厦门东孚井水氡异常研究＊

刘仲达 蔡欣欣 卓 群 潘震宇

(厦门市地震局,厦门 361003)

厦门东孚井水氡异常研究＊

刘仲达 蔡欣欣 卓 群 潘震宇

(厦门市地震局,厦门 361003)

根据厦门东孚井水氡多年的观测资料,分析了水氡异常与地震活动的关系。分析结果认为,该井点映震效果较好,特别是对发生在长乐-诏安断裂带上的地震,映震能力尤为明显。

厦门东孚井;水氡;异常;对应率;长乐-诏安断裂带

1 前言

厦门市地震局的水氡观测井位于厦门市海仓区东孚镇汤岸村,地处长乐-诏安断裂带上。温泉出露于北西向断裂构造破碎带形成的冲沟附近,Ⅰ级阶地边缘,该阶地为全新世早期冲积海积层 (),由灰褐色、深灰色淤泥质黏土组成,厚 0.80～1.20 m,下伏侏罗纪火山岩风化残积层——弱风化火山岩。破碎带走向北西 310°～320°,倾向南西,倾角55°,宽度 150～200 m。此地下水类型为地壳深部断裂承压裂隙水。井孔深度为 40.20 m,套管长 6. 30 m,套管内径为 150 mm。地下水化学类型为NaCl型,井孔涌水量为 0.5～0.6 m3/h,水温为 85℃左右。主要观测项目为水氡、流量、水温、降雨量。辅助观测项目为气温、气压、观测室温度、观测室湿度及鼓泡水温。起始观测时间为 20世纪 80年代初。氡值测量使用 FD-125氡钍分析器,自动定标器使用上海新高电子公司生产的 DB-2001定标器。严格依照规定每日对仪器运行情况进行基本检查,每季度对仪器进行标定检查。对数据资料即时分析,按规定形成月报、年报等相关报表并按时报送福建省地震局。本文将利用该井点多年的观测资料,对水氡异常与地震活动关系进行探讨。

2 水氡异常对应地震实例

厦门东孚井水氡在多次地震中出现明显的映震异常。不仅对福建及其沿海地区发生的中强地震有所反映,对台湾地区 6.0以上地震也出现明显的映震异常,甚至对远在 1 600 km的汶川地震也出现了明显的震后效应。

1)2008年 7月 5日 9点 36分,厦门龙海交界(24.60°,117.83°)发生 4.7级地震,震中距 15 km。震前氡值在 45Bq/L左右跳动,震后氡值出现突降, 4日为 47.8 Bq/L,5日为 45.6 Bq/L,6日为 41.0 Bq/L,此后氡值持续低值,在 39 Bq/L左右波动,低值持续了 46天,到 8月 20日才回升恢复背景值(图1)。

图 1 龙海 4.7级地震前后厦门东孚井水氡日值图Fig.1 Daily value curve of the radon of the Dongfu well, Xiamen before and after the Longhai 4.7 earthquake

2)2007年 3月 13日 10点 23分,福建顺昌地区 (26.72°,117.73°)发生 4.9级震,震中距 241 km。震前氡值在 2007年 1月中旬到发震前持续低值,低于背景值 43 Bq/L,在 32 Bq/L左右跳动。震后氡值突跳回升,12日为 31.2 Bq/L,13日为 36.7 Bq/L,14日为 42.2 Bq/L,恢复背景值 43 Bq/L。异常持续时间超过 60天(图 2)。

图 2 顺昌 4.7级地震前后厦门东孚井水氡日值图Fig.2 Daily value curve of the radon of the Dongfu well, Xiamen before and after the ShunchangML4.7 earthquake

3)2004年 10月 15日 12时,台湾花莲海外(24.52°,122.63°)发生 6.2级地震,震中距 475 km,震前 13日氡值突升 56.7 Bq/L,比 48 Bq/L的背景值高出 8 Bq/L,高值持续了 6天后回落到背景值。2004年 11月 8日 23点 58分台湾花莲海外(23.97°,122.62°)发生 6.5级地震,震中距 479 km,同样也出现了持续 7天的高值突跳异常 (图3)。从图 3中可以明显地看出两次地震发震时测得的水氡值均出现突跳异常。

4)2008年 5月 12日,汶川发生 8.0地震和 5月 25日 16点 21分汶川 (32.6°,105.4°)发生 6.4最大余震,震中距为 1 600多千米,厦门东孚井氡值出现明显突降的震后效应。从 46 Bq/L的背景值突降到 38.9 Bq/L和 40.5 Bq/L(图 4)。

图 3 花莲海外地震前后厦门东孚井水氡日值图Fig.3 Daily value curve of the radon of the Dongfu well, Xiamen before and after the Hualian(out of the coast)earthquake

图 4 汶川地震后厦门东孚井水氡日值图Fig.4 Daily value curve of the radon of the Dongfu well, Xiamen before and after theWenchuan earthquake

