黃驊塢地區(qū)古井地震前后水位變化分析

黃驊塢地區(qū)古井地震前后水位變化分析

0北京、天津、河北地區(qū)震感明顯2006年7月4日11時(shí)56分，河北省文安縣發(fā)生了ms5.1地震（東116.3，西38.9）。北京、天津和河北大部分地區(qū)地震明顯，中心烈度為v，屬于孤立地震。此次地震前后,黃驊埕古Ⅰ井的水位等測(cè)項(xiàng)出現(xiàn)了較明顯的異常變化,本文擬對(duì)埕古Ⅰ井幾次水位的異常變化情況作初步的分析。1靜水位物理觀測(cè)如圖1所示,黃驊埕古Ⅰ井位于羊二莊斷裂東側(cè)、埕寧隆起以西的埕西潛山構(gòu)造帶上,屬石油探井,井深1250m,于1100m處穿越羊二莊斷裂帶。該井成井后處于自流狀態(tài),水質(zhì)為碳酸氫鈉(NaHCO3),2001年獻(xiàn)縣淮鎮(zhèn)4.4級(jí)地震后十余天突然斷流,自2001年10月開始對(duì)該井進(jìn)行靜水位數(shù)字化觀測(cè),2007年元月開始進(jìn)行靜水位模擬觀測(cè)。該井的自然觀測(cè)條件比較優(yōu)越,半徑1.5km之內(nèi)基本上是荒地和部分耕地,附近無深井和其它大的干擾源。2基于水道異常分析的錯(cuò)誤分析2.1底、日均值變化“趨勢(shì)轉(zhuǎn)折”指的是某些井孔水位在地震前出現(xiàn)的改變其原來的正常趨勢(shì)變化的異常轉(zhuǎn)折。如圖2日均值變化圖所示,埕古Ⅰ井水位在2005年1月至2006年6月這一個(gè)比較長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)一直保持一種下降趨勢(shì),6月28日至6月29日水位大幅上升,上升幅度在200mm左右,之后該井水位沒有恢復(fù)。7月4日凌晨水位再次加速上升,11時(shí)56分發(fā)生了文安MS5.1地震。2.2固體潮形態(tài)變化某些井孔水位日變曲線排除氣壓等影響后,可以保留下與固體潮理論值吻合得相當(dāng)好的水位固體潮形態(tài)。在一些比較大的地震發(fā)生前,發(fā)現(xiàn)有些井孔水位固體潮形態(tài)發(fā)生“畸變”—潮差變大變小,相位錯(cuò)動(dòng),形態(tài)發(fā)生破壞。由于埕古Ⅰ井固體潮效應(yīng)比較明顯,所以采用的別爾采夫線性濾波方法對(duì)該井2006年1月至2006年7月的數(shù)字化水位數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算,得到別爾采夫水位濾波曲線和別爾采夫潮汐分量值,如圖3所示。不難看出,該井別爾采夫潮汐分量值在2006年6月29日發(fā)生了“畸變”,其變化打破了該井固體潮原有的規(guī)律。2.3布林線日變化很多經(jīng)典的經(jīng)濟(jì)分析方法可以很好地體現(xiàn)市場(chǎng)的趨勢(shì)走向,及時(shí)發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)波動(dòng)的前兆,從而有效地使投資人規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)或獲得收益。而在地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作中,我們分析觀測(cè)井水位的變化,同樣是為了掌握水位變化的趨勢(shì),及時(shí)發(fā)現(xiàn)水位的地震前兆反應(yīng),才有可能預(yù)報(bào)地震的發(fā)生,避免或減輕地震造成的災(zāi)害。這兩種工作從形式上和本質(zhì)上都有許多相似和相通的地方。筆者嘗試性采用布林線原理分析埕古Ⅰ井水位的情況。對(duì)布林線而言,其中軌線代表著市場(chǎng)的主要運(yùn)行趨勢(shì),通常是以簡(jiǎn)單的移動(dòng)平均線表示,帶寬—也稱帶間距是根據(jù)波動(dòng)率來計(jì)算的,即由移動(dòng)均方差(Movingstandarddeviation)決定的。