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        夏墊斷裂帶地震地下流體的同震響應分析

        2021-11-18 17:35:39賀北芳栗寧趙瑞
        科學與生活 2021年20期

        賀北芳 栗寧 趙瑞

        摘要:文章對夏墊斷裂帶的情況進行了簡單概述,并選取夏墊斷裂帶兩端的西集井以及趙各莊井作為觀測井,從響應地震次數(shù)與分布特征、同震響應形態(tài)特征、同震響應幅度特征、同震響應時間特征這幾方面入手,對夏墊斷裂帶地震地下流體的同震響應展開分析。

        關(guān)鍵詞:夏墊斷裂帶;地震;地下流體;同震響應

        引言:斷裂帶主要指由主斷層面及其兩側(cè)破碎巖塊以及若干次級斷層或破裂面組成的地帶。依托對斷裂帶區(qū)域內(nèi)含水層地下流體的水位與水溫同震效應展開分析,能夠了解在地殼運動條件下地下介質(zhì)應變、孔隙壓變化特征等,實現(xiàn)對地下介質(zhì)動力學過程的準確探析。

        一、夏墊斷裂帶的概述

        在我國的華北平原地區(qū)北部,存在著一個東南盤下降、西北盤上升正斷性質(zhì)兼具右旋走滑分量的斷裂帶,即夏墊斷裂帶。對于該斷裂帶而言,其全長約為45千米,傾角維持在50°-75°的范疇內(nèi),新生代斷距最大值在3-4千米的范圍內(nèi)。結(jié)合人工槽可以了解到,夏墊斷裂帶上盤主要包含著粉砂、黏土等土質(zhì),并零星存在少量鈣質(zhì)結(jié)合;夏墊斷裂帶下盤主要包含著亞砂土、粉砂、黏土等土質(zhì)。

        在本次研究中,主要選取夏墊斷裂帶兩端的西集井以及趙各莊井展開分析。其中,西集井的海拔約為15米,井的深度達到793.1米,位于夏墊斷裂帶的南端東側(cè)2千米位置。在西集井周邊,能夠獲取到第四紀覆蓋物。趙各莊井的海拔約為26.2米,井的深度達到556.26米。在趙各莊周邊,可以在地表獲取到第四系松散沉積物,觀測層的巖性為薊縣系砂石、礫石混粘砂、第四系卵石[1];對觀測含水層進行細化分析能夠了解到,上層冷水的深度維持在182.1-254米的范圍內(nèi),熱水存在于555.8米以下。實踐中,主要對這兩井進行長時間觀測,獲取觀測數(shù)據(jù)。

        二、地震地下流體的同震響應分析

        (一)響應地震次數(shù)與分布特征

        在長時間的觀測過程中,獲取到的觀測井地震次數(shù)、響應次數(shù)如下所示:第一,西集井。選取固定時間段對該觀測井的靜水位進行觀測,在震級為4-4.9時,發(fā)震次數(shù)為0,響應次數(shù)為0;在震級為5-5.9時,發(fā)震次數(shù)為30,響應次數(shù)為0;在震級6-6.9時,發(fā)震次數(shù)為125,響應次數(shù)為0;在震級為7-7.9時,發(fā)震次數(shù)為26,響應次數(shù)為11;在震級不低于8時,發(fā)震次數(shù)為5,響應次數(shù)為5。于固定時間段對該觀測井的水溫進行觀測,在震級為4-4.9時,發(fā)震次數(shù)為0,響應次數(shù)為0;在震級為5-5.9時,發(fā)震次數(shù)為30,響應次數(shù)為0;在震級6-6.9時,發(fā)震次數(shù)為125,響應次數(shù)為0;在震級為7-7.9時,發(fā)震次數(shù)為26,響應次數(shù)為0;在震級不低于8時,發(fā)震次數(shù)為5,響應次數(shù)為0。

        第二,趙各莊井。選取固定時間段對該觀測井的靜水位進行觀測,在震級為4-4.9時,發(fā)震次數(shù)為2,響應次數(shù)為0;在震級為5-5.9時,發(fā)震次數(shù)為182,響應次數(shù)為0;在震級6-6.9時,發(fā)震次數(shù)為542,響應次數(shù)為6;在震級為7-7.9時,發(fā)震次數(shù)為91,響應次數(shù)為13;在震級不低于8時,發(fā)震次數(shù)為12,響應次數(shù)為4。于固定時間段對該觀測井的水溫進行觀測,在震級為4-4.9時,發(fā)震次數(shù)為1,響應次數(shù)為0;在震級為5-5.9時,發(fā)震次數(shù)為126,響應次數(shù)為0;在震級6-6.9時,發(fā)震次數(shù)為385,響應次數(shù)為0;在震級為7-7.9時,發(fā)震次數(shù)為72,響應次數(shù)為0;在震級不低于8時,發(fā)震次數(shù)為9,響應次數(shù)為1。

