夏垫断裂带地震地下流体的同震响应研究

地震地下流体已成为一种重要的地震监测手段。 本文分析夏垫断裂带上观测井的同震响应特征, 探讨观测井水位、 水温同震变化对夏垫断裂带的影响机理, 收集和整理布设在夏垫断裂带上的赵各庄井和西集井两口观测井水位和水温同震响应资料, 从响应的地震次数及发震位置、 异常幅度、 时间和形态类型等方面对其响应特征进行分析, 从震中距、 震级和井-含水层岩性等方面探讨了地下流体地震前兆异常的成因。 结果显示, 赵各庄井和西集井水位地震响应能力强于水温, 响应形态以振荡型为主, 对于M_S7.0以上地震具有显著的映震能力。 在水温资料中, 仅有赵各庄井对2008年汶川M_S8.0地震有响应, 响应幅度为0.0129℃。 综合分析认为, 井-含水层岩性影响了两井同震响应形态特征, 远场大地震产生的动态应变导致了较大的水位变幅。     

河北省数字水位对尼泊尔M_S8.1地震的同震响应特征研究

收集整理了河北省地下流体观测井网对尼泊尔MS8.1地震有响应的数字水位资料,分析其同震响应特征,探讨响应机理。结果显示,17个水位测项中10个有同震响应;水位同震响应形态类型有三种:振荡型、振荡-阶变型、脉冲型;含水层岩性为灰岩和安山玢岩的井孔,其水震波的振荡幅度较大;对于振荡-阶变型同震响应形态的井孔水位总是先记录到振荡,然后才是阶变;各井孔水位对尼泊尔地震的响应时间快慢有很大差距,这主要是由各观测井仪器的时间服务系统走时差不等造成的;数字水位的振荡幅度上下不对称,可能是因为仪器的采样率低引起的。井孔水位同震响应后效残留阶升意味着压应力的增强及地震危险性的增加;未记录到地震的观测井可能与井孔结构及所处的构造部位有关。     

2021年漾濞MS 6.4地震云南数字化井水位同震响应特征分析

通过对漾濞M_S 6.4地震云南数字化井水位分钟值数据同震响应特征进行分析,分析观测仪器采样率对井水位映震能力的影响,并对水位同震响应机理进行初步分析。结果表明,对于漾濞M_S 6.4地震,13口同震响应观测井主要分布在震中距200 km范围内的红河断裂带北侧和小滇西地区;同震响应形态可分为阶升（上升）型、阶降（或缓降）型、阶变（阶升、阶降）—复原型等3种变化类型,阶升型同震响应幅度相对大于其他2种类型;由漾濞M_S 6.4地震烈度长轴和短轴共同划定的椭圆区域来划分此次地震静态应力和动态应力的影响范围,可以从各观测井受力状态初步分析水位同震响应变化形态的力学机理;在静态应力影响范围内,井水位同震响应主要表现为阶升变化;在静态应力影响范围以外,除以阶变（阶升、阶降）—复原变化为主外,还有阶降（缓降）、阶升变化。观测仪器采样率对井水位映震能力的影响较大,水位秒钟值数据的同震响应变化形态更加完整,但目前水位秒钟值数据的收集和使用都还在不便之处,这种情况有待改进。     

2022年芦山MS 6.1、马尔康MS 6.0地震井水位、水温同震响应特征

基于全国地震地下流体台网数据,分析了芦山M_S 6.1、马尔康M_S 6.0地震引起的地下流体井水位、水温同震响应特征。结果表明,对于芦山M_S 6.1地震水位同震响应观测井数量较多,以上升变化为主,同震变化幅度较大;而对于马尔康M_S 6.0地震水位同震响应观测井数量较少,以振荡为主,变化幅度较小;2次地震引起的水位同震响应能力均强于水温测项,水温记录同震响应的前提是同井能记录到水位同震变化;2组地震引起的同震响应特征差异主要与震源机制解、台站分布密度、同震响应机理不同等有关。     

小江断裂带地下流体记震能力分析

收集并整理了云南地区小江断裂带附近十口流体观测井对印度尼西亚苏门答腊4次8级以上地震的响应资料．并对各观测井的记震能力及其流体测项间的响应协调性进行了统计分析。分析结果显示：物理量观测项的记震能力强于化学量观测项,水位测项的记震能力强于水温测项：小江断裂带南端各观测点的记震能力强于中部及北端各观测点：水位的同震响应形态多表现为震时振荡,而水温则多表现为震时脉冲下降。最后分析了记震协调性较好的高大、弥勒和嵩明三井的记震特征。     

云南思茅大寨井与大理月溪井水位同震响应对比分析

云南思茅大寨井和大理月溪井分别位于云南西南和西北部,是云南地区主要地震流体观测井.通过水位观测数据分析,思茅大寨井水位和大理月溪井水位同震响应差异明显.思茅大寨井水位同震响应能力较好,主要表现为阶升,阶变幅度达10 cm以上的有16次,最大可达57.1 cm.大理月溪井水位同震响应能力较弱,阶变幅度小,主要表现为阶降....     

