朱繼承 鄧 聰 王曉 鄭辰禾

(福建省地震局，福建 福州350003)

地震地下流體前兆是指與地震孕肓、發(fā)生或構(gòu)造活動(dòng)有直接聯(lián)系的，賦存于地殼巖體空隙中的水、氣、油等物質(zhì)。目前大陸地下流體前兆和物理力學(xué)機(jī)制，主要是基于強(qiáng)震孕肓的動(dòng)力學(xué)原理，即在區(qū)域應(yīng)力作用下，地殼介質(zhì)受到力的作用而發(fā)生變形破壞時(shí)，賦存于介質(zhì)中的流體在動(dòng)力作用、熱力作用和化學(xué)作用下靈敏響應(yīng)介質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化。在處理前兆數(shù)據(jù)跟蹤分析工作中，前兆觀測(cè)數(shù)據(jù)資料出現(xiàn)的異常有很多原因，有可能是真正的地震前兆的信息，也有可能是觀測(cè)儀器、環(huán)境干擾、人為干擾的影響，所以在對(duì)前兆觀測(cè)資料出現(xiàn)異常時(shí)，如何對(duì)有異常資料進(jìn)行識(shí)別分析和處理很重要[1-2]。

1 臺(tái)站概況

觀測(cè)井概況:

閩侯旗山井位于南嶼鎮(zhèn)五都村小學(xué)北面，臺(tái)址位于福建省閩侯縣南嶼鎮(zhèn)五都村。閩侯旗山井建于2003 年9 月，該井地處南嶼鎮(zhèn)五都村屬于福州盆地西部邊緣，地勢(shì)平坦，上部地層由第四系全新統(tǒng)淤泥、上更新統(tǒng)卵石及更新統(tǒng)殘積土組成；根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，場(chǎng)地基巖為侏羅系南園組凝灰熔巖，距場(chǎng)地約50 米的五都北面山體——旗山支脈為燕山期花崗巖，該村西部有一北北東向斷裂通過(guò)。海拔高程10m，井孔含水層為侏羅系強(qiáng)風(fēng)化-微風(fēng)化角礫凝灰熔巖，井孔柱狀圖（見(jiàn)圖1）。

圖1 閩侯旗山井井孔柱狀

圖2 閩侯旗山井2017 年1 月9 日份水位分值

圖3 閩侯旗山井12 月份水位分值

圖4 閩侯旗山井12 月份靜水位和降雨量分值

2 水位異常變化

閩侯旗山井水位觀測(cè)值日變化固體潮特征明顯,日變幅度在0.012m 左右（圖2）。而2017 年12 月1-3 日、9-12 日、23-27 日，日變無(wú)固體潮特征，整個(gè)曲線形態(tài)呈斜線下降變化，最大變化幅度達(dá)0.45m（圖3）。5-8 日、14-17 日、29-31 日水位測(cè)值呈斜線上升變化。此次水位觀測(cè)曲線出現(xiàn)斜線下降和上升的變化是否為地震前兆異常，臺(tái)站工作人員及時(shí)進(jìn)行異常排查和落實(shí)相關(guān)的工作。

3 異常排查

3.1 觀測(cè)系統(tǒng)工作環(huán)境和工作狀態(tài)檢查

供電系統(tǒng)參數(shù)檢查過(guò)程該井儀器供電是由交流電源經(jīng)過(guò)蓄電池，轉(zhuǎn)換為直流電，直流電壓12-13V（10.5～15V 條件下正常工作），通過(guò)對(duì)閩侯旗山觀測(cè)井的儀器設(shè)備進(jìn)行檢查，儀器設(shè)備電源、電壓運(yùn)行正常，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象[4-5]。2017 年12 月27 日水位現(xiàn)場(chǎng)校測(cè)，校測(cè)結(jié)果：σ1=0.0006m,|△H'|=0.0238m,△H=0.0317m,σ1<0.005m，|△H'|<△H，校測(cè)結(jié)果符合學(xué)科要求?？梢耘懦^測(cè)系統(tǒng)和工作狀態(tài)因素。

3.2 氣象因素

2017 年12 月份的閩侯旗山井觀測(cè)的雨量資料數(shù)據(jù)，降雨總量14.6mm（見(jiàn)圖4）。根據(jù)觀測(cè)的降雨數(shù)據(jù)分析，降雨情況比較正常。12 月份的水位多次斜線下降，應(yīng)不是因季節(jié)性的干旱引起水位下降，故可以排除氣象因素。

