鮮述東，王 鵬，劉 麗，韓 艷，楊 昆，劉子哲

（1.盤錦地震臺，遼寧 盤錦 124013；2.營口地震臺，遼寧 營口 115101）

0 前言

盤錦地區(qū)地下流體觀測始于20世紀(jì)70年代。經(jīng)過近40年的流體觀測，取得了一些很有研究價值的地震前兆觀測數(shù)據(jù)。在1975年海城Ms7.3級地震、1976年唐山Ms7.8級地震、1999年岫巖Ms5.4級地震以及2003年沈陽東陵ML4.2級地震和內(nèi)蒙古巴林左旗Ms5.9級等地震中，本區(qū)多種觀測項目出現(xiàn)了明顯的前兆異常。為此，本文將盤錦地區(qū)地下流體觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行總體分析，得出地震與異常資料的對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而研究出本地區(qū)地下流體的映震規(guī)律。

1 流體觀測井孔狀況及區(qū)域水文地質(zhì)概況

下遼河平原為一斷陷盆地，郯廬斷裂帶穿過該區(qū)。東部為遼東隆起，西部為燕山褶皺帶。北依內(nèi)蒙地軸與松遼盆地相隔［1］。全區(qū)構(gòu)造總體上表現(xiàn)為以負(fù)向斜構(gòu)造為基礎(chǔ)。斷陷內(nèi)部被一級大斷裂分為二級構(gòu)造帶，由東向西有：油燕溝斷裂、遼中斷裂、張家街?jǐn)嗔?、義縣大凌河斷裂。它們基本呈北東向平行展布［1］。本區(qū)第三系地層可分為上下兩套。由上而下分為明化鎮(zhèn)組和館陶組。上第三系為本區(qū)的主要含水層，也是油田生產(chǎn)用水的主要產(chǎn)水層位，高七井、興一井水位觀測也是此層位。

盤一井、高七井、興一井、齊一井均分布在同一個大的構(gòu)造區(qū)域內(nèi)，即西部凹陷區(qū)（也稱西斜坡），而榮二井則位于東部凹陷區(qū)。

遼河盆地三面環(huán)山，一面臨海的匯水盆地，地下水的補給主要是大氣降水，本區(qū)的三套含水層中，除第四系含水層外，上第三系的明化鎮(zhèn)組和館陶組兩套含水層均為承壓含水層，其封閉水頭高度可達(dá)地表以上，含水層埋藏較深，下部含水層不能直接接受上部含水層的補給。下遼河平原地表水系發(fā)育，上游有遼河、渾河、太子河，下游有大遼河、雙臺子河、繞陽河、大凌河等。而這些河流走向又多與本區(qū)的深大斷裂有關(guān)，所以河流補給就成了地下水的重要補給途徑（表1）。

圖1 盤錦地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造Fig.1 Geological structure map of Panjin

表1 盤錦地區(qū)各河流滲入地下水量概算

盤錦地區(qū)用于地震觀測的井孔共有5口，各井基本條件很好，井深在1000m左右，能夠觀測到第三系含水層，是地震地下流體觀測中少有的深水井。各井孔井深、射孔部位及含水層地質(zhì)年代等基本情況［2］（表2）。

表2 盤錦地區(qū)水位觀測井基本情況

2 地下流體資料動態(tài)特征分析

2.1 觀測資料年動態(tài)特征分析

2.1.1 水溫正常動態(tài)特征分析

高七井水溫從1997年進(jìn)行模擬觀測以來，數(shù)據(jù)波動比較大，受交流供電干擾出現(xiàn)負(fù)脈沖，在改用直流供電后這一現(xiàn)象消失。2001年 “九五”數(shù)字化改造之后，水溫觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)上升臺階，比數(shù)改前高大約0.09℃，數(shù)改后水溫觀測數(shù)據(jù)穩(wěn)定，波動幅度很小，日均值相對變幅低于2%℃，無年變。2004年9月水溫觀測儀遭雷擊，修復(fù)后出現(xiàn)下降臺階，下降大約0.03℃。之后水溫測值不斷上升，存在趨勢性變化，年平均上升幅度為0.012℃（圖2）。在正常情況下，高七井水溫日變化幅度大約在0.014℃。