山东省井水位对几次大地震同震响应的比较分析

采用多井对多震的方式,选取山东省地下流体观测井网中同震响应较好的6口观测井作为研究对象,分别从水位变化形态和幅度对比分析2011年日本M_W9.0地震、2012年苏门答腊M_W8.6地震和2015年尼泊尔M_W7.8地震引起的井水位变化特征,探讨引起该变化的可能机理。研究结果显示:水位同震变化形态以振荡为主;通过定量分析认为聊古一井井水位的阶升是由含水层渗透系数增大所致;位于同一断裂带上的聊古一井和鲁27井井水位在同一地震中所表现的变化形态不同,可能与两个观测井所处的地质构造条件和地震活动背景不同有关;区域应力场的变化会影响栖霞鲁07井的水位同震变化形态;水位同震变化幅度与震级、井震距存在一定关系,同时也取决于含水层水文地质条件的变化量。      

无极井水位同震效应特征浅析

地下流体观测中水位同震效应是地震波作用于井-含水层系统最直接的体现,开展水位同震响应特征与响应机理的研究,能较好地解释地下水动态与含水层受力之间的相互关系。本文以无极井为例,通过选取2016年无极井水位同震效应资料,对井水位同震效应的形态类型及其特征进行了初步分析。     

湖南省地下流体井水位对远场大震的同震响应特征分析

通过分析湖南省地下流体观测井水位对远场大震的同震响应特征,可以得出以下结论,振荡型为湖南省井水位的主要同震响应形态,其次为阶变型和脉冲型.此外,多个观测井在同一次地震中记录到的同震响应以及多个地震在同一观测井中引起的同震响应特征均不相同.分析认为,前者可能与井况、所用仪器、构造环境、水文地质条件等因素有关,后者一方面是...     

赵各庄井地下流体的映震响应

赵各庄井位于首都圈地区,是夏垫断裂带北端的地震观测井。其地下流体同震响应的统计数据显示,在对6级以上远场地震的响应次数上,赵各庄井的水位较水温更显著;在对M_S 7.0井水位的响应幅度变化范围为3.0mm—770.0mm,典型水温的响应幅度为0.0129℃,井水位响应幅度明显强于水温,响应形态以振荡型为主。赵各庄井水温、水位的异常变化和夏垫断裂带的活动性密切相关,同时也会影响断裂带的活动性。综合分析认为,在对赵各庄井水温和水位两大测项进行观测时,应以水位为主,还应关注夏垫断裂带的活动性。同时,为了监测夏垫断裂带的活动性,应对赵各庄井水位和水温进行长期监测,以保证首都圈地区的人民生产安全。     

黄骅井水位映震效能分析

收集整理河北省地下流体观测井网黄骅井水位对2004年以来全球MS≥8.0地震的同震响应资料,从响应形态、响应幅度、响应时间等方面进行分析,并对黄骅井水位阶变异常进行分析。结果表明,黄骅井水位的同震响应形态以阶变为主;水位的同震响应幅度随震级增大而增大,但非单纯地随井震距的增大而减小;井震距越近震级越大,水位响应地震速度越快。分析认为,2015年以来黄骅井水位阶变异常可能与昌黎4.2级地震有一定相关性。     

云南地下流体对尼泊尔8.1级地震的同震响应特征分析

统计云南地下流体对尼泊尔8.1级地震的同震响应情况,分析和总结了水位和水温数字化资料的同震响应特征。结果表明:尼泊尔8.1级地震对云南地区的影响较大,其流体宏观与微观动态有较显著的同震响应。水位与水温对该大地震的记震能力明显高于水氡和水质;不同井水位、水温同震响应最大振幅、持续时间相差很大,其变化形态水位以波动及阶升为主,水温表现为上升或下降—恢复;从主震与最大强余震的记录来看,震级越大,同震响应出现比例越高,且在同井中响应幅度越大,持续时间越长;同井不同仪器记录的同震幅度和持续时间不同;水温同震响应均出现在有水位同震响应井中,表明井水位与水温同震响应是密切相关的,且井水温同震响应多由井水位同震响应引起。     

