温泉台新30号井数字化水位映震特征分析

汪成国，赵 刚，高守权，邹 广，陈大柱，张新成

（新疆维吾尔自治区地震局温泉地震台，新疆 温泉 833500）

温泉台新30号井数字化水位映震特征分析

汪成国，赵 刚，高守权，邹 广，陈大柱，张新成

（新疆维吾尔自治区地震局温泉地震台，新疆 温泉 833500）

在通过整理、分析新30号井数字化井水位观测数据,发现该井水位有一定的映震能力，震前异常主要显示为短临异常，而且以高值异常为主；震级和异常持续时间成正比，震级越大异常出现的时间就越早，反之，震级越小异常出现的时间就越晚；震后效应 （同震响应）主要以7.7级以上远场巨大地震显示为主，水位通常为先振荡，后下降。

新疆；30号井；水位；映震特性

温泉地震台新30号数字化观测井是新疆地震局 “十五”新上的一口热水井，年平均水温为40℃，30号井井水位自观测以来已积累了近6年的的观测数据，作者通过整理30号井水位的月均值、日均值、整点值、分钟值不同时间频次的观测数据，分析其年变、月变、日变形态，并剔除干扰因素，以此为依据，来验证和分析新30号井井水位的映震特性。

1 观测点与观测设备简介

新疆地震局温泉台数字化30号观测井位于温泉县城北1 km处的 “黑山头”西侧，距温泉地震台约2.5 km， 该井于2002年10月20日成井，井深304 m[1]。2006年8月22日开始数字化井水位观测，属静水位观测，所使用的观测仪器是中国地震局地震预报研究所研制的LN-3A型数字式水位仪，水位量程为0～10 m，水位分辨率为1 mm，传感器置于井下3.79 m处，每分钟测量一次数据。

2 新30号井数字化水位动态特征

新30号井水位虽然受森林公园 “人工湖”蓄 （放）水影响[1]，但是，其多年变化形态大致呈逐年下降型 （图1a）；而水位年变受人为蓄 （放）水影响，每年5月中旬 “蓄水”造成井水位—突升，9月中旬至10月初 “放水”造成井水位—突降 ，变化幅度为0.5～0.7m（图1b）；30号井水位月变型态为两高两低有规律的周期性变化，但变化幅度不大 (图1c)；新30号井水位随固体潮汐力的变化而有规律起伏，其日变形态为双峰双谷型变化，最大日变幅为0.03m，一般为0.01～0.02m(图1d)。

图1 新30号井水位动态曲线图Fig.1 new 30 well water level dynamic diagram of curves

3 主要干扰因素

3.1 森林公园人工湖蓄水

新30号井附近的森林公园人工湖每年5月中旬蓄水，导致水位快速上升，每年9月中旬放水时水位会出现快速下降现象，这一现象已得到证实：是因为人工湖蓄水时，湖水发生渗漏，渗漏的水沿着新30号井周围破碎带流入新30号井井孔里导致水位大幅度上升，反之，人工湖放水时水位会大幅度下降[1]（图1a～b）。

3.2 “黑山头”生态园树木浇灌

新30号井附近 “黑山头”生态园树木浇灌时水位会突升，经实地调查，这是因为埋电缆线的铁管有破裂处，浇灌水会顺着排水沟渗漏到观测室与观测井之间埋电缆线的铁管里，再由铁管流入到观测井中，渗流到观测井中形成积水，当观测井壁外的积水高过观测井井口时，积水就会流入观测井中造成井水位上升，反之，当观测井壁外的积水低过观测井井口时，水位就会逐渐恢复，如2010年6月4日 （图2a）、6月17日 (图2b)新30号井水位突跳，与观测点附近 “黑山头”浇灌水渗漏到观测井中有关。

图2 “黑山头”树木浇灌干扰图Fig.2 “Heishantou” trees irrigation noise pattern

3.3 大量降水 （融雪）

大量融雪渗入井里会造成新30号井水位突升，如2011年3月28日井水位上升 （图3e）；大量降水渗流到观测井中也会造成新30号井水位突升，如2010年07月10日和27日30号井水位突跳，原因是大量降水渗漏到观测井里造成水位上升。

3.4 其他

因为新30号井水位、水温是在同一口井中观测，调整水温探头时会碰到水位传感器，会造成水位跳动，如2010年9月14日调整水温探头 （180 m提升到150 m），造成水位跳动。再者是水位传感器不稳定的原因，也会造成水位观测数据跳动。

4 观测数据分析

4.1 观测数据选取

新30号井数字化水位观测时间较短，只有5年多，在选取观测资料时有一定的局限性，为此，作者选取了4级地震Δ≤200 km、5级地震Δ≤300 km、6级地震Δ≤400 km和自新30号井数字化水位观测以来全球MS≥7.7级巨大地震，进行了地震目录检索，共得到4.0级以上地震26个 （表1）。

表1 新30号井水位与地震对应关系统计表Table 1 Corresponding relationship tables of the 30th well water level and earthquakes

4.2 震列统计分析

由表1可以看出新30号井数字化井水位有一定的映震能力，在统计到的26次地震中17次地震有前兆异常或震后效应，映震率达到了65.38%；在统计到的地方小震和中强地震共7次，有5次地震在震前有短临异常，映震率达到了71.43%，2009年6月14日哈萨克斯坦5.6级地震是因 “人工湖放水”造成新30号井水位大幅度下降，没有震前异常显示；在统计到的19次7.7级巨大地震中有12次地震有震后效应 （同震响应），映震率达到了63.16% （见表1）。

