劉仲達(dá) 蔡欣欣 卓 群 潘震宇

(廈門(mén)市地震局,廈門(mén) 361003)

廈門(mén)東孚井水氡異常研究＊

劉仲達(dá) 蔡欣欣 卓 群 潘震宇

(廈門(mén)市地震局,廈門(mén) 361003)

根據(jù)廈門(mén)東孚井水氡多年的觀測(cè)資料,分析了水氡異常與地震活動(dòng)的關(guān)系。分析結(jié)果認(rèn)為,該井點(diǎn)映震效果較好,特別是對(duì)發(fā)生在長(zhǎng)樂(lè)-詔安斷裂帶上的地震,映震能力尤為明顯。

廈門(mén)東孚井;水氡;異常;對(duì)應(yīng)率;長(zhǎng)樂(lè)-詔安斷裂帶

1 前言

廈門(mén)市地震局的水氡觀測(cè)井位于廈門(mén)市海倉(cāng)區(qū)東孚鎮(zhèn)湯岸村,地處長(zhǎng)樂(lè)-詔安斷裂帶上。溫泉出露于北西向斷裂構(gòu)造破碎帶形成的沖溝附近,Ⅰ級(jí)階地邊緣,該階地為全新世早期沖積海積層 (),由灰褐色、深灰色淤泥質(zhì)黏土組成,厚 0.80～1.20 m,下伏侏羅紀(jì)火山巖風(fēng)化殘積層——弱風(fēng)化火山巖。破碎帶走向北西 310°～320°,傾向南西,傾角55°,寬度 150～200 m。此地下水類(lèi)型為地殼深部斷裂承壓裂隙水。井孔深度為 40.20 m,套管長(zhǎng) 6. 30 m,套管內(nèi)徑為 150 mm。地下水化學(xué)類(lèi)型為NaCl型,井孔涌水量為 0.5～0.6 m3/h,水溫為 85℃左右。主要觀測(cè)項(xiàng)目為水氡、流量、水溫、降雨量。輔助觀測(cè)項(xiàng)目為氣溫、氣壓、觀測(cè)室溫度、觀測(cè)室濕度及鼓泡水溫。起始觀測(cè)時(shí)間為 20世紀(jì) 80年代初。氡值測(cè)量使用 FD-125氡釷分析器,自動(dòng)定標(biāo)器使用上海新高電子公司生產(chǎn)的 DB-2001定標(biāo)器。嚴(yán)格依照規(guī)定每日對(duì)儀器運(yùn)行情況進(jìn)行基本檢查,每季度對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)定檢查。對(duì)數(shù)據(jù)資料即時(shí)分析,按規(guī)定形成月報(bào)、年報(bào)等相關(guān)報(bào)表并按時(shí)報(bào)送福建省地震局。本文將利用該井點(diǎn)多年的觀測(cè)資料,對(duì)水氡異常與地震活動(dòng)關(guān)系進(jìn)行探討。

2 水氡異常對(duì)應(yīng)地震實(shí)例

廈門(mén)東孚井水氡在多次地震中出現(xiàn)明顯的映震異常。不僅對(duì)福建及其沿海地區(qū)發(fā)生的中強(qiáng)地震有所反映,對(duì)臺(tái)灣地區(qū) 6.0以上地震也出現(xiàn)明顯的映震異常,甚至對(duì)遠(yuǎn)在 1 600 km的汶川地震也出現(xiàn)了明顯的震后效應(yīng)。

1)2008年 7月 5日 9點(diǎn) 36分,廈門(mén)龍海交界(24.60°,117.83°)發(fā)生 4.7級(jí)地震,震中距 15 km。震前氡值在 45Bq/L左右跳動(dòng),震后氡值出現(xiàn)突降, 4日為 47.8 Bq/L,5日為 45.6 Bq/L,6日為 41.0 Bq/L,此后氡值持續(xù)低值,在 39 Bq/L左右波動(dòng),低值持續(xù)了 46天,到 8月 20日才回升恢復(fù)背景值(圖1)。

圖 1 龍海 4.7級(jí)地震前后廈門(mén)東孚井水氡日值圖Fig.1 Daily value curve of the radon of the Dongfu well, Xiamen before and after the Longhai 4.7 earthquake

2)2007年 3月 13日 10點(diǎn) 23分,福建順昌地區(qū) (26.72°,117.73°)發(fā)生 4.9級(jí)震,震中距 241 km。震前氡值在 2007年 1月中旬到發(fā)震前持續(xù)低值,低于背景值 43 Bq/L,在 32 Bq/L左右跳動(dòng)。震后氡值突跳回升,12日為 31.2 Bq/L,13日為 36.7 Bq/L,14日為 42.2 Bq/L,恢復(fù)背景值 43 Bq/L。異常持續(xù)時(shí)間超過(guò) 60天(圖 2)。

