井水温度动态的复杂性及其机制问题讨论

鱼金子 车用太 何案华

1）中国地震局地质研究所，北京100029

2）中国地震局地壳应力研究所，北京100085

我国已建立由上百口观测井组成的地热动态观测网，其中绝大多数井中观测的是水温动态，少数井中观测地温动态。水温动态观测，已取得了十分丰富的资料，其中被确认为有用的是地震前的异常信息、地震时的同震信息及地球固体潮信息。据粗略估计，我国现今地下流体观测中，水温的震前异常约占各测项异常总数的三分之一；2008年5月汶川8.0级地震时在全国69口井中记录到水温的同震阶变信息；在全国32口井中记录到水温潮汐现象。

然而，不仅不同观测井的震前异常，而且同震响应与潮汐响应的特征表现也有相当的差异性，其响应的形态、幅度与性质等特征不同，而且同一口井的不同深度段上观测到的同震响应与潮汐响应的特征差异也十分明显。例如，四川省西昌市太和镇的川 03井中不同深度的水温对同一个地震的同震响应与潮汐响应差异十分显著，如表1所列；又如新疆温泉井，在170 m以上深度观测没有潮汐显示，但180～185 m深度上观测则水温潮汐效应十分明显。

表1 川03井不同深度水温观测的同震与潮汐响应的差异性

对上述的复杂性研究结果表明,水温观测的井孔水文地质条件是影响井水温度各类有效信息特征的重要因素,观测井中观测含水层的深度、厚度、导水性及其地下水的温度，水温传感器相对于观测含水层的放置位置及其上、下的水温梯度特征等直接决定井水温度的同震响应与潮汐响应的特征。

分析结果表明，水温动态的形成机制中存在着水热动力学与地热动力学两种不同的机制。水热动力学机制指地壳动力作用下井—含水层间的水平水流与井筒内垂直水流运动带来的热引起水温变化，这种机制是引起井水温度潮汐效应与同震效应的最常见与最主要的机制。地热动力学机制指井区的大地热流值的变化与井筒外围岩的热传导引起的井水温度变化，前一种指强烈的地壳动力作用下，如强烈的地震波作用，改变井区大地热流状态引起的井水温度变化，后一种指强烈的地壳动力作用导致井筒外地温与井筒内水温间产生温差（热平衡状态遭到破坏）后，通过井筒内水与井筒外岩石之间热传导作用恢复热平衡过程引起的井水温度的变化，这种机制在水温的同震阶降后的水温缓升或缓降的恢复过程中表现还是明显的。还有一种机制是岩体力学机制，即岩体变形破坏与断层活动产生的局部热引起的井水温度变化，部分学者试图把地震前出现的水温异常归于这种机制，这种机制无疑是十分重要的，但至今尚未找到观测或实验的证据，有待进一步研究。

总之，水温动态的复杂性与水温动态形成的各种机制问题，是当前我国水温观测与研究面临的重要科学问题，也是进一步提升水温观测在地震预测中效能的关键问题。