廖麗霞,林稚穎,莫佩嬋,田 雷
(1.福建省地震局,福建 福州350001;2.廣西壯族自治區(qū)地震局,廣西 南寧 530022;3.中國地震臺網(wǎng)中心,北京 100045)
2016年以來,廣西地區(qū)陸續(xù)發(fā)生了一系列中等強度的地震,其中5級以上地震3次:2016年7月31日蒼梧5.4級、2019年10月12日北流5.2級和2019年11月25日靖西5.2級地震。蒼梧5.4級地震打破了華南地區(qū)持續(xù)17年的5級地震平靜期,預示該地區(qū)可能進入新一輪地震活躍期。蒼梧地震發(fā)生后,廣西地區(qū)還多次發(fā)生4級左右的地震,如2016年9月17日來賓4.1級、2017年7月15日南丹4.0級、2017年8月15日靖西4.0級、10月3日靖西4.1級、2019年11月28日靖西4.3級、2021年8月4日德保4.8級、9月11日德保4.3級等地震。在粵桂瓊地區(qū)發(fā)生如此頻度和強度的地震在數(shù)字化地震地下流體觀測推廣以來是第一次。
地下流體映震靈敏,地震前流體能在一定的空間區(qū)域內(nèi)通過不同時間長度、不同形態(tài)特征的異常捕捉前兆信號。通過對《中國震例》進行統(tǒng)計,結果顯示含地下流體前兆異常的震例占中國所有震例的近七成(蔣海昆等,2009);這些流體前兆異常在時間上多呈長期趨勢異常(陸明勇等,2009),或短期(劉耀煒等,2004)及短臨異常(萬迪堃等,1996);在形態(tài)上則多呈趨勢性上升異常(黃輔瓊等,1998)、高水位異常(付虹等,2015)、年動態(tài)異常(車用太,魚金子,2004,2005;王熠熙等,2019)。筆者發(fā)現(xiàn)2013年以來粵桂瓊的水位多次出現(xiàn)群體性年動態(tài)趨勢異常,有多年持續(xù)趨勢上升或下降異常,也有年動態(tài)畸變異常及高水位異常。這些異常是不是前兆異常需要進一步確認。在2016年華南預測指標梳理時,由于《中國震例》(蔣海昆,2014)之華南震例中水位震例較少,尤其是水位“點”的指標提取不足,當時水位臺網(wǎng)歷史資料不夠豐富,也未能對水位進行進一步的歸納分析。目前水位臺網(wǎng)資料有了更多積累,中強歷史地震新增了3次,因此本文將粵桂瓊流體臺網(wǎng)對廣西2016年蒼梧5.4級、2019年北流5.2級和靖西5.2級地震的映震能力及這3次中強地震前的流體異常時空演化特征進行梳理,并對這種群體性異常進行綜合、深入分析,對其發(fā)生機理進行初步探討,開展震例總結、預測效能檢驗,完善現(xiàn)有預測指標,以期為今后判定華南地區(qū)中強地震活動趨勢積累重要震例、提供科學依據(jù),也為其它地區(qū)出現(xiàn)類似水位異常變化的核實分析工作提供借鑒或參考。
截至2022年1月,粵桂瓊流體臺網(wǎng)正常運行且納入中國地震臺網(wǎng)的流體觀測站有37個,觀測臺項共有67項,其中廣西、海南均有8個臺站(16項),廣東有21臺站(35項),觀測臺網(wǎng)密度最大的是水位測項,共有30口觀測井,其次是水溫測項,共有28口觀測井;水質(zhì)、水氡測項分別只有4口和3口觀測井,均分布在廣東;另外僅有1口氣氡觀測井分布在海南。