這里移動(dòng)是指在計(jì)算均值時(shí),隨著時(shí)間不斷推移而不斷的將最新數(shù)據(jù)包括其中。帶寬表明布林線的寬度,是分析布林線收斂特性的重要指標(biāo),它的收縮和放大都會(huì)預(yù)示市場(chǎng)新趨勢(shì)的前期征兆。有著合理的總體架構(gòu)、簡(jiǎn)單易用的指標(biāo)參數(shù)的BOLL帶很適合水位的前兆分析,理由如下:(1)水位的變化也是圍繞著某一數(shù)值中樞(年變、均值、固體潮、區(qū)域地下水位等)在一定的范圍內(nèi)變動(dòng);(2)水位的變化與市場(chǎng)變化類似:每天都有一定幅度的波動(dòng);(3)埕古Ⅰ井本身理想的水位變化特性:大趨勢(shì)不屬于單調(diào)性的升降變化、年變現(xiàn)象不明顯、每日水位變化與水位埋深的比值數(shù)字化觀測(cè)數(shù)據(jù)2005年以來在0.184%~10.568%區(qū)間內(nèi),模擬觀測(cè)數(shù)據(jù)在0.046%~4.998%區(qū)間內(nèi)。BOLL-REVO帶是由筆者根據(jù)上述分析對(duì)布林線進(jìn)行了一些改變,使之適用于埕古Ⅰ井水位的一種分析方法。BOLL-REVO帶的基本架構(gòu):設(shè)選用N日的水位日均值進(jìn)行移動(dòng)平均計(jì)算,P為偏移參數(shù),通過多次計(jì)算和試驗(yàn),得N=7,P=1;中軌線:日均值的N日移動(dòng)平均;偏移值=P×日均值的標(biāo)準(zhǔn)差;上限線:中線加偏移值得到的阻力線;下限線:中線減偏移值得到的支撐線;柱狀圖:每日水位的變化范圍,柱子上下兩端點(diǎn)分別表示了當(dāng)日的最高點(diǎn)和最低點(diǎn),左右兩側(cè)的橫線分別表示0時(shí)和23時(shí)整點(diǎn)值。如圖4所示,用BOLL-REVO帶方法分析可以看到,2006年7月4日文安5.1級(jí)地震之前BOLL-REVO帶的通道抬升、變窄,6月29日柱狀圖向下?lián)舸┫孪蘧€,通道向下滑動(dòng),在滑動(dòng)過程中發(fā)生了文安5.1級(jí)地震。3月10月2日、6月7日水位上升情況如前文圖2所示,2006年7月4日河北文安發(fā)生5.1級(jí)地震之后,埕古Ⅰ井的數(shù)字水位記錄連續(xù)多次出現(xiàn)劇烈的水位突變,分別是(1)2006年8月8日該井儀器維護(hù),12日重新開始觀測(cè),水位上升760mm;#$2006年11月11日~11月12日,水位上升710mm;%$2007年2月20日~3月1日,水位上升1155mm;&$2007年6月1日~6月2日和6月17日~6月19日,水位上升320mm和340mm;’$2007年10月7日水位上升353mm,8日出現(xiàn)負(fù)脈沖,幅度209mm;($2007年11月6日~11月7日水位上升370mm。值得指出的是這幾次變化都沒有與之對(duì)應(yīng)的地震發(fā)生。上述幾次變化幅度較大的變化,除第)$受儀器維修影響、第#$無模擬記錄佐證外,其它幾次(%$&$’$($)變化的模擬觀測(cè)與數(shù)字化觀測(cè)的結(jié)果基本一致,沒有發(fā)現(xiàn)外部干擾,資料連續(xù)可靠?？紤]到埕古Ⅰ井位于羊二莊斷裂帶附近,且文安地震前該井并無如此大的水位變化,幅度變化無規(guī)律可循,多次水位變化都存在一定的時(shí)間間隔,水溫也有一定的對(duì)應(yīng)升降變化(圖5),一個(gè)可能的推斷是:文安地震引起了羊二莊斷裂發(fā)生蠕動(dòng),而斷層蠕動(dòng)引起埕古Ⅰ井的水位和水溫發(fā)生了一系列的變化。4文安地震風(fēng)險(xiǎn)通過對(duì)文安地震前后埕古Ⅰ井水位觀測(cè)資料的分析,可以得到以下結(jié)論:(1)該井水位在文安地震前5~6天出現(xiàn)了水位突升的短期異常,水位趨勢(shì)發(fā)生了轉(zhuǎn)折,固體潮也產(chǎn)生了相應(yīng)的變化;(2)通過對(duì)各種條件、因素和現(xiàn)有資料的分析,文安地震造成了羊二莊斷裂發(fā)生蠕動(dòng),而羊二莊斷層的蠕動(dòng)