周文斌

（吉林省地震局敦化地震臺(tái) 吉林 敦化 133700）

0 引言

氡是一種放射性氣體，是鐳衰變的中間產(chǎn)物，氡在巖石的孔隙和裂隙中以自由氡、吸附氡和封閉氡的形式存在。 實(shí)驗(yàn)證明，氡反應(yīng)靈敏，當(dāng)受到外界的壓力、振動(dòng)等作用時(shí)，氡容易從其賦存的介質(zhì)中逃逸出來，因此，當(dāng)?shù)叵聭?yīng)力發(fā)生變化時(shí)地下水中的氡也隨之變化，以觀測(cè)水氡數(shù)據(jù)為依據(jù)。 氡可作為地下流體學(xué)科的敏感組分，是地震學(xué)研究中觀測(cè)時(shí)間最長(zhǎng)、研究最廣泛的地下流體項(xiàng)目之一。 對(duì)于氡的觀測(cè)研究在我國(guó)的地震分析預(yù)報(bào)工作中起著十分重要的作用。

地下水動(dòng)態(tài)變化的監(jiān)測(cè)，是地下流體對(duì)地震前兆監(jiān)測(cè)的主要手段之一。 由于地下水的循環(huán)， 對(duì)地下深處的應(yīng)力變化一定是反應(yīng)靈敏， 會(huì)在改變壓力的不同方向迅速運(yùn)移， 攜帶的信息量也較為豐富， 因此受到地震科研人員的重視， 為準(zhǔn)確的觀測(cè)地下水氡變化， 近年來觀測(cè)水氡已從模擬轉(zhuǎn)為數(shù)字化。 筆者對(duì)敦化臺(tái)數(shù)字化水氡觀測(cè)的現(xiàn)狀進(jìn)地了分析， 同時(shí)反應(yīng)了敦化水氡的映震效能。 此項(xiàng)技術(shù)為在今后地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中發(fā)揮更好的作用提供一些參考。

1 測(cè)井概況

敦化臺(tái)南溝泉位于吉林省東部敦化市翰章鄉(xiāng)南，為自涌泉。它處在敦——密斷裂帶東側(cè)，是斷裂帶裂隙水（地下水），泉水溫度、流量有很好的年變化規(guī)律。 地理坐標(biāo)為：東經(jīng)128°11′37"，北緯43°21′05"，海拔高度588 米。距地震臺(tái)直線距離9 公里，井房面積16 平方米，屬天然無外界干擾封閉式上升冷泉，水溫5.5-7.5.00C，流量135-200ML/S。主要提供地下水中的氡值、汞值、溫度及泉水的流量的變化觀測(cè)。

水質(zhì)類型pH 值中性， 是監(jiān)測(cè)敦密斷裂帶地震的 “敏感點(diǎn)”。敦化南溝泉于1978 年1 月開始水氡觀測(cè)，30 多年來，敦化臺(tái)水氡先后經(jīng)歷了長(zhǎng)白山區(qū)域及鄰區(qū)4.0 級(jí)以上地震幾次。 幾乎每次地震前南溝泉水氡均有不同程度的臨震異常和趨勢(shì)異常， 特別是2004 年長(zhǎng)白山區(qū)域撫松縣抽水4.4 級(jí)地震，距離敦化南溝泉200 公里，氡值變化的形態(tài)是：自2004年10 月初開始出現(xiàn)震蕩，已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的下降趨勢(shì)，其觀測(cè)值已明顯低于年均值， 最低值為48.1BQ/L， 同年均值（53.1BQ/L）相比同比降低8.5%。 12 月18 日氡值開始回升，在回升的12 小時(shí)內(nèi)發(fā)生了長(zhǎng)白山區(qū)域撫松4.4 級(jí)地震，從此可看出敦化水氡有良好的映震效能反應(yīng)。 如圖1 所示。

圖1

圖2

敦化南溝泉水氡所表現(xiàn)出的臨震突跳異常，說明敦化南溝泉位于地下應(yīng)力較強(qiáng)的敏感地段，其水氡變化能間接反應(yīng)地下應(yīng)力情況,有較強(qiáng)映震能力。

