水温微动态形成的水热动力学与地热动力学机制

以井-含水层热系统分析为基础,结合井水温度(水温)动态观测到的实际结果,提出了水温微动态形成的两类基本机制,即水热动力学机制与地热动力学机制.水热动力学机制指井水温度的动态是由于水流动产生的热对流引起的变化;地热动力学机制指井区岩土中大地热流作用或热传导引起的井水温度变化.结果表明,多数同震响应是水热动力学机制下生成的水温微动态;水温的震后效应或变化则多是热传导或深部热流变化引起的,属于地热动力学机制下生成的水温微动态.少数水温微动态特征较为复杂,多是源于井-含水层系统中包含有多个水文地质特征差异明显的含水层,尚不能简单地用水热或地热动力学机制予以解释.     

吉水温度微动态形成的水动力学机制研究

井水温度微动态观测越来越受到有关学者的关注，已成为我国地震地下流体动态观测的主没项之一，观测结果表明，无论是水温的正常动态还是震前的异常动态的形成，用传统的热传导或对流机制难以给出合理解释。因此笔者根据观测到的事实、异常特征与同震效应等提出了水动力学机制，即含水层变形→含水层的内孔隙压力变化→井－含水层系统内水流变化→井水温度的变化。     

井水温度微动态形成的水动力学机制研究

井水温度微动态观测越来越受到有关学者的关注，已成为我国地震地下流体动态观测的主测项之一。观测结果表明，无论是水温的正常动态还是震前的异常动态的形成，用传统的热传导或热对流机制难以给出合理解释。因此笔者根据观测到的事实、异常特征与同震效应等提出了水动力学机制，即含水层变形→含水层内孔隙压力变化→井－含水层系统内水流变化→井水温度的变化。     

海口ZK 26井水温动态特征

通过对海口水化台ＺＫ２６井不同层位水温数字化观测资料的分析,发现水温随深度的增加呈线性上升趋势,在第二含水层的１２０～１５０m段可能有一热水活动带,而１５０m向下至１５８m段水温快速下降,并在该段观测到大致与水位反向的水温日变形态。此外,该井不同层位的水温还显示出不同的长期变化特征,并在１５３m含水层和３３６m非含水层内皆不同程度地观测到井区３００Ｋm内ＭL≥４．０级地震的可能前兆异常。     

井水温观测分析中的水-热动力学研究综述

从井水温动态影响因素、井水温对动力加载的响应机理、水-热动力学理论模型三方面阐述了井水温研究进展。高精度数字化观测技术,为井水温的科学研究提供可靠、有效的数据支持。补给源和水动力作用是影响井水温动态变化的两大因素,补给源决定了井-含水层系统温度的垂直分布曲线的形态,水动力作用决定了含水层地下水补给量的多少和地下水流速的快慢,从而影响井-含水层系统温度变化的大小,而动力加载作用影响井-含水层系统内部的水流流动速度,改变水温变化情况。通过对井水温动态影响因素与水-热动力学形成机理研究的总结,有助于厘清井水温动态和含水层的关系,为井水温动态的定量分析和机理解释提供重要的研究思路。     

西南地区地震观测井泉水温动态特征研究

本文利用西南地区地震前兆台网记录的井泉水温数字观测资料,对水温各类动态特征进行研究,提取不同井水温各类观测动态及同井不同深度水温各类观测动态特征.收集整理了114个井泉水温观测台站的观测数据,结果表明,西南地区水温观测以中深非自流井为主,水温动态范围较大,热水和高温热水主要分布在川西和云南地区.西南井泉水温长期动态可大致分上升型、下降型和波动型三种,短期动态可大致分为短周期型、稳定型、固体潮型三种.研究区井水温的同震变化以下降居多,单个井水温对不同地震的同震响应存在优势响应方向,说明水温的同震特征更依赖于井孔自身观测条件的影响.通过对1966年以来西南地区36次MS≥5.9级震例总结的统计分析得出,西南地区水温前兆异常率达67％,上升型水温异常占比最大,且水温异常多属于短临异常.给出了Ms≥5.9地震震前水温异常井的最大震中距的大致范围,并根据异常震中距-震级的G-R关系给出其定量关系,为今后西南地区中强地震的发生提取有用的水温前兆信息提供基础资料.     

赵各庄井水位水温演化特征及其成因分析

平谷赵各庄井深200 m, 观测含水层为182 m以下的全井段, 是浅层冷水和深层热水的混合水。 受开采及降雨影响, 水位、 水温长趋势及年动态具有同步协调性变化, 地下水开采使井筒内冷水比例变小, 水位下降, 水温上升; 降雨渗入补给使流入观测井筒内冷水占比例变大, 水位上升, 水温下降, 但雨季结束, 井筒内冷水流入量变少, 井水温逐渐回升。 气压和固体潮使井筒与含水层间有水流运动, 水位出现周期性波动, 从而改变井筒内冷热水比例, 引起水温周期性变化的次生效应, 两者有短期同步协调变化。 不同种干扰因素造成了不同周期的变化影响, 在排除干扰, 提取地震异常信息时, 应选用不同方法及取样周期进行分析。     

