，該滑動(dòng) 將附近一定范圍內(nèi)巖石介質(zhì)牽動(dòng)后，物理變化也相應(yīng)地產(chǎn)生了。 只要通過(guò)流量或水位的變化就能夠?qū)⑦@種蠕滑或者穩(wěn)定滑動(dòng)所 引發(fā)的巖石介質(zhì)微量變化反映出來(lái)。 例如： 特殊地層前兆現(xiàn)象被 深井壓水水位記錄下來(lái)。蠕滑的主要特點(diǎn)在于水位固體潮相位、 幅度等發(fā)生改變或者反向等現(xiàn)象， 以及水位固體潮正常日便形態(tài) 發(fā)生變形，具體為微量波動(dòng)，該波動(dòng)甚至持續(xù)數(shù)小時(shí)。這些現(xiàn)象 所對(duì)應(yīng)的地

3、震比例較高， 該前兆具有較高價(jià)值， 不過(guò)目前僅在基 巖承壓水中觀測(cè)到。1.3 破裂機(jī)制 該機(jī)制在臨震前階段，具有較為強(qiáng)烈的震中地區(qū)地應(yīng)力活 動(dòng)，像斷層帶的巖層有局部破裂的現(xiàn)象發(fā)生等薄弱地殼部位， 使 新的水力聯(lián)系形成于不同含水層之間， 在短時(shí)間內(nèi)， 地下水水化 學(xué)組分、水溫、石油產(chǎn)量、井水流量、泉水流量、地下水水位等 發(fā)生劇烈變化， 將地下水平衡狀態(tài)破壞。 這種前兆現(xiàn)象單依靠人 類感覺(jué)器官可察覺(jué)、發(fā)現(xiàn)，因其具有突變型特點(diǎn)。它們的數(shù)量在 外圍地區(qū)較少， 經(jīng)常在震中區(qū)及其四周較為集中地分布， 且越集 中于震中地區(qū)、越與發(fā)震時(shí)刻臨近，就會(huì)越發(fā)強(qiáng)烈其變化程度。 當(dāng)不同含水層之間相互連通， 證明隔水層產(chǎn)

4、生破裂， 位于高水頭 水層的水會(huì)向低水頭含水層中流去， 從而升降水位或者增減泉水 流量，如圖 1 所示。而若溝通裂縫一旦產(chǎn)生，沿著裂縫，地表會(huì) 涌出大量地下水， 因此，該前兆現(xiàn)象十分顯著， 可在震中觀測(cè)到， 其均可出現(xiàn)在各類含水層中。1.4 壓張性應(yīng)變機(jī)制在震中外圍地區(qū)會(huì)出現(xiàn)變化緩慢、 時(shí)間較長(zhǎng)的地下水動(dòng)力學(xué) 前兆現(xiàn)象。 在張應(yīng)力作用下， 降低地下水水位， 擴(kuò)大其空隙容積； 而在壓應(yīng)力作用下，上升地下水水位，縮小了演示空隙容積。該 應(yīng)變活動(dòng)會(huì)經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間過(guò)程， 且均勻、 緩慢，因此，變化均勻、 緩慢等是形成地下水水位前兆的特點(diǎn)。2 非地震因素引起地下流體異常2.1 氣溫作為氣體的氡的溶解度易受

5、到壓力、 溫度等影響， 深還是淺、 冷水井還是熱水井等觀測(cè)井的實(shí)際情況決定了該影響和影響程 度，而影響淺層抽水井作用明顯，通常為氡含量低、氣壓低、氣 溫高。2.2 地下水的抽取水氡濃度隨著氡其衰變而逐漸減少， 這是水氡濃度的主要變 化，當(dāng)然前提是從含水層巖石中脫離出來(lái)的地下水流入井孔以 后。除此之外，從井面逸出的氡氣必須降低含量，擔(dān)當(dāng)抽水量有 限或者不抽水時(shí)， 相比于含水層的水氡值， 水體緩慢交替的境內(nèi) 的氡含量明顯低。 而增大抽水量后， “新水”取代了原來(lái)的“舊 水”被，從而突發(fā)性提升了氡的測(cè)值。停止抽水，會(huì)有規(guī)律的降 低氡值。而在抽水過(guò)程中，在井水的不斷交替中，減小了氡的衰 變量，因此，以

6、較高水平為基準(zhǔn)保持了氡值。2.3 大氣降水氡在降水總的含量通常較低， 在地下水面中滲入了大氣降水 后，其混合于氡含量很高的地下水中， 這時(shí)就降低了觀測(cè)水氡值， 人們稱之為稀釋或者淡化。 除此之外， 淡化的現(xiàn)象還會(huì)因泉水或 者井口出露處直接流進(jìn)大氣降水的因素而產(chǎn)生。 氡值的下降或上 升是因?yàn)槠鸬綕B入、補(bǔ)給作用的大氣降水將水動(dòng)力條件改變了， 改變了不同濃度的氡水混合比。3 具體研究對(duì)水溫和水位與地震之間的關(guān)系進(jìn)行研究， 以西南地區(qū)水溫 和水位對(duì)地震的影響為例進(jìn)行研究，如圖 2 所示：3.1 水溫地下水和地溫在發(fā)生地震前變化顯著， 而地?zé)岙惓?地震活動(dòng)區(qū)域出現(xiàn)。 溫度變化在深井中時(shí)極其微小的

7、， 如深井深 度在上千米以上， 地表因素不會(huì)對(duì)溫度帶來(lái)影響， 所以也就明確 清晰了溫度異常信息。圖 3 所示：3.2 水位異常 不可壓縮性、易流動(dòng)性、分布廣泛性等是巖體、地殼孔隙中 賦存的地下水所具有的特征。 當(dāng)含水層系統(tǒng)與井處于良好封閉性 的承壓體系，測(cè)驗(yàn)靈敏是地下水的作用。在人為、自然等諸多因 素的影響下，伴隨時(shí)間遷移， 地下水動(dòng)態(tài)其實(shí)為復(fù)雜的物理過(guò)程。 水位受到地震震級(jí)、發(fā)震地點(diǎn)等因素影響，含水層的封閉性、水 位埋深、觀測(cè)層的巖性等，在同一口井的條件下不會(huì)發(fā)生改變。 如圖 4 所示：4 總結(jié)動(dòng)力來(lái)源、 地殼介質(zhì)條件、 構(gòu)造單元等都會(huì)對(duì)大陸強(qiáng)震活動(dòng) 產(chǎn)生控制、其扭、張、壓性質(zhì)表現(xiàn)在破裂機(jī)制上。而地震前兆也 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們的想象，在力的作用下，地殼介質(zhì)發(fā)生破壞，通過(guò)各種通道，一部分流體上升到地殼淺層， 于