對歷史資料進行預測指標梳理發(fā)現(xiàn):水氡映震效能較好,對應過多次震例;水質(zhì)觀測井中僅潮州水質(zhì)日測值趨勢動態(tài)發(fā)生轉折,與中國臺灣7級以上地震有較好的對應,其余井因井口阻塞頻繁換井、海水侵入、儀器故障、周邊抽水及降雨等干擾,運行多為“基本穩(wěn)定”或“不穩(wěn)定”,映震效能不佳;廣東的氣體及海南的氣氡觀測資料質(zhì)量差,無法用于預測;廣東地區(qū)因經(jīng)濟發(fā)達,受大型基建、工農(nóng)業(yè)抽水及電源不穩(wěn)干擾較大,水位資料質(zhì)量評估為“基本可靠”或“不可靠”;廣西、海南除貴港井水位由于受周邊抽水和觀測技術系統(tǒng)干擾、三亞南濱臺受周邊農(nóng)田灌溉及基建干擾數(shù)據(jù)不可靠外,其它井均運行穩(wěn)定、資料可靠;水溫測項臺站多數(shù)運行穩(wěn)定,資料質(zhì)量可靠,少部分臺站因受觀測技術系統(tǒng)及施工抽水、降雨、電源電壓、基建、探頭位置、氣溫等干擾,資料穩(wěn)定性和可靠性較差,預測效能也較差;廣西部分觀測井還受海潮、海風等自然因素干擾(周崢嶸等,2021)?;浌瓠偭黧w臺網(wǎng)空間分布情況如圖1所示,圖中3組同心圓所示范圍分別為廣西2016年蒼梧5.4級、2019年北流5.2級地震和2019年靖西5.2級地震震中100 km、200 km、300 km范圍。
圖1 粵桂瓊流體臺網(wǎng)空間分布圖
映震臺站區(qū)域范圍與發(fā)生地震的大小有關,《震例總結規(guī)范》(DB/T 24—2007)規(guī)定 5.0~5.9級、6.0~6.9級和7.0~7.9級地震的前兆異常選取范圍分別是震中附近200 km、300 km和500 km,通過統(tǒng)計《中國震例》(1966—2012)中華南片區(qū)的14個震例的規(guī)律發(fā)現(xiàn)(張肇誠,1988,1990a,b,1999;陳棋福,2002a,b,c;蔣海昆,2018),優(yōu)勢震中距為60~250 km,一般不超過300 km。因此本文主要對2016年以來廣西地區(qū)3次5級以上地震震中300 km范圍內(nèi)的流體觀測資料進行分析,如圖1所示,共涉及粵桂瓊流體臺網(wǎng)23個臺站:廣西8個和海南4個臺站,全都為水位和水溫觀測站;廣東11個臺站,其中8個為水位和水溫觀測站,3個為地球化學觀測站。由于華南片區(qū)水溫資料內(nèi)在質(zhì)量較差,在流體預測指標梳理過程中未能提取到預測指標,日常震情跟蹤工作中也沒有取得過可靠的震例。信宜1號井水氡資料中沒有提取到震前異常信息;信宜1號井氣體因儀器不穩(wěn)定導致資料不可靠、雷州海康水質(zhì)因海水侵入嚴重干擾、廣州三元里水質(zhì)因周邊游泳場不定時抽水嚴重干擾,以上資料均無法用于地震預測,因此主要針對粵桂瓊流體臺網(wǎng)中3次5級以上地震震中300 km范圍的水位資料進行分析。由于信宜1號井水氡的輔助測項流量是模擬觀測,不受數(shù)字化觀測技術系統(tǒng)干擾,水氡比水位更加可靠,其日測值也納入分析。
通過對華南流體預測指標梳理發(fā)現(xiàn)水氡測項是較好的時間預測指標,一般可作為短臨(期)或中期指標,水質(zhì)測項則多為中期指標。華南地區(qū)地震強度較中國西部地區(qū)弱,一般多為中等強度的地震。水位短時間的干擾因素較多,如供電系統(tǒng)、觀測環(huán)境改變、儀器設備故障、觀測條件改變、觀測井孔自身問題產(chǎn)生的干擾等(樊春燕等,2010;劉春國等,2015;廖麗霞,2019),這些干擾常常會掩蓋前兆信息,因此主要從趨勢動態(tài)來提取預測指標,在時間上一般提取水位年動態(tài)畸變作為中強地震的中期指標;地點上,同一構造帶上多井水位(準)同步出現(xiàn)多年趨勢上升可以作為中強地震預測指標。同樣地,與映震能力相關的前兆異常分析主要從多井趨勢背景異常和中期年動態(tài)畸變展開。