圖 2 順昌 4.7級(jí)地震前后廈門(mén)東孚井水氡日值圖Fig.2 Daily value curve of the radon of the Dongfu well, Xiamen before and after the ShunchangML4.7 earthquake

3)2004年 10月 15日 12時(shí),臺(tái)灣花蓮海外(24.52°,122.63°)發(fā)生 6.2級(jí)地震,震中距 475 km,震前 13日氡值突升 56.7 Bq/L,比 48 Bq/L的背景值高出 8 Bq/L,高值持續(xù)了 6天后回落到背景值。2004年 11月 8日 23點(diǎn) 58分臺(tái)灣花蓮海外(23.97°,122.62°)發(fā)生 6.5級(jí)地震,震中距 479 km,同樣也出現(xiàn)了持續(xù) 7天的高值突跳異常 (圖3)。從圖 3中可以明顯地看出兩次地震發(fā)震時(shí)測(cè)得的水氡值均出現(xiàn)突跳異常。

4)2008年 5月 12日,汶川發(fā)生 8.0地震和 5月 25日 16點(diǎn) 21分汶川 (32.6°,105.4°)發(fā)生 6.4最大余震,震中距為 1 600多千米,廈門(mén)東孚井氡值出現(xiàn)明顯突降的震后效應(yīng)。從 46 Bq/L的背景值突降到 38.9 Bq/L和 40.5 Bq/L(圖 4)。

圖 3 花蓮海外地震前后廈門(mén)東孚井水氡日值圖Fig.3 Daily value curve of the radon of the Dongfu well, Xiamen before and after the Hualian(out of the coast)earthquake

圖 4 汶川地震后廈門(mén)東孚井水氡日值圖Fig.4 Daily value curve of the radon of the Dongfu well, Xiamen before and after theWenchuan earthquake

3 映震能力分析

廈門(mén)東孚井地處長(zhǎng)樂(lè)-詔安斷裂帶上,是應(yīng)力易于集中的構(gòu)造部位,因此水氡對(duì)應(yīng)力場(chǎng)的變化反應(yīng)較為靈敏。水點(diǎn)布設(shè)在中酸性巖漿巖上,其含水巖性主要為花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、花崗斑巖、英安質(zhì)凝灰熔巖等。這些巖石含有大量的 Si02,易于彈性應(yīng)變的積累,從而使應(yīng)力變有一個(gè)積累的過(guò)程,也給各測(cè)項(xiàng)一個(gè)變化積累的過(guò)程。其次中酸性巖漿巖中富含U、Th、Ra等元素,而這些元素的衰變產(chǎn)物氡在該類(lèi)巖石中含量較高,惰性的氡氣不與其他化學(xué)成分發(fā)生反應(yīng),卻對(duì)應(yīng)力反應(yīng)靈敏而易使氡值發(fā)生變化,因此該水點(diǎn)的水文地球化學(xué)背景具備了反映地震信息的能力,使其能在震前觀測(cè)到前兆信息。該水點(diǎn)是溫泉水,溫泉水來(lái)自地下深部,能夠帶來(lái)地球內(nèi)部的信息,對(duì)應(yīng)力反應(yīng)敏感。綜上所述,廈門(mén)東孚井水氡具備映震敏感點(diǎn)的基本條件[1,2]。

對(duì)發(fā)生在福建及其沿海地區(qū)近 10年 (1999—2009年)地震 (圖 5),應(yīng)用 EIS2000分析預(yù)報(bào)軟件進(jìn)行水氡資料異常與地震的綜合分析發(fā)現(xiàn),廈門(mén)東孚井水氡對(duì)發(fā)生在長(zhǎng)樂(lè)-詔安斷裂帶附近的地震映震效果最為敏感。1999—2009年發(fā)生在長(zhǎng)樂(lè)-詔安斷裂帶附近的 3.5級(jí)以上地震共有 18次,廈門(mén)東孚井水氡有異常變化的有13次,異常對(duì)應(yīng)地震率為72%。在此區(qū)域外的福建及其沿海 3.5級(jí)以上地震有 27次,其中 3.5級(jí)以上 4級(jí)以下的地震有 17次,廈門(mén)東孚井水氡均無(wú)明顯異常;4級(jí)以上地震有 10次,廈門(mén)東孚井水氡有異常變化的有 6次,異常對(duì)應(yīng)地震率為 60%?？梢钥闯鰪B門(mén)東孚井水氡對(duì)長(zhǎng)樂(lè)-詔安斷裂帶上發(fā)生的地震比較敏感。廈門(mén)東孚井地處長(zhǎng)樂(lè)-詔安斷裂帶上,地質(zhì)構(gòu)造背景是應(yīng)力易于集中的構(gòu)造部位,對(duì)應(yīng)力場(chǎng)變化反應(yīng)較為靈敏。當(dāng)長(zhǎng)樂(lè)-詔安斷裂帶上發(fā)生地震時(shí),廈門(mén)東孚井的應(yīng)力場(chǎng)變化更加明顯。