2019年长宁M6.0和2018年兴文M5.7地震引起的井水位同震响应对比分析

2019年长宁M6.0地震和2018年兴文M5.7地震引起了华蓥山断裂及其附近区域8口观测井水位不同程度的响应变化。 本文对比分析各观测井水位的同震响应特征, 从地震波能量密度、 同震破裂体应变、 含水层渗透性参数变化以及断裂带控制作用几个方面探讨了其同震响应机理。 结果显示, 井水位同震响应的幅度与地震波能量密度有一定关系; 2019年长宁M6.0地震引起的井水位同震响应形态符合同震破裂体应变四象限空间分布特征, 但2018年兴文M5.7地震则不符合; 两次地震引起的含水层渗透性参数变化存在空间上的不一致性和单点各向异性, 并且断裂带自身的水文条件对井水位同震响应形态和幅度有一定的控制作用。 综合分析认为, 目前已有的几种机理无法完全解释两次地震引起的井水位同震响应现象。     

范县井水位对远场大震的同震响应特征

统计范县井水位对远场大震的同震响应特征,并对其响应时间、响应幅度、响应形态这3种特征进行逐一分析,探讨同震响应机理,总结规律。结果表明：观测井映震能力良好,震级越高,映震能力越好。从响应幅度来看,对M_S 6.5～7.5地震之间的同震响应具有明显优势,且大陆型地震响应表现要优于非大陆型地震;在一定条件下,震源深度对响应时间和响应幅度都有较大影响;响应形态有脉冲型、振荡型、振荡-脉冲型,非单一形态,且响应形态与震中距相关。     

江西流体观测井网对远大震的同震响应特征及机理分析

选取2008—2022年全球M_S8.0以上、全国M_S7.0以上22个地震事件,分析江西省流体井网水位、水温测项对远大地震的同震响应特征。结果发现：不同流体井的同震响应特征不同,不同测项的同震响应特征也不一致,且井水位对地震的响应频率较高;井水位对远大震的同震响应以阶跃、震荡及持续变化为主,而水温同震响应以阶跃为主,且具有瞬时变化和持续变化2种特征;同一口井对不同地震的响应形态基本相同,而不同井对同一地震的响应形态有所区别。通过对观测井水位和水温同震响应机理的分析,认为江西流体观测井不同测项变化与井孔水文地质条件及观测系统有关。     

福建永春桃东井水位同震响应特征及记震能力分析

利用福建永春桃东观测井2004—2013年的数字化水位资料,分析该井的同震响应变化特征,同时结合该区的降雨及地震活动性资料,分析该井的水位变化动态和井孔水位的记震能力变化得到以下主要结论:永春桃东井水位的同震响应特征主要表现为震荡型、震荡-上升型和阶升型,且以震荡型为主;井水位同震变化幅度主要随震级增大而增大,随井震距增大而减小,三者之间呈现出良好的相关性;在2006—2007年该井水位呈现出高值现象,可能反映了该区域构造应力活动在该时段增强的迹象,具有一定的前兆性质;该井水位记震能力在2007年8月29日永春4.6级地震前后存在一个明显的变化,记震能力显著增强。震源机制解表明,该井在震时处于压应力范围区内,震后可能随着井区所在范围压应力的减弱,张应力的增强,井-含水层系统导水能力增强,从而使得含水层对地震波响应能力增强。     

腾冲地震台观测井水位同震响应特征分析

以2008—2017年腾冲地震台井水位记录的同震响应事件为研究对象,系统分析该井水位的同震响应特征,结合井孔地质背景条件,对同震响应机理进行初步探讨。结果表明:腾冲地震台井水位同震响应能力随着震级增大而逐渐增强;因井震距不同,同震响应主要表现为近震阶降—复原型和远震振荡型变化;同震响应幅度随震级增大而增大,随井震距增大而减小,且水位同震变化受震级与井震距的影响力基本相当;震级越大,同震响应持续时间越长;发生井水位同震响应的地震分布具有明显区位型特点。分析认为,振荡型同震响应机理与面波作用有关,阶降—复原型同震响应机理可能与腾冲地震台观测井所处地质构造有关。     