通過對粵桂瓊流體臺網(wǎng)觀測資料進行梳理,發(fā)現(xiàn)水位對廣西2016年蒼梧5.4級、2019年北流5.2級和靖西5.2級地震最顯著的映震特征是趨勢性和群體性。在時間上有長期的背景趨勢異常,地震一般在趨勢轉折后一年內(nèi)發(fā)生;中期的年動態(tài)畸變異常及震前半年高水位異常;在空間上則呈現(xiàn)同一條斷裂帶或同一組平行的斷裂帶上多井水位同步(或準同步)趨勢異常和年動態(tài)畸變異常。
在這3次地震發(fā)生過程中,震中300 km范圍內(nèi)出現(xiàn)多井同步及準同步水位趨勢上升,如圖2所示。有的異常觀測井甚至超出震中300 km范圍。
2013年以來,位于百色—合浦斷裂帶上的香1、平1、石埠井以及位于與該斷裂帶平行的巴馬—博白斷裂帶上的九塘井水位一直呈持續(xù)多年的
圖2 3次地震震中300 km范圍內(nèi)觀測井水位趨勢上升動態(tài)圖
趨勢上升動態(tài)。2016年以來在全國地下流體年度會商工作中,華南片區(qū)會商小組一直把這組趨勢上升動態(tài)作為水井所在斷裂帶區(qū)域未來發(fā)生中強地震的背景性異常加以跟蹤。實際上該斷裂帶所在區(qū)域確實也是華南地區(qū)地震多發(fā)區(qū)域。2016年1月香1、平1、石埠井水位同步發(fā)生轉折,隨后在7月31日發(fā)生蒼梧5.4級地震;北流、靖西地震同樣是在香1、平1、石埠井發(fā)生準同步趨勢轉折后一年左右發(fā)生的(圖2a)。
北流5.2級地震前,震中300 km范圍內(nèi)的15口水位井和1口流量觀測井中有9口井從2016年就開始出現(xiàn)趨勢上升、1口井出現(xiàn)趨勢下降,北海、桂平井水位從2018年開始也出現(xiàn)趨勢上升。其中海南3口觀測井周邊同期雖有抽水量及抽水井減少的干擾,但??诰?06 m,套管套到井底,水位在北流地震前一年出現(xiàn)加速上升,而周邊生活用水開采井井深不超過350 m,無法對其造成如此程度的干擾,因此筆者認為??诰悔厔萆仙侵苓呴_采干擾與區(qū)域應力增強共同作用的結果。
靖西地震震中300 km范圍內(nèi)的平1、香1、九塘、石埠、石康、北海等6口井,除北海井趨勢上升起始時間較晚為2018年1月,其它均從2016年1月就開始,從圖2c中可以看到,北海井的上升速度明顯快于其它井。石埠井在2019年8月4日發(fā)生井壁破裂,導致地表淺層水涌入水井,井水持續(xù)溢出井口,產(chǎn)生無效數(shù)據(jù),無法進一步跟蹤分析其水位動態(tài)趨勢。筆者認為井壁破裂亦可能是區(qū)域應力增強所致,因石埠井處在北流、靖西地震300 km空間范圍的交集區(qū)域,同時承受2次地震孕育的應力增強影響,因此雖然8月4日后無法跟蹤水位動態(tài),仍將其納入前兆異常范圍進行統(tǒng)計分析。
3次地震前均出現(xiàn)群體性水位年動態(tài)畸變異常(圖3),這一現(xiàn)象在1999年11月29日遼寧岫巖5.4級地震前同樣出現(xiàn)過(車用太,魚金子,2004)。
北海、石康井水位呈夏低冬高,桂平水位、信宜1號井流量呈夏高冬低的正常年動態(tài)變化。蒼梧5.4級地震前,北海、石康井水位、信宜1號井流量在2016年1月均呈上升趨勢,出現(xiàn)年動態(tài)畸變。北海水位在4月18日恢復下降走勢;石康井水位在震后仍持續(xù)上升直到9月16日才恢復下降趨勢;桂平水位、信宜1號井流量直到8月底至9月初才恢復下降走勢(圖3)。