1999—2009年發(fā)生在臺(tái)灣地區(qū)的 6.0以上地震有 49次,對(duì)發(fā)生在距廈門(mén)東孚井 300 km以外的臺(tái)灣地震,廈門(mén)東孚井水氡有異常變化的有 16次,異常對(duì)應(yīng)地震率為 33%。2008年 5月 12日汶川8.0級(jí)地震和 5月 25日的 6.4級(jí)最大余震,到廈門(mén)東孚井的震中距有 1 600 km,廈門(mén)東孚井水氡也出現(xiàn)震后突降異常[3]。

圖 5 福建及其沿海地區(qū) 3.5級(jí)震震中分布圖 (1999—2009年)Fig.5 Distribution of the epicenters(Ms≥3.5)in Fujian and along the sea coast

對(duì)于福建及其沿海發(fā)生的近場(chǎng)地震,廈門(mén)東孚井水氡異常持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),出現(xiàn)持續(xù)數(shù)月的高值或低值異常(圖 1、圖 2),在發(fā)震當(dāng)天氡值有明顯階躍式突跳變化。對(duì)于臺(tái)灣地區(qū)等遠(yuǎn)場(chǎng)地震,異常變化主要表現(xiàn)為震前突升異?；蛘鸷笸唤诞惓?圖 3、圖4),但異常持續(xù)時(shí)間較短[4,5]。

4 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

1)20多年的水氡觀測(cè)實(shí)踐結(jié)果表明,由于井點(diǎn)的地質(zhì)構(gòu)造條件和地球化學(xué)環(huán)境,廈門(mén)東孚井映震效果較好,特別是對(duì)發(fā)生在長(zhǎng)樂(lè)-詔安斷裂帶上的地震更為明顯;

2)廈門(mén)東孚井水氡對(duì)于福建沿海發(fā)生的近場(chǎng)地震,水氡異常持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。而對(duì)于遠(yuǎn)場(chǎng)地震,水氡異常持續(xù)時(shí)間較短;

3)雖然有些異常對(duì)應(yīng)地震,但也存在較多的無(wú)震異常,因?yàn)榈叵滤敝底兓鞘芏喾N因素影響的,氡值的異常與該地區(qū)的地震活動(dòng)一般都難以呈線形變化;

由于觀測(cè)資料時(shí)間短,地震樣本少,特別是近場(chǎng)中強(qiáng)震極少,所得到的認(rèn)識(shí)很膚淺,需要在今后的實(shí)踐中不斷完善。

1 廖麗霞,陳琳,張錦福.福建地區(qū)流體臺(tái)網(wǎng)對(duì)臺(tái)灣 7級(jí)地震有效映震因素分析[J].地震,26(2),95-103.

2 廖麗霞,廖春奇.花崗巖層巖性與水文地球化學(xué)指標(biāo)映震能力的探討[J].華南地震,22(3),45-51.

3 劉耀煒,任宏微.汶川 8.0級(jí)地震氡觀測(cè)震后效應(yīng)特征初步分析[J].地震,2009,29(1)：121-131.

4 趙慈平.云南中強(qiáng)震的水氡前兆異常特征[J].地震研究, 25(2),140-147.

5 李富剛,李玉鳳,魏著玲.白銀地區(qū)水氡異常與地震活動(dòng)關(guān)系淺探[J].高原地震,14(4),49-52.

STUDY ON RADON ANOMALY OF DONGFUW ELL,XIAM EN

Liu Zhongda,Cai Xinxin,Zhuo Qun and Pan Zhenyu
(Earthquake Adm inistration of X iam en City,Xiam en 361003)

According observations about the radon of Xiamen Dongfu well formany years,the relation between the radon anomaly and the seis mic activities is analyzed.The results show that the effectof thewell reflecting earthquake is good and it ismore obvious particularly for the earthquakes on Changle-Zhaoan fault.

Xiamen Dongfu well;radon;anomaly;corresponding rate;Changle-Zhaoan fault

1671-5942(2010)Supp.(Ⅰ)-0081-03

2010-07-22

劉仲達(dá),1978年生,主要從事地震監(jiān)測(cè)工作.E-mail：lzd@xmdzj.com

P315.72+8

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