        綜合上述觀測結(jié)果數(shù)據(jù)能夠了解到,在地震條件下,西集井、趙各莊井均有著明顯響應,相比較而言,水位測項的響應更為顯著;在震級固定的條件下,水位對于地震的響應能力高于水溫;在西集井端,具備同震響應特征的地震震級主要集中在7級以上;而在趙各莊井端,具備同震響應特征的地震震級主要集中在7-7.9級的范圍內(nèi)。

        (二)同震響應形態(tài)特征

        對于地下流體而言,其同震響應的曲線變化形態(tài)一般可以劃分為階變型、脈沖型、振蕩型以及兩者之間的復合形態(tài)等等。實踐中,為了實現(xiàn)對同震響應形態(tài)特征的確定,需要依托水文原始形態(tài)、水位的繪制完成[2]。本次研究的結(jié)果表明,在夏墊斷裂帶區(qū)域,西集井的水位同震響應形態(tài)主要有兩種,即振蕩-脈沖型以及振蕩型;趙各莊井的水位同震響應形態(tài)主要有三種,即脈沖型、振蕩型、振蕩-脈沖型。

        (三)同震響應幅度特征

        在夏墊斷裂帶中,西集井與趙各莊井的水位對于各地震的響應幅度呈現(xiàn)出差異性水平,且持續(xù)的時間長度也不盡相同。測量結(jié)果表明。在西集井端,水位響應變化幅度始終維持在0.8-70.8毫米的范圍內(nèi),變化幅度更多集中于14毫米;在地震級別為7.4級、8.2級、8.5級以及8.1級的條件下,變化幅度達到14毫米以上,同時,這些震級條件下所對應的震中距為3366千米、3152千米、4750千米以及4929千米。在趙各莊井端,水位響應變化幅度始終維持在3-770毫米的范圍內(nèi),變化幅度更多集中于62毫米;在地震級別為8級、8.4級、8.8級以及8.2級的條件下,變化幅度達到62毫米以上,同時,這些震級條件下所對應的震中距為1590千米、4690千米、4633千米以及2241千米。綜合上述結(jié)果能夠了解到,相比于西集井端,趙各莊井端的異常響應幅度呈現(xiàn)出較高水平,且兩井端的異常響應幅度并不受到震中距、震級的限制。

        (四)同震響應時間特征

        對西集井端、趙各莊井端的同震相應起始、結(jié)束時間展開統(tǒng)計分析能夠了解到,相比于地震發(fā)生時間,兩井端的異常響應時間均保持在較晚水平,換言之,異常響應時間存在滯后性。在此基礎上,對兩井端的異常響應時間特征進行對比分析可以得出,相比于西集井,趙各莊井端的相應時間更長;當?shù)卣鸬恼鹬芯噍^小時,兩井端的異常響應時間均表現(xiàn)為較短水平,而當?shù)卣鸬恼鹬芯噍^大時,趙各莊井端的響應時間更長。

        總結(jié):綜上所述,選取夏墊斷裂帶兩端的西集井以及趙各莊井展開觀測分析,結(jié)果表明:在震級固定的條件下,夏墊斷裂帶兩端觀測井區(qū)域的水位對于地震的響應能力高于水溫;相比于西集井端,趙各莊井端的異常響應幅度呈現(xiàn)出較高水平,且兩井端的異常響應幅度并不受到震中距、震級的限制;相比于地震發(fā)生時間,兩井端的異常響應時間均保持在較晚水平,且趙各莊井端的響應時間更長。

        參考文獻:

        [1]薛紅盼,張樂,陸麗娜,等.夏墊斷裂帶地震地下流體的同震響應研究[J].地震,2020,40(01):184-202.

        [2]王海燕,李彤霞,王喜龍,等.遼寧地區(qū)地震地下流體觀測臺網(wǎng)發(fā)展、評價與展望[J].防災減災學報,2019,35(S1):8-12.

        1作:賀北芳,女,1973年9月,湖北鐘祥市,漢族,本科,工程師,地震監(jiān)測與預報分析。

        2作:栗寧,男,1986年02月,河南開封市,工程師,地震監(jiān)測與預報分析

        3作:趙瑞,男,1985年11月,湖北襄陽市,工程師,地震監(jiān)測與預報分析

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