传感器放置深度对水温动态特征的影响及其机理分析

地热井的观测规范要求尽可能将水温传感器放置在井下深处, 一般放置深度应当大于100 m, 小于200 m。 然而, 近几年的观测结果表明, 水温传感器的放置深度对水温动态特征的影响较大。 在多数观测井中, 同井水温与水位的时值动态、 潮汐效应、 同震响应及震后阶变等动态特征的相关性或一致性, 多与水温传感器的放置深度有关。 本文主要探讨了传感器放置深度对水温动态特征的影响, 水温传感器放置在观测含水层中, 都受井—含水层间水流运动的影响, 会造成水温动态随井水位变化而变化; 当放置在观测含水层下部时, 水温动态则不受井水位变化的影响, 多表现为动态相对稳定。 其原因是水温动态的形成受水热动力学与地热动力学两种不同机制的控制, 此外, 井—含水层系统的条件也会产生影响。     

新30井新、旧观测点井水温资料初步分析

在系统清理温泉台新30号观测井水温度20多年观测资料的基础上,归纳出新30井新、旧观测点井水温动态的多年趋势和年、月、日动态类型,并对其特征进行分析。多年动态类型为下降—阶变型和下降型,年动态类型为平稳—下降型,月动态类型为平稳—下降型和平稳—上升型,日动态类型为随机起伏型。影响水温动态类型的因素有地表水的侧向补给、邻井地下水开采及观测井内的井水扰动等,此外仪器本身的不稳定性对动态类型也产生重要影响。排除各种干扰之后,仍发现井水温度有较好的映震效应。该井水温以同震或震后效应为主,对附近的中、小地震在震前也有一定的异常显示。     

昌黎井水温潮汐形成机理分析

昌黎井水温具有潮汐变化特征, 并且与该井水位的潮汐动态同步。 该文对比分析了井水温潮汐特征产生的可能原因。 认为井水温潮汐现象在井管内任何深度不一定都有反映, 能够显示温度潮汐周期性变化大体有两种模式: 一是井管水体具有足够大的温度梯度, 水体上下周期性运动时, 温度探头可以捕捉到水体的温度变化; 二是井-含水层系统地下水交换量的多寡引起水温同步的周期性变化。 研究结果表明, 昌黎井水温潮汐现象是次生效应, 水温潮汐动态与井孔管路特殊结构有一定关系。     

红河断裂热红外高温条带的成因及其与地震活动性关系的探讨

针对2003年发生在云南大姚的两次6级以上地震，利用1999年、2003年和2004年的NOAA卫星资料，对川滇地区（22deg;～33deg;N，97deg;～107deg;E）的热红外影像进行了对比分析解译，对红河断裂高温条带的亮温年变特征作了分段和分区统计分析. 结果表明，红河断裂高温条带的成因与水系和地形等地表环境因素有关，是由下垫面热辐射差异造成的红外影像特征. 但在地震年份，高温条带内的亮温年均值明显高于非地震年份，这说明地震年份断裂的热活动性增强，能够引起高温年变异常. 利用卫星热红外遥感资料，通过监测不同年份之间高温条带的相对活动水平， 可以对这种地震前的断裂热活动性进行监测和异常判断.      

Formation cause of thermal infrared high temperature belt along Honghe fault and its relation to earthquakes

Introduction The relation between satellite thermal infrared anomaly and earthquakes or fault activities has been studied for more than ten years. Many researchers contribute themselves to the research field and made some progress (Gorny et al, 1988; Andrew et al, 2002; WANG and QIANG, 1995; ZHENG et al, 1996; QIANG and DIAN, 1998). In recent years, with the rapid development of satellite remote sensing technique and its wide application to the field of seismology, more and more rese…     

川西温泉水温观测及其在芦山MS7.0 地震前的异常现象

在2013年芦山M_S7.0地震震中附近流体观测点进行现场考察的基础上, 本文选择川西地区观测环境较好、 干扰较少的温泉水温观测资料进行回溯性分析. 结果表明, 康定龙头沟和二道桥温泉、 道孚龙普沟温泉、 理塘毛垭温泉、 泸定共和温泉水温在芦山地震前均出现不同程度的异常变化. 其主要表现为, 距离震中较远的理塘毛垭温泉和道孚龙普沟温泉水温在震前2年左右出现中期尺度异常, 距离震中较近的康定龙头沟和二道桥温泉水温在震前3个月内出现短期异常. 通过温泉水化学及δD-δ18O稳定同位素特征分析, 认为这些温泉水具有深循环特征, 能灵敏地反映地壳深部地热及构造变化信息, 是芦山地震前观测到异常的可能原因. 加强对这些温泉点的观测, 对区域地震预测研究具有重要的科学意义和现实意义.      