北流5.2級、靖西5.2級地震前,信宜1號井流量在2018年1月16日開始一直呈上升趨勢,于2019年9月1日達階段高值8.417 L/s后仍維持在高值,并呈小幅震蕩直到地震發(fā)生;北海井水位本該在2018年11月開始下降,但卻轉折向上持續(xù)上升,升幅達0.758 m,直到2019年9月26日才停止上升,并在高位小幅震蕩,10月12日北流5.2級地震發(fā)生后再次上升0.128 m,隨后在11月25日發(fā)生靖西5.2級地震,震后稍稍回落后繼續(xù)上升,2020年全年都呈上升態(tài)勢沒有回落,出現(xiàn)年動態(tài)畸變,結果2021年8月4日發(fā)生德保4.8地震;2019年1月10日到8月6日石康水位持續(xù)出現(xiàn)擾動,2個月后發(fā)生北流地震。實際上這種擾動在蒼梧地震前也出現(xiàn)過。2020年1月22日—8月2日、2021年1月1日—10月10日又出現(xiàn)2次較長時間的擾動,結果在2021年8月4日發(fā)生德保4.8級地震,如圖3所示。
圖3 3次地震震中300 km范圍內(nèi)觀測井水位年動態(tài)畸變圖
3次地震前出現(xiàn)多口井水位的高值異常,這是區(qū)域應力增強的表現(xiàn),這種震前高值異常在華北及東北也有過震例(車用太,魚金子,2004)。以2016年蒼梧5.4地震為例,震中300 km范圍內(nèi)共有9口水位、流量觀測井,東津、花都水位因儀器不穩(wěn)定、資料不可靠無法用于預測,其它井的水位、流量動態(tài)如圖4所示。
圖4 2014年蒼梧5.4級地震震中300 km范圍觀測井水位動態(tài)圖
從圖4可見,蒼梧5.4級地震發(fā)生前,觀測井總體呈現(xiàn)高水位動態(tài),其中距震中200 km范圍內(nèi)的信宜井水位及信宜1號井流量在2016年上半年出現(xiàn)持續(xù)上升,5月下旬開始加速上升,尤其是信宜1號井流量從2016年1月1日至7月10日升幅達0.612 L/s,這種大幅上升且在沒有持續(xù)降雨量支持下仍維持高位沒有回落應是區(qū)域應力增強的真實表現(xiàn);同時同處距震中200 km范圍內(nèi)的桂平井水位,也是離震中最近的水位觀測點,在2016年6月中旬出現(xiàn)加速上升,6月12—14日上升了0.177 m,之后同樣維持在這一階升平臺上。其它震中距在200~300 km范圍內(nèi)的觀測井水位也是呈現(xiàn)高水位或趨勢上升的特征:仁化水位從2014年開始發(fā)生趨勢上升并維持在高位,2016年起因周邊礦業(yè)嚴重干擾開始下降;陽西、陽江、韶關水位也從2015年1月開始趨勢上升,并于2016年維持在高位,震后才恢復趨勢下降動態(tài)。同樣,北流、靖西地震前桂平、北海、??谒患靶乓?號井流量也是在震前出現(xiàn)加速上升達近年最高值,然后發(fā)震。
地震的孕育過程總是伴隨著區(qū)域應力的增強過程。水位的趨勢上升及年動態(tài)畸變是否與區(qū)域應力的增強相關?是否為地震的前兆反應?根據(jù)水均衡理論,當含水層水均衡發(fā)生變化,補給量大于排泄量時,則孔隙度增加,滲透系數(shù)也增大。當含水層受力狀態(tài)發(fā)生變化,含水層受壓應力影響產(chǎn)生變形時,會導致孔隙度變小,滲透系數(shù)增大。前人研究表明井水位的固體潮系數(shù)及氣壓效率與含水層參數(shù)間存在定量關系,利用觀測井中水位、配套氣壓等資料可以求解井水位動態(tài)變化中的潮汐因子與氣壓系數(shù),再進一步推算出孔隙度、滲透系數(shù)等含水層參數(shù)。因此本文以資料內(nèi)在質(zhì)量評估最好的平1井為例,選擇卷積回歸法計算了其孔隙度和滲透系數(shù)(張昭棟等,1989;晏銳等,2012;王禮恒等,2012;姚林鵬等,2020),結果如圖5所示,并對這些含水層水文地質(zhì)參數(shù)進行深入分析。