3.3 周邊環(huán)境情況調(diào)查

臺(tái)站觀測(cè)人員向旗山井附近走訪群眾調(diào)查，周邊近期沒(méi)有基建或工程施工，并且村民家家均通自來(lái)水，未聽(tīng)說(shuō)附近村民有打水井的情況。村民介紹附近有一個(gè)處養(yǎng)魚(yú)塘，臺(tái)站工作人員前往魚(yú)塘并向養(yǎng)魚(yú)塘工作人員了解情況，該魚(yú)塘距離閩侯旗山觀測(cè)井大約210 m 處，魚(yú)塘占地面積大約20 畝，魚(yú)塘以前打過(guò)2 口機(jī)井，一口井深20 米，另一口井深50 米左右。一方面根據(jù)地理位置分析，魚(yú)塘二口井處在流體觀測(cè)井下游，另一方面井深50 米左右的井，可能與觀測(cè)井處同一含水帶，根據(jù)連通管原理，該井抽水會(huì)對(duì)觀測(cè)井造成影響，此懷疑其為干擾源。閩侯旗山井地下流體觀測(cè)井和魚(yú)塘抽水井位置(圖5)。

4 異常分析

4.1 氣壓干擾分析

短時(shí)氣壓的急劇變化可能對(duì)數(shù)字水位儀觀測(cè)資料造成影響，具體體現(xiàn)在，氣壓日均值絕對(duì)變化量高于某個(gè)數(shù)值后引起水位值的突升或突降（邱永平，2011），在以往觀測(cè)中不乏此類現(xiàn)象。車用太等（1985）提出：“承壓井水位對(duì)大氣壓力的響應(yīng)，是由于大氣壓力大于含水層中水的孔隙壓力增（減）量，井含水層系統(tǒng)為達(dá)到力平衡而引起消失互相滲流，從而引起觀測(cè)井孔中水位的動(dòng)態(tài)改變”。相關(guān)研究也表明，在靜水位觀測(cè)井中，氣壓效應(yīng)比較明顯，表現(xiàn)為氣壓增大時(shí)，井孔水位下降；氣壓減小時(shí)，井孔水位上漲，即水位變化與氣壓變化之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。從圖6 上可以看出2017 年12 月份的閩侯旗山井的出現(xiàn)多時(shí)段水位突降，而同時(shí)段的氣壓屬動(dòng)態(tài)正常變化, 未出現(xiàn)突增或突降變化，也沒(méi)有明顯的持續(xù)增大的變化。所以可以排除氣壓干擾影響。

圖5 閩侯旗山井與魚(yú)塘抽水井位置衛(wèi)星地圖

圖6 閩侯旗山井靜水位和氣壓分值

4.2 觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析

2017 年12 月份閩侯旗山井靜水位出現(xiàn)多個(gè)時(shí)段斜線下降的異常變化，為了進(jìn)一步落實(shí)異常，分析同井其它測(cè)項(xiàng)同時(shí)段是否也存異常變化。對(duì)同井同時(shí)段深層水溫測(cè)項(xiàng)（傳感器投放深度為85m）和靜水位觀測(cè)項(xiàng)觀測(cè)值進(jìn)行對(duì)分析，從圖7 中可以看出深層水溫12 月份動(dòng)態(tài)變化正常未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

圖7 閩侯旗山井靜水位和深層水溫分值對(duì)比

4.3 魚(yú)塘抽水時(shí)間分析

為了進(jìn)一步確認(rèn)旁邊魚(yú)塘抽水的具體情況，臺(tái)站工作跟魚(yú)塘人員進(jìn)行核實(shí)抽水時(shí)間情況，后他們承認(rèn)12 月份因生產(chǎn)需要，2017 年12 月1-3 日、9-12 日、23-27 日，二口水井都有進(jìn)行多個(gè)時(shí)段長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行抽水，而且每次抽水時(shí)間都比較長(zhǎng)。通過(guò)詳細(xì)了解核對(duì)，魚(yú)塘抽水的時(shí)間和頻率與閩侯旗山井水位測(cè)值下降時(shí)間段基本相吻合。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)閩侯旗山井水位觀測(cè)資料異常的排查和落實(shí)，資料異常并非地震前兆異常[6-8]，而是旁邊魚(yú)塘長(zhǎng)時(shí)間大量抽取地下水，引起觀測(cè)井水位測(cè)值斜線下降，2017 年12 月份水位多次斜線下降與魚(yú)塘抽水的時(shí)間基本上相一致。雖然這次的異常資料的原因是查找到了，但是值得我們思考，如何能夠更好的保護(hù)好我們地震臺(tái)站觀測(cè)井的周邊環(huán)境，應(yīng)加強(qiáng)地震觀測(cè)井周邊環(huán)境的排查, 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題積極溝通處理。保證地震儀器觀測(cè)資料的連續(xù)性和準(zhǔn)確性, 為今后地震事業(yè)的資料分析、研究及預(yù)測(cè)提供可靠保障。