3 映震能力分析

厦门东孚井地处长乐-诏安断裂带上,是应力易于集中的构造部位,因此水氡对应力场的变化反应较为灵敏。水点布设在中酸性岩浆岩上,其含水岩性主要为花岗岩、花岗闪长岩、花岗斑岩、英安质凝灰熔岩等。这些岩石含有大量的 Si02,易于弹性应变的积累,从而使应力变有一个积累的过程,也给各测项一个变化积累的过程。其次中酸性岩浆岩中富含U、Th、Ra等元素,而这些元素的衰变产物氡在该类岩石中含量较高,惰性的氡气不与其他化学成分发生反应,却对应力反应灵敏而易使氡值发生变化,因此该水点的水文地球化学背景具备了反映地震信息的能力,使其能在震前观测到前兆信息。该水点是温泉水,温泉水来自地下深部,能够带来地球内部的信息,对应力反应敏感。综上所述,厦门东孚井水氡具备映震敏感点的基本条件[1,2]。

对发生在福建及其沿海地区近 10年 (1999—2009年)地震 (图 5),应用 EIS2000分析预报软件进行水氡资料异常与地震的综合分析发现,厦门东孚井水氡对发生在长乐-诏安断裂带附近的地震映震效果最为敏感。1999—2009年发生在长乐-诏安断裂带附近的 3.5级以上地震共有 18次,厦门东孚井水氡有异常变化的有13次,异常对应地震率为72%。在此区域外的福建及其沿海 3.5级以上地震有 27次,其中 3.5级以上 4级以下的地震有 17次,厦门东孚井水氡均无明显异常;4级以上地震有 10次,厦门东孚井水氡有异常变化的有 6次,异常对应地震率为 60%。可以看出厦门东孚井水氡对长乐-诏安断裂带上发生的地震比较敏感。厦门东孚井地处长乐-诏安断裂带上,地质构造背景是应力易于集中的构造部位,对应力场变化反应较为灵敏。当长乐-诏安断裂带上发生地震时,厦门东孚井的应力场变化更加明显。

1999—2009年发生在台湾地区的 6.0以上地震有 49次,对发生在距厦门东孚井 300 km以外的台湾地震,厦门东孚井水氡有异常变化的有 16次,异常对应地震率为 33%。2008年 5月 12日汶川8.0级地震和 5月 25日的 6.4级最大余震,到厦门东孚井的震中距有 1 600 km,厦门东孚井水氡也出现震后突降异常[3]。

图 5 福建及其沿海地区 3.5级震震中分布图 (1999—2009年)Fig.5 Distribution of the epicenters(Ms≥3.5)in Fujian and along the sea coast

对于福建及其沿海发生的近场地震,厦门东孚井水氡异常持续时间较长,出现持续数月的高值或低值异常(图 1、图 2),在发震当天氡值有明显阶跃式突跳变化。对于台湾地区等远场地震,异常变化主要表现为震前突升异常或震后突降异常(图 3、图4),但异常持续时间较短[4,5]。

4 几点认识

1)20多年的水氡观测实践结果表明,由于井点的地质构造条件和地球化学环境,厦门东孚井映震效果较好,特别是对发生在长乐-诏安断裂带上的地震更为明显;

2)厦门东孚井水氡对于福建沿海发生的近场地震,水氡异常持续时间较长。而对于远场地震,水氡异常持续时间较短;

3)虽然有些异常对应地震,但也存在较多的无震异常,因为地下水氡值变化是受多种因素影响的,氡值的异常与该地区的地震活动一般都难以呈线形变化;

由于观测资料时间短,地震样本少,特别是近场中强震极少,所得到的认识很肤浅,需要在今后的实践中不断完善。

1 廖丽霞,陈琳,张锦福.福建地区流体台网对台湾 7级地震有效映震因素分析[J].地震,26(2),95-103.

2 廖丽霞,廖春奇.花岗岩层岩性与水文地球化学指标映震能力的探讨[J].华南地震,22(3),45-51.

3 刘耀炜,任宏微.汶川 8.0级地震氡观测震后效应特征初步分析[J].地震,2009,29(1)：121-131.

4 赵慈平.云南中强震的水氡前兆异常特征[J].地震研究, 25(2),140-147.

5 李富刚,李玉凤,魏著玲.白银地区水氡异常与地震活动关系浅探[J].高原地震,14(4),49-52.

STUDY ON RADON ANOMALY OF DONGFUW ELL,XIAM EN

Liu Zhongda,Cai Xinxin,Zhuo Qun and Pan Zhenyu
(Earthquake Adm inistration of X iam en City,Xiam en 361003)

According observations about the radon of Xiamen Dongfu well formany years,the relation between the radon anomaly and the seis mic activities is analyzed.The results show that the effectof thewell reflecting earthquake is good and it ismore obvious particularly for the earthquakes on Changle-Zhaoan fault.

Xiamen Dongfu well;radon;anomaly;corresponding rate;Changle-Zhaoan fault

1671-5942(2010)Supp.(Ⅰ)-0081-03

2010-07-22

刘仲达,1978年生,主要从事地震监测工作.E-mail：lzd@xmdzj.com

P315.72+8

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