圖2 高七井水溫日值曲線Fig.2 The daily value curve of the terrestrial heat in Gaoqi well

2.1.2 水位正常動態(tài)特征分析

盤錦地區(qū)水位多年來存在著不同程度的下降。石油開采等工礦活動導(dǎo)致用水量劇增，加之開采布局與地下水水文地質(zhì)條件不符，帶來地下水位以每年1～3米的速度下降，形成大面積開采降落漏斗。館陶組地下水降落漏斗區(qū)，該層水位每年降幅1～3米［3］。 1999年岫巖地震之后各井水變化略有不同，齊一井和榮二井出現(xiàn)反向發(fā)展趨勢（圖3（b）、（c））；高七井和興一井水位年變規(guī)律比較一致（圖3（a）、（d））。

圖3 盤錦地區(qū)水位日均值曲線Fig.3 The daily value curve of water level at Panjin area

2.1.3 水氡正常動態(tài)特征分析

盤錦地區(qū)水氡從1973年開始觀測。通過現(xiàn)有資料分析，盤錦地區(qū)水氡測值比較平穩(wěn)，1979年以前盤三井測值波動幅度大約在1埃幔左右（圖4（a））；1986年以后盤一井測值波動幅度大約在0.7Bq／L左右，無年變規(guī)律。絕大多數(shù)在地震發(fā)生前出現(xiàn)明顯異常，異常特征表現(xiàn)為：突跳（圖4（b））。

圖4 盤錦地區(qū)水氡日值曲線Fig.4 The daily value curve of radon in ground water at Panjin area

1995年8月4日由于洪水災(zāi)害停止水氡觀測13天，恢復(fù)觀測后氡值出現(xiàn)低值，之后逐漸恢復(fù)到正常水平；1999年岫巖—偏嶺Ms5.4級地震之后出現(xiàn)震后下降，2001—2003年水氡變化幅度增加，主要原因可能是 “九五”數(shù)字化改造期間改用小流量潛水泵抽水所致。之后水氡測值低于正常年測值并趨于平穩(wěn)，直到2011年3月11日日本出現(xiàn)地震，4月19日打破平穩(wěn)狀態(tài)出現(xiàn)震后突跳上升（圖4（b））。

2.2 前兆觀測資料異常特征分析

盤錦地區(qū)自1973年開展地震觀測工作以來，先后經(jīng)歷了1975年海城地震，1999年河北遷安和遼寧岫巖—偏嶺地震，2003年內(nèi)蒙古巴林左旗地震以及盤錦周邊區(qū)域中小地震活動等。這些地震之前盤錦地下流體觀測項目都不同程度地觀測到地震前兆異常，為地震預(yù)報提供了很有價值的參考依據(jù)。

2.2.1 1975年海城Ms7.3級地震和1976年唐山Ms7.8級地震

盤三井從1974年10月10日出現(xiàn)上升型突跳，突跳幅度比正常值高大約0.7埃幔（≈2.6Bq／L），相對變化率約為8.4%，中期異常階段一直處于較大幅度地起伏式振蕩，1975年1月中旬出現(xiàn)短期異常，再次出現(xiàn)突跳上升，變化幅度大，1月24日振幅減小，進(jìn)入平靜期10天后發(fā)震（圖5（a））。

唐山地震之前盤三井水氡資料異常沒有海城地震前突出，但是在震后多次出現(xiàn)高值突跳，屬于震后效應(yīng)（圖5（b））。

圖5 盤錦地區(qū)水氡日值曲線Fig.5 The daily value curve of radon in ground water at Panjin area

