青海流体台网资料对2015年尼泊尔8.1级强震的同震响应

李延京，沙成宁

(1.青海省海东市乐都地震台，青海海东 810700； 2.青海省地震局，青海西宁 810001)

青海流体台网资料对2015年尼泊尔8.1级强震的同震响应

李延京1，沙成宁2*

(1.青海省海东市乐都地震台，青海海东 810700； 2.青海省地震局，青海西宁 810001)

在2015年4月25日尼泊尔8.1级强地震前后，对青海流体台网各井孔测项的观测数据进行分析，认为玉树、格尔木、共和水位和都兰地温观测数据在震后记录到同震变化，变化形态分为脉冲型和急升(降)缓降(升)两种，应为地震波引起的水震波或应力状态变化所致。并对水位、水温发生同震变化的机理进行探讨。

流体台网；水位；水温；同震响应

0 引 言

地下流体是地壳中最活跃的介质，它能够客观、灵敏地反映地壳应力、应变信息。通过对一些强地震曾引起的同震变化的分析和研究认为，同震效应可能是揭示地壳介质对应力—应变过程响应最直接、最有效和最重要的途径之一，而一些流体观测手段，如深井水位观测、水温观测方法，无疑是同震响应变化最直接的观测手段和研究方法。

近年来，许多专家对流体同震变化特征和机理进行了多方面的研究。其中黄辅琼等人统计分析了异常的变化过程及其空间分布特点认为，为这种响应异常的空间丛集区对未来地震危险区具有短期至中短期指示性意义[1]。廖丽霞等人将同震效应时空展布特征结合福建区域同期发生的地震事件进行分析，认为震后阶跃上升变化的水井水位可能包含有区域应力场信息，水位阶跃上升集中区可能是区域应力相对集中区，对未来该区域发生较显著的地震具有空间上的指示意义，可能就是未来的发震危险区[2]。

2015年4月25日，尼泊尔发生8.1级强震。地震发生后，青海流体台网的部分台项记录到了明显的同震变化。本文即对青海流体台网记录到的同震变化进行总结、分析研究，并对同震变化产生的原因进行一定的探讨。

1 基本情况

1.1 台网情况

青海流体台网目前共有观测井孔17个，其中，自流井5个，静水位井7 个，无水井孔5个。这些井孔共安装了数字化水温仪15套，数字化水位仪5套，数字化气氡仪7套(见表1)。井孔的分布情况见图1。

1.2 仪器情况

青海流体台网出现同震变化的测项是水位和水温。

水位观测采用的仪器有3种，分别是地壳应力研究所研制的LN-3型数字式水位仪、SWY-Ⅱ型数字式水位仪和北京中科光大公司研制生产的ZKGD3000-N型地下流体监测系统。3种仪器的最大分辨率均优于1 mm。

水温观测采用的仪器是由地壳应力研究所研制的SZW-1A数字式温度计。仪器的分辨率为0.000 1℃。

图1 青海流体观测井孔分布(▲表示出现同震变化井孔，△表示未出现同震变化井孔)

表1 青海流体台网井孔基本情况及同震变化情况统计

2 同震变化特征

从表1中可以看出，玉树、格尔木和共和水位、都兰水温等几个测项在尼泊尔8.1级地震发生后出现了同震变化。

2.1 玉树水位

玉树水位观测井为静水位井，位于巴颜喀拉块体南缘的玉树—甘孜断裂，井深105 m，地层发育比较简单；浅部3.60 m为人工填土和碎石土层；以下为基岩，岩性为花岗岩，有少量的原生和次生裂隙发育。地下水为花岗岩裂隙含水层中的承压水。水位观测仪器为SWY-Ⅱ型数字式水位仪。

2015年4月25日，玉树水位在5.58 m的基值上，14时14分、14时16分出现0.001 m的小幅度变化，14时19分开始水位观测值快速上升，19时49分达到最高值5.885 m，20时5分开始缓慢下降，到5月10日左右恢复至正常水平(见图2)。

