湖南省数字化井水位对尼泊尔M 8.1地震的同震响应特征分析

通过分析湖南省数字化井水位对尼泊尔M 8.1地震的同震响应特征,我们发现,同一地震在不同观测井中引起的同震响应特征各不相同.湖南省井水位的同震响应形态以水震波为主,而且对于波动伴随阶变的同震响应类型,总是先记录到水震波然后才产生阶变.认为,同震响应形态的差异性以及初动响应时间的快慢可能与仪器、井况、井孔的构造环境以及水文地质条件等因素有关.湖南省水位观测井对远场大震的远场效应反映较灵敏,能反映区域应力场变化引起的含水层应力应变的变化.     

基于数值模拟与含水层垂向应力反演的静乐井水位异常分析

利用数值模拟与含水层垂向应力反演的方法,对降雨与河流荷载作用下静乐井区应力进行定量计算,并从区域应力场与同一构造区其他前兆测项变化特征对2种方法计算结果进行分析。数值模拟结果显示,降雨与河流荷载的共同作用使静乐井所在区域产生的最大垂向位移约为0.7mm,最大垂向应力约为30hPa;同时段静乐井-含水层垂向应力反演结果显示静乐井-含水层最大垂向应力约为79hPa;数值模拟与静乐井-含水层垂向应力反演结果均表明,静乐井水位高值异常与同时段降雨量增多、河流荷载效应增强关系密切,但2种结果存在一定差异。通过可反映井区应力场变化特征的山西地震带3级地震缺震和b值、穿过静乐井的GPS基线、地震矩释放、同一构造单元同时段其他前兆测项与静乐井水位高值异常对比等分析结果可知,2017年静乐井水位高值异常期间井区应力场存在显著异常,推测静乐井水位高值异常除受降雨与河流荷载作用的影响外,也可能受构造活动增强的影响。     

永清MS 4.3地震前永清井水温异常分析

2017年12月永清井观测温度急剧下降,采用该井水温、水位多年观测数据,从仪器测量原理及精细温度梯度测量出发,结合井孔资料,认为该变化为永清M_S 4.3地震（井震距<30 km）发生前的异常信息。利用正弦累加模型计算温度异常持续时间和幅度,发现该异常变化存在2个周期：①周期42天,温度变化幅度为0.042 12℃;②周期16.77天,温度变化幅度为0.018 62℃。分析认为,区域应力状态发生变化,使含水层渗透性受到影响,从而间接影响到井下温度传感器安放处水温。地震发生后近距离观测到水温异常变化尚属首次,利用模型对变化时间与幅度进行量化提取,可为经验预报、统计预报提供经典震例。     

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。     

云南开远井和思茅大寨井水位同震响应动态差异分析

云南开远井和思茅大寨井分别位于滇东南褶皱带、滇西南的兰坪—思茅褶皱带,其中滇东南褶皱带地壳基底稳定、地震活动性较弱、区域构造应力场方向为南东东。兰坪—思茅褶皱带在地质时期构造活动一直十分强烈、历史上6级多地震频繁发生、区域构造应力场方向为南东。通过水位观测数据分析,开远井和思茅大寨井均有明显的同震响应现象,同震响应均表现为阶变,但他们的同震响应动态差异明显,其中开远井同震阶变次数和阶变幅度明显低于思茅大寨井,主要为阶变下降。而思茅大寨井均为阶变上升。井孔所在地区应力应变环境差异是导致井水位同震响应动态差异的原因,震源机制和GPS观测结果显示,思茅大寨井所在地区构造应力为挤压,开远井地区则处于拉张。地震时地震波使一直处于挤压状态下的思茅大寨井含水层发生孔隙挤压,含水层发生同震收缩,导致井水位发生一致的阶变上升。地震使一直处于张应力环境的开远井含水层发生同震膨胀,导致井水位主要表现为阶变下降。由构造活动和地震活动水平反映出的构造应力强度差异可能是开远井和思茅大寨井同震阶变次数和幅度差异的原因之一。     