圖5 平1井孔隙度、滲透系數(shù)時序動態(tài)圖
從圖5可見,靖西、北流地震發(fā)生前,孔隙度趨勢下降、滲透系數(shù)趨勢上升,這充分反應了區(qū)域壓應力的增強過程(平1井與靖西5.2級地震震中距僅92 km)。蒼梧地震發(fā)生前,孔隙度和滲透系數(shù)均增大。經(jīng)調(diào)查平1井在2016年4月因暴雨導致洪水倒灌流入水井,水位階升,處在含水層水的補給量大于排泄量的階段,這與水均衡理論是相符的。因此圖5中蒼梧地震前的趨勢變化反應的主要是干擾異常,地震前兆異??赡苁潜环蹈蟮母蓴_異常所掩蓋,但這種干擾時間是短暫的,4月以后的滲透系數(shù)增大可能含有區(qū)域應力增強的成分,因為畢竟上升過程持續(xù)了4個多月。
結合該區(qū)域的重力分析,2017年8月至2019年9月異常井所處區(qū)域為NW向平行的百色—合浦斷裂帶和巴馬—博白斷裂帶,出現(xiàn)異常增加,累積重力變化差異超過80 μGal,而2017年8月至2018年9月并未出現(xiàn)異常,說明異常出現(xiàn)的時間段為2018年10月至2019年9月(這一分析的基礎資料引自全國形變學科2022年度會商報告,圖略)。進一步分析發(fā)現(xiàn)靖西地區(qū)重力場異常變化時段(2018-09—2019-09)也是北海井水位、信宜1號井流量轉折出現(xiàn)年動態(tài)畸變的時段(圖6),且累積重力異常的空間位置正好是異常井所處區(qū)域,即水位年動態(tài)畸變與累積重力異常呈現(xiàn)出時間上的同步性、空間上的疊加性,說明水位年動態(tài)畸變是區(qū)域應力加速增強的表征。對于封閉性較好的深層承壓井來說,通過計算井孔水位的潮汐因子和水位變化量,就可以求得該井的含水層體應變的變化量。應用前人反演應力的分析方法(張昭棟,張廣城,1987;孫小龍等,2011;史浙明等,2012;楊柳等,2014;張淑亮等,2019)進一步用平1井水位反演垂向應力,反演結果顯示3次地震前該井均出現(xiàn)壓應力增強現(xiàn)象,且這一現(xiàn)象一般在震前半年出現(xiàn),其異常出現(xiàn)時間也與累積重力異常時段及水位群體出現(xiàn)年動態(tài)畸變的時間段相重合,如圖7所示。
圖6 北海井水位(a)和信宜1號井流量(b)時序曲線
圖7 平1井垂向應力變化時序曲線
量化的斷裂信息可為地震危險性分析、地震預測等方面的深入研究提供支持(閻春恒等,2020)。震源機制解就能提供量化的斷裂信息。通過3次地震的震源機制解,可以發(fā)現(xiàn)異常在構造層面上的依據(jù)。從發(fā)震構造來看,3次地震均與NW向平行的構造密切相關,其發(fā)震構造或控震構造均是NW向的斷裂帶,這也是位于這組NW向斷裂帶上的水位觀測井能夠捕捉到前兆信息的構造依據(jù)。根據(jù)震源機制解、地震烈度等震線長軸方向、余震分布,結合野外地震地質(zhì)調(diào)查結果分析認為,蒼梧5.4級地震的控震構造應為賀街—夏郢斷裂,發(fā)震構造可能是其NNW向的分支斷層。此次地震震中所在的桂東北地區(qū)地殼內(nèi)6 km深度存在一個2 km厚的低速層,推測為結晶基底與上硅鋁層之間拆離滑脫形成的韌性剪切帶(周依等,2019),這為應力的傳導提供了有利條件,這也可能是本次地震300 km之外的觀測井也產(chǎn)生映震的原因。