图2 玉树水位2015年4～5月观测值曲线

2.2 格尔木水位

格尔木水位观测井为自流井，位于柴达木盆地南部，库—玛断裂带北侧，柴达木盆地南部的布尔汗布达山前的冲、洪积扇，乌图美仁—察汗乌苏第四系自流斜地区域内。井深98 m。井上部为土黄色泥质砂岩、黄绿色及土黄色亚泥土及粉砂细砂等，49.16 m以下为黄绿色泥质砾石与砂砾石层。含水层为格尔木地区戈壁带潜水及细土带第Ⅱ含水层。井孔流量约为3 L/s。水位观测仪器为2套，分别是LN-3型数字式水位仪和ZKGD3000-N型地下流体监测系统。

格尔木LN-3A型水位仪观测数据在2015年4月25日14时16分出现幅度为0.01 m的向下突跳，14时17分恢复正常变化(见图3)。

格尔木ZKGD3000-N型水位仪观测数据背景变化的幅度较大，约为0.003 m左右。2015年4月25日14时18分和14时22分，格尔木井水位在正常变化的背景下出现2次向下突跳，突跳幅度分别为0.004 m和0.007 m，之后恢复至正常变化水平(见图4)。

图4 格尔木LN-3A型水位仪2015年4月25日观测分钟值曲线

2.3 共和水位

共和水位观测井为自流井，位于共和断陷盆地内，其北部为青海南山构造带，南部为河卡山断裂带。井深174.35 m。为第三系承压水层中的自流水。在深度为105.6 m～113.5 m和141.9 m～149.5 m分别有2个含水层，2层水混合流量约为8.7 L/s，混合水位高出孔口约8.5 m。水位观测仪器为SWY-Ⅱ型数字式水位仪。

共和水位背景变化的幅度约在0.01 m 。2015年4月25日14时23分，水位数据出现幅度为0.032 m的向上突跳(见图5)。

图5 共和水位2015年4月25日分钟值曲线

2.4 都兰水温

都兰水温观测井位于柴达木盆地一隅，在可可西里—巴颜喀拉、柴达木地震带之间。井孔深105.3 m，其中0.50 m以上为粉土，上部夹有砂砾，0.50 m～44.80 m为角砾，44.80 m～105.30 m为坡积角砾。温度探头置深为100 m。水温观测仪器为SZW-1 A数字式温度计。

2015年4月25日14时20分，都兰水温出现快速下降，到14时28分下降到最低值，下降幅度达0.002 8℃。14时31分开始回升，到16时13分基本恢复到下降前的水平，整个过程持续114分钟(见图6)。

除格尔木、共和、玉树3个井孔的水位外，佐署水位也在地震之后发生小幅度突跳，但因该井孔水位观测仪器在地震发生之前工作一直不稳定，观测数据经常出现幅度和形态都与此类似的突跳，因此无法确定此次突跳是否为同震变化。

图6 都兰地温2015年4月25日分钟值曲线

3 综合分析

综合以上分析，在尼泊尔8.1级地震时，青海流体台网共5个水位观测井孔中，有3个井孔记录到明显的同震变化，占总井孔数的60%；16个地热观测井孔中仅有都兰井孔记录到明显的同震变化，占总井孔数的6%。

青海流体台网在这次强震时的同震变化形态主要有2种：一种是脉冲型，如格尔木水位和共和水位，同震变化波形都是1～2个单点突跳的脉冲；一种急升(降)缓降(升)，如玉树水位的同震反应是急升缓降，都兰地温是急降缓升。

从空间位置上看，尼泊尔地震时发生同震变化的井孔，玉树井位于巴颜喀拉块体的南缘，其他几个井孔则位于块体北侧附近。由此分析，尼泊尔地震所带来的能量释放，对位于青藏高原的巴颜喀拉块体产生的影响较大，使得块体及其周边区域的应力状态在地震波到来时发生了明显的变化，从而引起较大范围的流体同震反应。