2.2.2 1999年河北遷安Ms4.0級地震和遼寧岫巖－偏嶺Ms5.4級地震

盤一井水氡在遷安地震和岫巖－偏嶺地震之前都出現(xiàn)較大幅度的波動，突跳的幅度和頻度都不斷增強，兩次地震最大日變幅度分別達(dá)到1Bq／L左右和2Bq／L（圖6（a））；岫巖－偏嶺地震中盤錦地區(qū)各觀測井觀測項目都存在不同程度的異常。興一井和高七井水位打破年變規(guī)律，前者反向上升，后者加速上升震后恢復(fù)到正常年變形態(tài)。榮井水位7月份出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，下降速率加快，在下降過程中發(fā)震（圖6（b）、（g）、（f））；高七井水溫11月9日出現(xiàn)上升，到11月22日累計上升7.3‰℃，持續(xù)時間為13天，在高值上平穩(wěn)8天后發(fā)生岫巖—偏嶺Ms5.4級地震，震中距為117公里。震后水溫在高值上沿著一定斜率持續(xù)發(fā)展。（圖6（e））。盤一井水質(zhì)簡分析氯離子、鈣離子、重碳酸根離子同時出現(xiàn)臨震突跳（圖6（c）、（d）、（h））；盤一井氣相色譜氫氣在正常情況下從未出現(xiàn)，但在震前20天明顯觀測到氫氣，臨震階段異常更加明顯，地震前一天出現(xiàn)高值突跳（圖7）。

圖6 盤錦地區(qū)地下流體觀測項目日值曲線Fig.6 The daily value curve of groundwater observation project at Panjin area

圖7 盤一井氫氣日值曲線Fig.7 The daily value curve of hydrogen in Panyi well

2.2.3 2003年沈陽東凌ML4.3級地震和內(nèi)蒙古巴林左旗Ms5.9級地震

高七井水溫在2001年 “九五”數(shù)字化改造后，水溫觀測值一直沿著一定斜率向上爬坡。2003年1月24日水溫測值下降，次日上升，在高值上持續(xù)波動32天之后迅速下降并呈鋸齒狀波動，3月30日發(fā)生了沈陽東陵ML4.3級地震，震后未出現(xiàn)明顯變化。7月13日水溫觀測值出現(xiàn)上升，到18日共計上升幅度為5.3‰℃，在高值上持續(xù)上升29天之后發(fā)生內(nèi)蒙古巴林左旗與巴林左旗之間Ms5.9級地震，震中距為348公里，震后水溫一直處于高值發(fā)展階段，直至2003年12月20日開始出現(xiàn)下降并恢復(fù)到發(fā)震前的變化形態(tài)（圖8）。

圖8 高七井水溫日值曲線Fig.8 The daily value curve of the terrestrial heat in Gaoqi well

2.2.4 2008年海城地震和2009年凌海地震

2008年11月14日海城M4.3級和2009年11月8日凌海M3.6級之前，高七井水溫都出現(xiàn)上升型異常，異常幅度分別為4.7%℃和4.8%℃，異常結(jié)束后平穩(wěn)一段時間發(fā)震，震中距分別為90公里和80公里（圖9（a））。盤一井水氡日觀測值在地震發(fā)生時出現(xiàn)明顯上升突跳，震后下降一段時間恢復(fù)正常（圖9（b））。

圖9 盤錦地區(qū)地下流體觀測項目日值曲線Fig.9 The daily value curve of groundwater observation project at Panjin area

2.3 異常分析

對比各測項資料看出：各觀測資料在出現(xiàn)異常時觀測值與正常值存在明顯差異，異常幅度較大，形態(tài)清晰，異常連續(xù)，持續(xù)時間較長等等（表3）。地震前后往往伴隨著一定數(shù)目的異常出現(xiàn)。對于同一次地震，異常出現(xiàn)的時間不盡相同，有的出現(xiàn)時間較早，有的在臨震前出現(xiàn)；異常的數(shù)量有多有少?，F(xiàn)將本區(qū)各觀測項目異常情況進(jìn)行簡要分析。

表3 盤錦地區(qū)前兆異常與地震統(tǒng)計表

（1）盤錦地區(qū)各觀測井水位出現(xiàn)異常的時間（尤其是短臨異常）基本一致，但異常的幅度不是很明顯，必須注意區(qū)分，主要原因是遼河油田石油開采過程中抽水、注水影響本區(qū)觀測井水位趨勢變化，并且表現(xiàn)很明顯。它主要是抽水（注水）層位與水位觀測層位有關(guān)［4］。