2007 年8 月敦化水氡數(shù)字化改造通過驗(yàn)收并正式投入觀測(cè)，觀測(cè)儀器SD-3B 型自動(dòng)測(cè)氡儀，數(shù)據(jù)采用率定時(shí)觀測(cè)。2008 年4 月16 日發(fā)生在黃泥河鎮(zhèn)大川2.5 級(jí)震， 震中與泉點(diǎn)（敦化南溝泉）直線距離30 公里。 同年年末在該處又發(fā)生一次2.1 級(jí)地震，分析敦化南溝泉水氡在地震前的異常變化， 從全年水氡日值曲線記錄，水氡值反映了良好的映震效應(yīng)，如圖2。 反應(yīng)敦化水氡數(shù)字化改造后的儀器工作狀況，同時(shí)也證實(shí)水氡的映震效能。

2 敦化南溝泉資料分析處理

數(shù)字化觀測(cè)的對(duì)象是泉水逸出氡，它既包含有地下水無壓封閉采樣，自深部向淺部運(yùn)移過程中由于溫度、壓力降低自然泉水的水氡，也包含經(jīng)過擴(kuò)散器裝置脫出的部分溶解的水氡。 采用SD－3B 自動(dòng)測(cè)氡儀進(jìn)行觀測(cè)。

水氡的動(dòng)態(tài)分析看出，觀測(cè)資料只是在標(biāo)定時(shí)有固定突跳其余日均值都很穩(wěn)定，如上圖記錄曲線。水氡的年動(dòng)態(tài)分析：觀測(cè)資料相對(duì)穩(wěn)定，正常情況下水氡年動(dòng)態(tài)曲線平穩(wěn)，異?，F(xiàn)象反應(yīng)明顯。 水氡月動(dòng)態(tài)分析，以日均值為基礎(chǔ)，沒有明顯變化，是不利于識(shí)別地震前的階變和短期及短臨前兆異常的。

3 敦化南溝泉水氡映震效能分析

分析敦化南溝泉水氡在撫松4.4 級(jí)地震和在南溝泉附近2.5 級(jí)地震，震前異常形態(tài)相似，均為低值波動(dòng)后出現(xiàn)高值突升,并在震前出現(xiàn)小波動(dòng)。這表明南溝泉水氡在周邊地區(qū)強(qiáng)地震前的異常，真實(shí)的反映了發(fā)震斷裂帶地下應(yīng)力變化。 異常引起的氡濃度變化具有可統(tǒng)計(jì)性：地震震前水氡測(cè)值大幅突升并在震前達(dá)到最大值,震后逐漸恢復(fù)。幾次地震后南溝泉水氡值異常變化形態(tài)存在差異，分析其差異性原因認(rèn)為：地震發(fā)生與地震時(shí)的應(yīng)力有關(guān)，釋放與強(qiáng)震后的應(yīng)力恢復(fù)方式不同,并表現(xiàn)出水氡濃度變化的差異,這表明敦化南溝泉具有很好的映震效能。

4 討論與結(jié)論

4.1 敦化南溝泉水氡低值背景，并非是泉點(diǎn)水溫偏低、變化和取水距水分析點(diǎn)遠(yuǎn)等原因?qū)е碌?在實(shí)踐中沒有差別，這一現(xiàn)象不需要進(jìn)一步驗(yàn)證。 此泉點(diǎn)水氡低值確系實(shí)際數(shù)值。

4.2 敦化南溝泉水氡在撫松4.4 級(jí)地震和在南溝泉附近2.5級(jí)地震震前出現(xiàn)的突變異常, 是在排除儀器故障和觀測(cè)環(huán)境變化后得出的結(jié)論，其異常真實(shí)可靠。 地震前異常形態(tài)的相似性和震后恢復(fù)的差異性，均表明水氡異常變化能夠真實(shí)的反映兩次強(qiáng)地震所處的斷裂帶的應(yīng)力變化，表明敦化南溝泉水氡具有很好的映震效能。