地震地下流体自流观测井断流应对技术开发

我国地热田区多利用自流热水井开展地震地下流体物理化学多测项综合观测,但是随着各地地热资源的开发,很多观测井已经断流或即将断流,这使地下流体观测项目大幅减少,甚至全部停测,蒙受很大损失.针对这种情况,山东聊城聊古1井先后引进与开发了人工激发自流观测技术与潜水泵变频稳流抽水观测技术,实现了原有热水自流井的稳定出水,保持原有地下水化学观测项目,并新增井水位与井水温度观测,确保该井地震监测能力.这种技术的开发,性价比很高,且大大延长了观测井的观测寿命,是值得推广与应用的新技术.     

太平庄观测井地下流体动态综合研究

太平庄观测井是一口有十几年观测资料并有几次较好震例的综合观测井。近年来 ,由于地下水的大量开采 ,使得地下水位大幅度下降 ,尤其是观测井周围地热的开采 ,对太平庄观测井的正常动态影响较大。文中结合往年较正常的动态特征和地质构造等 ,分析了太平庄观测井的水位、水温、逸出气和断层气等的年动态变化特征。结果表明 :水位、水温的变化规律受观测井水位补给区降雨量的影响 ,水温还受当地降雨量的影响 ,特别是太平庄观测井周围新井的抽水对水温、水位、逸出气均有一定影响。由于观测井受诸多因素的影响 ,导致太平庄观测井的观测资料不能按往年的变化规律进行动态分析。在排除了降雨和人为的干扰因素外 ,太平庄观测井的资料动态趋势还可用于首都圈的震情预测     

地热温泉井与土壤逸出气中痕量氢的特征及差异性分析

地下氢气是反映地壳应力应变灵敏的气体地球化学组分,逸出气痕量氢是一项新型的气体地球化学观测手段,在我国很多省份进行了试观测。本项目实现逸出氢在高温自流井和土壤中的连续、并行观测,重点对痕量氢的动态变化特征进行分析,研究其差异性,并讨论温泉地热井逸出氢高值突跳异常的成因。经频谱分析发现地热温泉井中的逸出氢与土壤中逸出氢都存在日变,前者的浓度与井水位、水温有关,与地表环境因素无关,而后者主要受地表环境因素影响。庐江地震台地热温泉井逸出氢浓度的高值突跳来源于深部水体上涌过程中的气泡携带,为非震兆异常。     

张道口台热水井地热最佳观测层选择的研究

本文系统地论述了张道口台热水井的基本民政部及该井周围的水文地质环境,给出了１０５－１９５ｍ的水温实测资料,分析了１６５－１８５ｍ水温背离地热增温规律而出现“低异常”的原因,指出２２０ｍ左右为最佳地热观测层,此磺研究为全国地热观测台网的选择与建设提供了借鉴。     

唐山地震热力源的研究

本文从应力场角度分析了1976年唐山地震发生的可能力源。震前唐山地区除受有太平洋板块和印度板块的作用外,主要受有附近的热力源的作用。以渤中为中心的下辽河—渤中—黄骅上地幔隆起的高温区和沧东断裂水平温度梯度带的存在,使唐山地区位于热应力集中区。本文根据已有的观测结果,提出了将温度变化区简化为圆形、狭长矩形和椭圆形等三个力学模式,分别求得它们的解析解,并计算了它们的热应力场。结果表明:在增温区以内,正应力都是压应力,剪应力很小。在增温区以外,法向应力为压应力,周向应力为张应力,水平剪应力较大,但各个应力分量随着距离增加而衰减,只在增温区的边缘地带达到最大值,其数值有几百巴的数量级。唐山恰好位于该增温区的边缘地带,表明热力源是促使唐山地震发生的重要原因。 除唐山地震外,华北地区近年发生的几个大地震如邢台、河间、渤海、海城地震,以及1983年发生的菏泽地震,均位于热应力的高值地带,这些地震的孕育和发生显然也与热力源的作用有关。      

浙江地下流体在汶川8．0级地震中的映震效应研究

通过“十五”改造,浙江省目前有地震地下流体观测台站5个,10项测项,主要是水位,水温和水氡。在2008年5月12日四川汶川8．0级地震中有明显映震效应的台站为100％,测项为80％。水氡测值表现为临震向上突跳异常,最大异常幅度达23．7％,创历史之最;水温测项主要出现临震突跳或阶跃;水位测项主要是同震效应现象,为水震波引起的脉冲和阶跃变化。认为同震效应可能是地震发生后地震波传播引起的含水层弹性形变所致。并且认为观测效果不一定是井位越深越好,而是要看含水层封闭情况和仪器观测传感器的位置,没有明显的优劣之分。好的静水位观测井记录的水震波效果明显优于动水位观测井。由于前兆数字化仪器采样率相对较底（1次／min）,记录数据缺失较多,记录的同震变化波形不完整,很难进一步分析。     

荣成鲁32井水温动态变化及异常分析

总结了鲁32井水温正常动态特征以及自然环境干扰形态特征,探究鲁32井水温异常变化特征,通过对该井周围500km范围内中等地震及远场大震发生时间、空间与水温异常时段对比,发现两者对应关系良好,综合分析已有数据资料认为,鲁32井水温存在附加地热场异常变化的构造条件,可作为近场中等地震前兆异常和远场大震前兆异常中短期判别指标之一。