夏垫断裂带地震地下流体的同震响应分析

贺北芳 栗宁 赵瑞

摘要：文章对夏垫断裂带的情况进行了简单概述，并选取夏垫断裂带两端的西集井以及赵各庄井作为观测井，从响应地震次数与分布特征、同震响应形态特征、同震响应幅度特征、同震响应时间特征这几方面入手，对夏垫断裂带地震地下流体的同震响应展开分析。

关键词：夏垫断裂带;地震;地下流体;同震响应

引言：断裂带主要指由主断层面及其两侧破碎岩块以及若干次级断层或破裂面组成的地带。依托对断裂带区域内含水层地下流体的水位与水温同震效应展开分析，能够了解在地壳运动条件下地下介质应变、孔隙压变化特征等，实现对地下介质动力学过程的准确探析。

一、夏垫断裂带的概述

在我国的华北平原地区北部，存在着一个东南盘下降、西北盘上升正断性质兼具右旋走滑分量的断裂带，即夏垫断裂带。对于该断裂带而言，其全长约为45千米，倾角维持在50°-75°的范畴内，新生代断距最大值在3-4千米的范围内。结合人工槽可以了解到，夏垫断裂带上盘主要包含着粉砂、黏土等土质，并零星存在少量钙质结合;夏垫断裂带下盘主要包含着亚砂土、粉砂、黏土等土质。

在本次研究中，主要选取夏垫断裂带两端的西集井以及赵各庄井展开分析。其中，西集井的海拔约为15米，井的深度达到793.1米，位于夏垫断裂带的南端东侧2千米位置。在西集井周边，能够获取到第四纪覆盖物。赵各庄井的海拔约为26.2米，井的深度达到556.26米。在赵各庄周边，可以在地表获取到第四系松散沉积物，观测层的岩性为蓟县系砂石、砾石混粘砂、第四系卵石[1];对观测含水层进行细化分析能够了解到，上层冷水的深度维持在182.1-254米的范围内，热水存在于555.8米以下。实践中，主要对这两井进行长时间观测，获取观测数据。

二、地震地下流体的同震响应分析

（一）响应地震次数与分布特征

在长时间的观测过程中，获取到的观测井地震次数、响应次数如下所示：第一，西集井。选取固定时间段对该观测井的静水位进行观测，在震级为4-4.9时，发震次数为0，响应次数为0;在震级为5-5.9时，发震次数为30，响应次数为0;在震级6-6.9时，发震次数为125，响应次数为0;在震级为7-7.9时，发震次数为26，响应次数为11;在震级不低于8时，发震次数为5，响应次数为5。于固定时间段对该观测井的水温进行观测，在震级为4-4.9时，发震次数为0，响应次数为0;在震级为5-5.9时，发震次数为30，响应次数为0;在震级6-6.9时，发震次数为125，响应次数为0;在震级为7-7.9时，发震次数为26，响应次数为0;在震级不低于8时，发震次数为5，响应次数为0。

第二，赵各庄井。选取固定时间段对该观测井的静水位进行观测，在震级为4-4.9时，发震次数为2，响应次数为0;在震级为5-5.9时，发震次数为182，响应次数为0;在震级6-6.9时，发震次数为542，响应次数为6;在震级为7-7.9时，发震次数为91，响应次数为13;在震级不低于8时，发震次数为12，响应次数为4。于固定时间段对该观测井的水温进行观测，在震级为4-4.9时，发震次数为1，响应次数为0;在震级为5-5.9时，发震次数为126，响应次数为0;在震级6-6.9时，发震次数为385，响应次数为0;在震级为7-7.9时，发震次数为72，响应次数为0;在震级不低于8时，发震次数为9，响应次数为1。

综合上述观测结果数据能够了解到，在地震条件下，西集井、赵各庄井均有着明显响应，相比较而言，水位测项的响应更为显著;在震级固定的条件下，水位对于地震的响应能力高于水温;在西集井端，具备同震响应特征的地震震级主要集中在7级以上;而在赵各庄井端，具备同震响应特征的地震震级主要集中在7-7.9级的范围内。

（二）同震响应形态特征

对于地下流体而言，其同震响应的曲线变化形态一般可以划分为阶变型、脉冲型、振荡型以及两者之间的复合形态等等。实践中，为了实现对同震响应形态特征的确定，需要依托水文原始形態、水位的绘制完成[2]。本次研究的结果表明，在夏垫断裂带区域，西集井的水位同震响应形态主要有两种，即振荡-脉冲型以及振荡型;赵各庄井的水位同震响应形态主要有三种，即脉冲型、振荡型、振荡-脉冲型。

（三）同震响应幅度特征

在夏垫断裂带中，西集井与赵各庄井的水位对于各地震的响应幅度呈现出差异性水平，且持续的时间长度也不尽相同。测量结果表明。在西集井端，水位响应变化幅度始终维持在0.8-70.8毫米的范围内，变化幅度更多集中于14毫米;在地震级别为7.4级、8.2级、8.5级以及8.1级的条件下，变化幅度达到14毫米以上，同时，这些震级条件下所对应的震中距为3366千米、3152千米、4750千米以及4929千米。在赵各庄井端，水位响应变化幅度始终维持在3-770毫米的范围内，变化幅度更多集中于62毫米;在地震级别为8级、8.4级、8.8级以及8.2级的条件下，变化幅度达到62毫米以上，同时，这些震级条件下所对应的震中距为1590千米、4690千米、4633千米以及2241千米。综合上述结果能够了解到，相比于西集井端，赵各庄井端的异常响应幅度呈现出较高水平，且两井端的异常响应幅度并不受到震中距、震级的限制。

（四）同震响应时间特征

对西集井端、赵各庄井端的同震相应起始、结束时间展开统计分析能够了解到，相比于地震发生时间，两井端的异常响应时间均保持在较晚水平，换言之，异常响应时间存在滞后性。在此基础上，对两井端的异常响应时间特征进行对比分析可以得出，相比于西集井，赵各庄井端的相应时间更长;当地震的震中距较小时，两井端的异常响应时间均表现为较短水平，而当地震的震中距较大时，赵各庄井端的响应时间更长。

总结：综上所述，选取夏垫断裂带两端的西集井以及赵各庄井展开观测分析，结果表明：在震级固定的条件下，夏垫断裂带两端观测井区域的水位对于地震的响应能力高于水温;相比于西集井端，赵各庄井端的异常响应幅度呈现出较高水平，且两井端的异常响应幅度并不受到震中距、震级的限制;相比于地震发生时间，两井端的异常响应时间均保持在较晚水平，且赵各庄井端的响应时间更长。

参考文献：

[1]薛红盼，张乐，陆丽娜，等.夏垫断裂带地震地下流体的同震响应研究[J].地震，2020，40（01）：184-202.

[2]王海燕，李彤霞，王喜龙，等.辽宁地区地震地下流体观测台网发展、评价与展望[J].防灾减灾学报，2019，35（S1）：8-12.

1作：贺北芳，女，1973年9月，湖北钟祥市，汉族，本科，工程师，地震监测与预报分析。

2作：栗宁，男，1986年02月，河南开封市，工程师，地震监测与预报分析

3作：赵瑞，男，1985年11月，湖北襄阳市，工程师，地震监测与预报分析