宁夏海原台甘盐池井水位震例分析

王晨曦，程鹏图，司学芸

（宁夏回族自治区地震局，宁夏 银川 750001）

0 引言

我国从70年代开始地震地下流体观测以来，已积累了大量水位作为地震前兆异常的实例，从趋势异常、中期异常到短期异常、短临异常各种类型［1-2］，宁夏地下流体台网的观测井资料，多开始于上世纪八十年代，已积累了三十多年的资料，其中一些观测稳定、构造条件好、干扰少的井点与周边的中强以上地震有较好的对应关系，本文梳理了海原甘盐池井水位的资料，得到了一些初步的结果并加以讨论。

1 甘盐池井概况

1.1 甘盐池井地理、地质构造情况

甘盐池井水位观测井的，海拔高度为2018m，位于海原县盐池乡唐坡村南，构造上处在海原左旋走滑断裂内部的干盐池拉分盆地中（图1），地处1920年海原大地震的极震区，位于1920年海原81/2级大震形变带的起点，即西华山北麓断裂带上。该井东面约1 km处有一盐湖，现已干涸，其北面约500 m处有一村庄，观测井周围地势开阔，无明显干扰因素影响。干盐池盆地属中带大陆性季风气候类型，年降雨量在240 mm左右，年蒸发量达2000 mm左右，干燥度在3.5左右，年均气温在5～8℃，无霜期在180天左右，年日照时数在2200～2700 小时［3］。

图1 甘盐池井构造位置及历史地震图Fig.1 Regional geological structure and the distribution of historical earthquakes of Gan yanchi

1.2 井孔概况

甘盐池井1979年4月成井，成井深度306.73 m，套管下至165 m，观测含水层为第四系盆地边缘裂隙含水层，阻水底板为第四系粘沙土，阻水顶板为第四系粘沙土，观测段在42.5 m以下（图2）。

图2 甘盐池井井孔结构柱状图Fig.2 Gan yanchi well drilling

1.3 井孔观测系统概况

甘盐池井从1983年6月1日至1984年4月23日，曾使用红旗－1型水位自记仪，1984年4月24日后使用SW40－1型水位自记仪，1985年正式开始观测，已积累了33年的静水位观测资料。该井原属地方地震部门水位微观观测井，2006年以前主要由海原县地震局负责管理和观测，固原市地震局、海原地震台和宁夏地震局协助。具体由观测井附近农村一农民观测员观测，每天8点校测，将24小时的整点值用电台上报固原市地震局，固原市地震局再上报宁夏地震局。每月的观测图纸月初由观测员上交海原县地震局，海原县地震局分析处理后，将整点值数据同时上交固原市地震局和宁夏地震局。其后因海原县由固原市管辖划归中卫市管辖，该井2006年后交由海原地震台管理，观测员不变。2007年5月经过数字化改造开始数字化观测，使用LN-3A水位仪，除增加水温测项外还配有气温、气压和降雨等辅助观测项目，目前水位埋深约19.6 m。

2 水位的动态特征分析

水位的正常动态指无地震活动时段的动态，甘盐池井水位自1984年观测开始呈现出明显的夏高冬低的变化特征，每年3月水位最低，4月缓慢上升，8-9月达到最高值，10月又开始下降，年变幅度10 cm左右（图3）。

图3 甘盐池井水位日均值曲线Fig.3 The daily mean value curve of Ganyanchi well

3 震例分析

该井水位变化可分为2个阶段，1999年之前有清晰的年变规律，而1999年之后大部分时间处于无年变且趋势上升的状态，而周围的6级以上地震似乎也可以被分为2个状态，1999年之前，距该井400 km范围内，只有1990年景泰发生了6.2级地震，而1999年之后这个范围内的6级以上地震活跃了很多（图3）。

该井资料自1984年开始积累，根据前人震例总结，该井水位变化与周围5级以上地震没有明显对应，但与6级以上地震存在一定对应情况。表1统计了1985年以来，距甘盐池井400 km范围内6级以上地震，2000年景泰5.9级地震距离该井很近，且震级接近6级算作一次事件；2017年九寨沟7.0级地震距该井420km，且震级较大，算作一次事件，汶川地震，因为震级特别大，影响范围大，虽然距该井较远，约660 km，也算作一次事件。统计后得到如下表格。

表1 1985年以来甘盐池井周围6级以上地震与井水位异常关系

该井水位资料自1984年开始积累，1984年日均值基本持平，但存在阶跃，1985—1986年表现出一定的夏高冬低的正常动态，由于1986年8月26日门源6.5级地震发生（地震目录为6.5级，公开发表文章为6.4级）时，水位资料比较短，还无法确定1984年的变化是否属于异常变化（图4）。

图4 甘盐池井水位日均值曲线Fig.4 The daily mean value curve of Ganyanchi well

1990年年初水位变化打破年变规律，4月水位没有出现往年的上升变化，当年10月发生了甘肃景泰6.2级地震，至1991年恢复年变（图 5）。

图5 甘盐池井水位日均值曲线Fig.5 The daily mean value curve of Ganyanchi well

1999—2007年3月，水位基本以持平和上升趋势为主，2000年水位有小幅度恢复，在恢复过程中于2000年6月发生了甘肃景泰5.9级地震，之后继续持平变化，2002年11月底至2006年6月该井水位一直呈上升趋势，异常持续期间，2003年距该井410km发生了山丹民乐6.1级地震（图6）。

图6 甘盐池井水位日均值曲线Fig.6 The daily mean value curve of Ganyanchi well

2007年4月至2009年5月水位恢复了正常的年变状态，期间发生了汶川8.0级地震，分析人员认为，在1999—2007年3月异常持续期间，宁夏及邻区均未发生可以和此次异常相匹配的地震，井水位自2002年底出现的持续近4年的上升性异常可能与汶川地震前大范围的应力变化有关（图6）。

2009年7月后该井水位出现了破年变异常，2011年开始缓慢上升，在异常持续期间，约400 km范围内相继发生了2013年7月22日岷县漳县6.6级地震、2016年1月21日门源6.4级地震和2017年8月8日九寨沟7.0级地震 （图 7）。

图7 甘盐池井水位日均值曲线Fig.7 The daily mean value curve of Ganyanchi well

4 结论与讨论

甘盐池井所处位置是青藏块体东北缘弧形构造展布区，多条活动断裂分割山地和盆地，走向自西而东，由北西西或近东西逐渐过渡为北西、北北西，甚至近北南，海原断裂带是其中的一条主干活动断裂。该井构造条件良好，干扰少，是宁夏南部观测条件较好的观测井之一。自1984年观测以来，数据连续性好，存在明显的年变规律，水位测值以1999年为分界点，之前和之后呈现出了两种状态，而这两种状态与周围6级以上地震的活跃状态相对应，即1999年之前周围地震活动较为平静，井水位变化规律，1999年之后地震相对活跃，井水位变化以趋势上升为主，这是否也反映了周围应力逐渐积累增加的过程，还需进一步工作来验证。