基于井水位同震响应监测井效能评价体系研究——以华北地块区为例

地震地下流体监测台网在地震监测预报中发挥了重要作用,尤其是对破坏性地震监测预报的效果与能力十分显著。然而,在井网的建设与运行中也暴露了监测井监管部门层级复杂,监测井结构与质量参差不齐,观测仪器采样率低、数据缺失率高等诸多问题,严重制约了地下流体在地震监测预报中作用的充分施展。如何选择监测井的点位,如何确定地震引起的监测井水位变化的影响要素,如何对监测井效能进行评估,都是值得深入探讨和亟待解决的科学问题。在当前的形式下,地下流体监测井效能评价体系研究是具有非常重要的理论与实际意义。本文基于孔弹性理论与应变模型,以完整的典型构造单元的监测井为研究对象,依托井水位同震响应研究成果,首次尝试采用改进的FCE-AHP方法开展监测井效能定量化评价体系研究。可用于对现有地震地下流体监测井的筛选与评估,也可为在建及计划建设的地下流体监测井提供参考依据,对于同类块体构造单元的相似现象分析也具有借鉴作用。论文的主要成果如下:(1)监测井效能评价方法研究。通过对专家评价法、多目标决策方法(MODM)等7种现阶段主要的综合评价方法的评析与研究,认为改进的FCE-AHP法是最符合监测井效能评价指标特点的评价方法。利用层次分析法与变异系数法计算组合权重,并引入隶属度函数确定模糊关系矩阵,从指标赋权和综合评价隶属度计算两方面对传统方法进行了修正,有效地避免了评价的主观随意性,使评价结果更为合理。(2)监测井效能评价体系研究。强调以井-含水层系统为评价主体,分析了同震与前兆对井-含水层系统的作用过程,根据监测井效能评价的基本原则及评价依据,确立了基于井水位同震响应的监测井效能评价体系。从观测背景、观测仪器与配套设施以及观测数据质量三方面,较全面地总结了监测井效能的影响因子及其评价参考值,共计29项。以此为基础对评价指标进行了初步筛选,选取了具有典型性和代表性的可量化指标20项。最终确立了多目标监测井效能综合评价的步骤,并给出了监测井效能评价指标筛选的流程。(3)典型构造单元井水位同震响应规律研究。以华北地块区为典型区进行实例研究,选取地块区161口地下流体监测井为研究对象,首先以远场大震为触发条件,采用数值分析的方法,探讨华北地块区域大尺度面状井水位同震响应规律。继而探讨不同规模断裂带附近井的响应规律。由于采用分钟值序列数据,该统计结果存在一定的局限性。(4)华北地块区同震水位变化影响要素分析。利用SPSS中的回归分析法确定井水位变化与震中距、震级的关系,采用Matlab对井水位变化进行频谱分析,揭示监测井水位同震响应频段,同时利用Baytap-G程序提取潮汐因子、振幅比与相位差,进而分析地震引起的井-含水层渗透性变化规律,并对地块区不同部位进行响应敏感度空间分析。影响要素分析结果充分体现了同震水位变化的复杂性,利用单一个指标无法真正揭示监测井对应力应变的响应能力。以上研究成果,也为华北地块区监测井效能评价指标的筛选提供了参考依据。(5)华北地块区监测井效能综合评价研究。结合监测井背景资料缺失情况,计算各指标权重,将同震响应率、同震响应幅度、潮汐因子、距活动断裂带的距离、距干扰源的距离、观测井深度、井径及含水层渗透系数8个最能体现监测井效能的参数,作为典型区监测井效能的综合评价指标。利用改进的FCE-AHP法对具有同震响应的74口"十五"观测井进行评价与等级评定。总体来看,华北地块区地震地下流体水位监测井整体效能偏低,优秀井数量偏少,良好、中等井比重较大。因此,以地震监测预报为目标的地下流体监测井网优化与完善是十分有必要的。由于监测井效能评价尚处在探索阶段,在本文的评价过程中存在背景资料缺失、指标参数计算干扰因素多等问题,导致评价结果存在不同程度的误差,有不足之处敬请批评指正。     

新04井水位及水温同震响应特征分析

应用新04井自2001年进行数字化改造以后的观测资料,对该井记录到的6次8.0级以上强震引起的同震变化特征进行了分析,得到以下认识:1)新04井对地震的同震响应在形态上,水位均表现为阶变上升,水温则表现为快速上升、快速恢复的突跳型变化。水温表现出的突跳型同震效应是新04井具有冷热两层地下水这种特殊水文地质条件所决定的;2)水位、水温对地震的响应存在明显的差异。无论是出现同震效应的次数还是效应的明显程度上水温都优于水位。表现出新04井水温反应地下应力应变较水位灵敏;3)新04井地下流体同震响应的明显程度与地震震级有明显的相关性。     

不同采样率水位同震响应能力及其特征分析

分析同种仪器不同采样率水位资料同震响应记录情况,发现存在很大差异,不但形态上明显不同,响应能力及响应幅度上也差别很大.在此基础上认为,秒采样率数据能更好记录同震响应.指出,为了记录到真实完整可靠的同震响应,观测仪器应在采样率、数据存储容量、GPS授时、触发阈值、时值及分钟值取值方式等方面作改进.最后指出,同震响应分析可能是今后地震分析预报有所突破的一个研究方向.