北流5.2級地震的發(fā)震構造是NW向的米場—石窩斷裂(廣西壯族自治區(qū)地震局,2019;閻春恒等,2019),該斷裂帶為九塘井、信宜井、信宜1號井所在區(qū)域的NW向巴馬—博白斷裂帶的組成斷裂(廣西工程防震研究院,2015);靖西5.2級地震的發(fā)震構造尚無定論,初步判定可能是NE向的下雷—靈馬斷裂或NW向黑水河斷裂。綜合地質(zhì)調(diào)查、現(xiàn)場災害調(diào)查、烈度分布和余震展布結果推測,NE向的下雷—靈馬斷裂可能性更大。需要指出的是,地質(zhì)調(diào)查得到的下雷—靈馬斷裂的傾向與反演獲得的發(fā)震斷層面傾向不一致,而走向NW、左旋走滑性質(zhì)的區(qū)域斷裂在地震孕育過程中可能起到控震作用(蘇珊等,2020)。從圖8可見,九塘、石埠、平1、香1、石康、北海、信宜1號井就布設在這組NW向斷裂帶及其鄰區(qū)內(nèi),因此有可能捕捉到斷裂帶應力積累及變化的過程,實際上這些井的水位、流量的異常是最顯著的,均是在北流和靖西地震震前就提取到異常,且在孕震過程中的不同階段發(fā)生趨勢性上升、下降、轉折或畸變、高值異常。
圖8 蒼梧、靖西、北流地震震源機制解及區(qū)域構造
綜上所述,研究區(qū)水位觀測點所處的構造位置及3次地震的發(fā)震構造均與NW向平行的百色—合浦斷裂帶和巴馬—博白斷裂帶密切相關,這為觀測井映震能力分析提供了構造基礎。含水層水文地質(zhì)參數(shù)計算及水位壓力、應力反演的結果顯示,3次地震前壓力增強,孔隙度減小,滲透系數(shù)增大,水位上升,符合水文動力學機理;而這些參數(shù)的異常與水位年動態(tài)畸變及累積重力異常呈現(xiàn)出時間上的同步性、空間上的疊加性,說明這些水位動態(tài)異常同樣有其動力學意義。結合以上分析認為震前水位的趨勢上升、年動態(tài)畸變、
加速上升及高值異常等不同動態(tài)正是區(qū)域應力積累過程中不同階段的表征,據(jù)此認為粵桂瓊流體臺網(wǎng)能夠真實反映區(qū)域應力場的變化,能夠?qū)υ摰貐^(qū)的中強地震做出反映,具備較好的映震能力。蒼梧5.4級地震300 km范圍內(nèi)共有8口水位觀測井、1口流量觀測井;北流5.2級地震震中300 km范圍內(nèi)觀測井達16口;靖西5.2級地震周圍臺站較少,只有6口觀測井。震后對這些觀測井水位的映震情況進行統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)除評估效能低的觀測井外,其它觀測井基本都有不同程度的前兆反映,見表1。蒼梧地震前震中300 km范圍內(nèi)77.8%的觀測井有前兆反映,北流地震前75.0%的觀測井有前兆反映,靖西地震前所有觀測井都有不同程度的前兆反應??梢娀浌瓠偭黧w臺網(wǎng)對這類中強地震能較好地做出一定程度的反映,但程度不同,有些異常在震前就能明顯判定,有些異常在震前難以發(fā)現(xiàn)或難以判定。特別是靖西地震與北流地震發(fā)震時間只差44 d,震中300 km范圍內(nèi)九塘、石埠、石康、北海4口水位觀測井又處在交集部位,很難分清具體是哪次地震的前兆反應,其異常有可能是2次地震孕育過程的綜合反應。汶川地震前也出現(xiàn)這類群體趨勢異常,陸明勇等(2013)認為這種異常不是一次地震,而可能是多次地震的“共同前兆”。有的觀測井雖超出地震震中300 km范圍,但還是捕捉到了一些前兆反應。
表1 蒼梧、北流、靖西地震前兆反應觀測井統(tǒng)計
本文系統(tǒng)梳理了粵桂瓊流體臺網(wǎng)在廣西2016年蒼梧5.4級、2019年靖西5.2級、北流5.2級地震的映震能力、映震特征及異常成因機制,分析認為:
(1)粵桂瓊流體臺網(wǎng)能夠?qū)λ氐貐^(qū)的中強地震做出反映,具備較好的映震能力。
(2)粵桂瓊流體臺網(wǎng)對中強地震的映震特征主要表現(xiàn)為趨勢性和群體性,具體表現(xiàn)在孕震初期同一組同向的斷裂帶上的多個觀測井井水位趨勢上升,中期的年動態(tài)畸變及震前的高水位異常。
(3)形變資料(如重力資料)和水位應力反演及含水層水文地質(zhì)參數(shù)能為水位異常提供動力學及水文動態(tài)學的依據(jù)。震情跟蹤工作中結合重力及水位應力反演、含水層水文地質(zhì)參數(shù)綜合分析可以對地震的時空要素做出更為準確地判定。因此多個觀測井井水位趨勢上升可以作為該區(qū)域的背景預測指標,水位年動態(tài)畸變可以作為中期預測指標;水位應力反演及含水層水文地質(zhì)參數(shù)可以作為中期指標應用到日常震情跟蹤工作中。
(4)盡管粵桂瓊流體臺網(wǎng)大多數(shù)井水位對3次中強地震都有前兆反應,但有的異常在震前無法辨識,比如高水位異常常常被掩蓋在降雨干擾中而被忽略,畢竟水位高值未發(fā)生地震的例子也不少。這就需要從更大的空間范圍查明水位高值是否存在群體性,如果存在則可判定為異常,這樣更具可靠性,然后在時間維度上從更長的時間范圍對比分析當時的降雨量是否能支持這一幅度的高值并給予確認。震前發(fā)現(xiàn)的異常多是香1、平1、石埠、九塘井所反映的這類背景性的趨勢異常,其空間指示意義更強,且范圍較廣,多為觀測井所在的斷裂帶與之平行的一組斷裂帶上;時間指示意義的指標較少,水位年動態(tài)畸變雖可以作為時間指標,但多為中期指標,時間在半年至一年,只能作為年度預測指標。在2016年以來的震情跟蹤工作中,華南片區(qū)流體學科會商工作組在震情跟蹤工作中,應用百色—合浦、巴馬—博白斷裂帶上的多井水位趨勢上升及年動態(tài)畸變異常,在2017年度會商報告中對2017年靖西4.6地震做出過一定程度的年度趨勢預測;2019和2020年度在華南地區(qū)流體學科會商報告中均指出,百色—合浦斷裂帶及鄰區(qū)存在發(fā)生4.5地震的可能,結果2019年10月12日發(fā)生北流5.2級地震,2019年11月25日發(fā)生靖西5.2級地震。再者無法提取到可以預測地震強度的指標,4級、5級地震的前兆異常特征并無差別,比如在2019、2020年度預測存在發(fā)生4.5地震的可能,實際上北流和靖西均發(fā)生5級以上地震。實際上,2005年平果4.8級地震、2013年平果4.9地震、2017年靖西4.6地震也是在這種多井長趨勢背景異常下發(fā)生的。需要指出的是該區(qū)域缺乏短臨預測指標。
(5)在今后的震情跟蹤工作中,建議以斷裂帶為片區(qū)劃分單位進行跟蹤,這樣才能有助于在震前發(fā)現(xiàn)群體性異常,并根據(jù)異常的空間范圍結合構造對未來的發(fā)震空間做出較為準確地判定;今后建設流體臺網(wǎng)時最好在同一斷裂帶上布設3個觀測站,以便在震前對斷裂帶的應力情況互相驗證以便做出正確的判定;建議建立地球化學觀測臺網(wǎng),彌補短臨預測指標的缺乏。也可以考慮建立流動地球化學觀測臺網(wǎng),充分利用華南地區(qū)溫泉廣布的地域優(yōu)勢,開展溫泉地球化學觀測,以期達到投入少見效快的效果。
安徽省地震局王俊高級工程師在含水層水文地質(zhì)參數(shù)計算及水位應力反演過程中給予指導,廣西壯族自治區(qū)地震局閻春恒高級工程師在圖件繪制上給予幫助,海南省地震局解曉靜、廣東省地震局劉錦高級工程師提供了相關省份的觀測資料,審稿專家為本文提出了科學、嚴謹?shù)男薷慕ㄗh,在此一并表示感謝。