（2）高七井水溫在出現(xiàn)上升臺階并發(fā)展完全后在時間上作短臨預(yù)報成功的幾率很大。

（3）盤一井水氡出現(xiàn)源兆異常時往往在連續(xù)出現(xiàn)突跳性上升后逐漸恢復(fù)平靜期發(fā)震的幾率很大，遠(yuǎn)場地震對該區(qū)域水氡往往產(chǎn)生明顯震后效應(yīng)。

（4）氫和水中各離子的突跳變化具有 “臨震特征”，在其它異常較為豐富時，出現(xiàn)氫和離子的突變往往可以在時間上作出臨震的綜合判定。

統(tǒng)計1975年海城地震、1999年岫巖—偏嶺地震、2008年海城地震和2009年凌海地震得知：這些地震之前出現(xiàn)的異常數(shù)目較多（據(jù)統(tǒng)計，1975年海城地震前盤錦地電，錦州地應(yīng)力，大連地磁，金縣定點測量都存在異常），而地震震中距離本區(qū)沒超過150km，可以認(rèn)為是源兆地震，產(chǎn)生的異常為源兆異常；1976年唐山地震，1999年遷安地震，2003年巴林左旗地震對本地區(qū)地下流體觀測項目的作用不太明顯，在異常的數(shù)量和種類上比較單一，而且它們的震中都在300km以上，可以認(rèn)為是場兆地震引起的異常。利用這些可以對地點作出初步判定：如果異常出現(xiàn)的數(shù)量較多，異常點集中且比較同步，則出現(xiàn)源兆異常的可能性較大，需重點注意異常點200km范圍內(nèi)的區(qū)域；異常單一則出現(xiàn)場兆異常的可能性較大，值得注意遠(yuǎn)場的異常區(qū)域，在震后出現(xiàn)異常往往是遠(yuǎn)場地震所致?？傊?，利用盤錦地下流體前兆異常的數(shù)量、種類、幅度、異常出現(xiàn)時間等等指標(biāo)可以對時間和地點（范圍）作出合理的判定。

3 結(jié)論與討論

（1）地震與前兆異常緊密相關(guān)，本地區(qū)流體異常大都出現(xiàn)在短期或臨震期。源兆對本地區(qū)地下流體觀測影響很大，表現(xiàn)在異常的數(shù)量比較多，異常相對集中，種類比較豐富；場兆對本地區(qū)地下流體觀測影響相對較小，異常的數(shù)量較少，種類比較單一。

（2）源兆異常中，結(jié)合異常指標(biāo)和 “臨震”測項對未來地震地點（大致范圍）和時間（短期或臨震期）作出綜合判定。根據(jù)異常指標(biāo)區(qū)分源兆異常和場兆異常，如果是源兆異常，那么震中在200km范圍的可能性較大。在此基礎(chǔ)上結(jié)合 “臨震”測項對發(fā)震時間可以作出初步判定。

（3）水氡資料多次出現(xiàn)震后效應(yīng)可能是由場兆引起的異常。這種場兆異常大多是由于源兆應(yīng)力作用而導(dǎo)致，利用它預(yù)報近地點地震的可能性不大。

（4）我臺深井地下流體觀測項目捕捉地震短臨異常信息的能力很強，應(yīng)該對這種深井地下流體觀測多加保護(hù)，同時多布點、多增觀測項目。

本文主要是在分析研究盤錦地區(qū)地震前兆觀測項目基礎(chǔ)上編寫而成。由于手段單一、技術(shù)水平有限，結(jié)論難免帶有片面性和局限性，懇請各位專家和讀者批評指正。

［1］劉建光.盤錦高七井水溫前兆異常特征分析［J］.地震地磁觀測與研究，2009：30（6）：60－64.

［2］盧群.遼寧省地震監(jiān)測志［Z］.地震出版社，2004：482－499.

［3］盤錦市國土資源局.盤錦市礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃（2001－2010）［R］.http：／／www.sxcoal.com ／coal／595537／articlenew.html.2001.

［4］鮮述東.盤錦地區(qū)水位觀測與石油開采關(guān)系分析［J］.地震地磁觀測與研究，2011：32（5）：94－99.