4.3 典型震列分析

4.3.1 特克斯5.7级地震

2007年7月20日距新30号井250 km的伊犁特克斯县发生5.9级地震，震前7月6日17时（震前14 d）井水位 （1.298 m）开始上升，截止7月13日6时 （震前7 d）井水位(1.228 m)上升幅度达0.07 m，而后井水位变化较为平稳，基本上稳定在日变正常背景值范围内，直到发震 （图3a）。

图3 多次地震新30号井水位曲线图Fig.3 multiple earthquake new 30 well water level curves

4.3.2裕民5.1级地震

2008年4月20日距新30号井180 km的塔城裕民县发生5.1级地震，震前4月10日15时 （震前10d）井水位 （1.871 m）开始上升，截止4月16日 6时 （震前 4d）井水位(1.820 m)上升幅度达0.05 m，而后井水位变化较为平稳，基本上稳定在日变正常背景值范围内，直到发震 （图3b）。

4.3.3 查步察尔4.2级地震

2008年6月16日伊犁查布察尔县发生4.2级地震，距30号井170 km，震前6月12日19时 （震前4d）30号井井水位 （1.451 m）开始上升,截止6月13日11时 （震前3d）井水位 (1.388 m)上升幅度达0.06 m，6月13日15时水位趋于下降，但变化幅度不大，6月14日16时水位变化趋于平稳 （图3c）。

4.3.4 裕民4.7级地震

2011年4月23日塔城裕民县与托里交界处发生4.7级地震，距30号井130 km，震前4月17日12时 （震前6d）30号井井水位 （2.225 m）开始上升，截止4月18日20时 （震前3d）井水位 (2.188 m)上升幅度达0.04 m，而后水位趋于下降恢复 （图3d）。

4.3.5日本9.0级地震

2011年3月11日距新30号井5 060 km的日本东北部海域发生9.0级地震，引发海啸并造成重大人员伤亡和财产损失。震时新30号井井水位有同震响应 （水震波），震后水位大幅度下降，截止4月11日15时 （震后大约1 h）30号井井水位下降幅度可达0.11 m （图3e），同井观测的井水温也出现震后效应，大幅度上升。

4.3.6 典型震列震前水位异常基本特征

表2 4次地震震前30号井井水位异常的基本特征对应表Table 2 corresponding table of the basic characteristics of the 30 wells four times before the earthquake,abnormal water level

5 结语

通过整理、分析新30号井数字化井水位观测数据,排除各种干扰因素，并根据该观测井自观测以来所统计到7次地方小震和中强地震及19次7.7级以上巨大地震的井水位异常的分析得到以下几点认识:

（1）新30号井数字化井水位震前异常主要显示为短临异常，而且以高值异常为主；

（2）震级和异常持续时间成正比，震级越大异常出现的时间就越早，反之，震级越小异常出现的时间就越晚；

（3）新30号井数字化井水位的震后效应 （同震响应）主要以7.7级以上远场巨大地震显示为主，水位通常为先振荡 （以振荡居多）后下降 （震后井水位大幅度下降）[2～6]。

[1] 汪成国，赵刚.新30号井水位大幅度快速升降异常分析[J].地震地磁观测与研究，2010，31(6)：104-108.

[2] 国家地震局科技监测司.地震地下流体观测技术[M].北京：地震出版社，1995.

[3] 国家地震局预报预防司.地下流体地震预报方法 [M].北京：地震出版社，1997.

[4] 汪成民，车用太，董守玉，等.地下水微动态研究 [M].北京：地震出版社，1988.

[5] 高小其，许秋龙，兰陵，等.新O4号井、新1O号井水位和新1O号泉流量地震前兆特征的对比分析[J].内陆地震，2002，16(4)：346-354.

[6] 王道，秋龙，卢静芳，等.新疆O4井水位突降异常机理分析[J].内陆地震，2001，15(2)：1O4-l13.

Analysis of Wenquan Station New 30 Well Digital Water Level Reflecting Earthquake Character

WANG Chengguo， HAO Gang， GAO Shouquan， ZHOU Guang，CHENG Dazhu，ZHANG Xingcheng
(Wenquan seismic station of Earthquake Administration of Xinjiang， Wenquan 833500， China)

through the collation,analysis of new 30 well digital water level observation data,find that the water level has a certain ability of reflecting earthquake,the anomaly before earthquake mainly appears as the short impending anomaly,and high value anomaly;earthquake magnitude is in proportion to abnormal duration,the greater the magnitude,the sonner the unusual appears,conversely,the smaller the magnitude,the later the abnormal occurs;earthquake effect(coseismic response)is mainly far-field huge earthquake display with magnitude greater than 7.7,water level is usually fisrt oscillating,then drops.

Xinjiang;30th well;Water level;Reflecting Earthquake Character

P315.73

A

1001-8662（2012）01-0054-07

2011-09-15

新疆地震科学基金项目 （201118）资助。

汪成国，男，1970年生，工程师.主要从事地震监测工作.E-mail:xjwqwcg@163.com.