4 同震变化机理探讨

脉冲型的同震反应，应该是地震波引起的水震波震荡所导致的水位短时间变化。水震波的震动频率要高于水位仪器的采样率，导致水位仪无法完整记录水震波的震荡过程，仅能观测到采样时间点的瞬时变化。由于各井孔的情况以及震中距和方位不同，地震波所引发的水震波的震荡过程也不相同，因而在采样时间点所观测到的同震变化形态也就不相同。如仪器在水震波震荡在高值时观测，所观测的值就是向上的突跳，如在低值时观测，则观测值就是向下的突跳，这应该就是格尔木井和共和井同震突跳变化方向完全相反的原因。

急升(降)缓降(升)型的同震反应，不仅有水震波的作用，更由于地震波的到来，所携带的能量引起了当地应力场持续时间较长的明显变化，应力场的变化使得井孔附近岩石的孔隙率发生变化，地下水汇集通道和汇集方式发生了变化，从而使得水位发生了幅度明显、持续时间较长的变化。另外，根据水温同震响应应力加载模式，井附近的断裂受压力时，其孔隙率变小使含水层中的高温水受挤压而流入井中，使井水水温与水位同步升高，反之受张应力时水温同步下降[3-4]。这种变化在震动过后应力场逐渐恢复后也随之恢复正常。

从水位和水温同震变化的机理可以看，水位较水温更易受水震波以及应力变化的影响，这也是青海流体台网大部分水位井孔出现同震变化，而水温则很少出现变化的原因。

5 结论与讨论

综上所述，在2015年尼泊尔8.1级地震发生后，青海流体台网中，水位测项多个井孔出现同震变化，水温测项仅有都兰一个井孔出现了同震变化。发生同震变化的井孔集中在巴颜喀拉块体及其附近，表明此次地震对巴颜喀拉块体的影响比较显著。

尼泊尔地震在青海流体台网各台的同震变化形态和幅度的差异较大。这可能与各井孔的结构和构造位置等不同有关，也可能与地震波的传播路径和距离等不同有关，需要在以后的研究中进一步探讨。

[1] 黄辅琼，迟恭财，徐桂明，等．大陆地下流体对台湾南投7.6级地震的响应研究[J]．地震, 2000,20(增刊)：119-125.

[2] 廖丽霞，王玫玲，吴绍祖.福建省流体台网井水位的同震效应及其地震预测意义[J].地震学报,2009,31(4):432-441.

[3] 陈大庆，刘耀伟，杨选辉，等．远场大地震水位、水温同震响应及其机理研究[J]．地震地质，2007，29(1):122-132.

[4] 陈顺云，刘培洵，刘力强,等.芦山地震前康定地温变化现象[J].地震地质，2013,35(3):634-640.

COSEISMIC RESPONSE OF QINGHAI FLUID NETWORK DATA

FOR NEPALMs 8.1 EARTHQUAKE IN 2015

LI Yanjing1，SHA Chengning2

(1.LeduSeismicStationInHaidongCity,QinghaiProvince,Ledu810700,China;2.EarthquakeAdministrationOfQinghaiProvince,Xining810001,China)

The data of every well in Qinghai fluid network are analyzed before and after NepalMs8.1 earthquake, the results show that water level observation data in Yushu, Golmud and Gonghe wells and the geothermal in Dulan well present the coseismic changes,and the change types are divided into pulse and rapid rise (drop)or slow down (rise), the seismic wave caused by shock or stress change caused by water.And the mechanism of coseismic changes in water level,water temperature are discussed in the paper.

Fluid network; Water level; Water geothermal; Coseismic response

2016-03-15

李延京(1970— )，男，青海乐都人，工程师，主要从事台站管理工作。

*通讯作者：沙成宁(1975— )，男，青海西宁人，本科，工程师，主要从事地震台网设计、建设及运行维护等。

P315.73

A

1005-586X(2016)04-0033-05