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。     

天津两井水位同震效应分析

从不同的方位对天津地区两口地震观测专用井记录到的国外7级、国内6级以上的地震进行分析。两口井所处的地理位置、地质结构、井深及其含水层岩性不同,对同一地震的表现形式也不尽相同。通过对比分析,得到井水位对地震的响应特点及几点认识：观测井孔一般对远场大震记录比较灵敏,而对近震及地方震反映不灵敏;井孔水位仪记录的水位波幅与震级、震中距有关;井孔同震效应的能力和井孔对固体潮的反映能力不一致。     

粤桂琼流体台网对区域中强地震的映震能力分析

对广西2016年苍梧5.4级地震、2019年靖西5.2级地震、2019年北流5.2级地震震中300 km范围内粤桂琼流体台网观测资料进行梳理,认为该台网最显著的映震特征是趋势性和群体性,具体表现为同一条断裂带或同一组平行的断裂带上多井水位出现同步(或准同步)长期的背景性趋势异常、中期的年动态畸变异常和震前半年的高水位异常,且水位年动态畸变与累积重力异常呈现出时间上的同步性、空间上的叠加性。含水层水文地质参数计算及水位应力反演显示,3次地震前压力增强、孔隙度减小、渗透系数增大、水位上升,均符合水文动力学机制,表明粤桂琼流体台网能够真实反映区域应力场的变化,震前水位年动态畸变及加速上升是区域应力增强的表征。综合分析认为粤桂琼流体台网对区域中强地震反映灵敏,具备较好的映震能力。     

黑龙江省德都地震发生前后依安102井水位异常及其分析

概述了依安102井水位、声响的映震异常特点,指出了异常水位、异常声响,并非人为因素造成,不受大气降水过程的干扰影响,提出了孕发地震的区域应力—应变异常场同映震水位、映震声响之间,存在着内在的密切联系,结论认为,依安102井的水位异常、声响异常,同孕发德都地震的应力—应变区域异常相呼应,依安102井所在地处于德都地震孕震应力场直接影响范围。     

江苏苏05井、苏06井水温近年来典型异常特征分析及其机理讨论

近10年历史震例的分析表明,江苏苏05井、苏06井水温观测资料异常与江苏及邻省中等地震有很好的对应关系。本文对2010年后两口井的观测数据进行分析,总结了苏05井、苏06井水温测项在震前的典型异常特征:①异常表现为打破上升趋势的下降变化;②震前异常持续时间为2-3个月左右,映震范围在300km左右;③两口井的震前异常幅度在0.003℃左右。根据总结的异常特征并结合水温与井孔结构关系、水温与水位的关系、不同层位水温观测原理以及水化分析结果等,对异常可能的成因进行了初步探讨。     

云南普洱大寨井水位同震响应研究及预测意义

通过研究1990—2019年云南普洱大寨井水位的同震响应特征,分析井水位响应特征的变化与后续中强地震的关系,并探讨含水层渗透性对区域构造活动的影响。结果显示:当同震响应幅度偏离统计关系时,井孔周边区域后续地震活动有所增强;固体潮相位差由负值变为正值,表明观测井孔含水层渗透性参数发生改变,这与区域地震活动的变化可能存在一定的相关性。分析认为,井水位同震响应和含水层渗透性参数变化可作为探索区域构造和地震活动的参考指标。     

怀4井氦气浓度异常与地震对应特征

运用原始日测值曲线法及一阶差分法,对河北省怀来后郝窑地震台4号观测井逸出氦气含量观测数据进行分析,定量计算几次震例发震前异常,认为怀4井氦气浓度异常变化能够反映当地地震活动变化趋势,即该地区地震活动性高,则观测井氦气浓度测值升高;氦气异常一般出现在地震发生前15—30天。     

井-含水层系统对固体潮的动态响应及其影响因素

长期以来对于井水位固体潮的研究主要是建立在瞬时响应基础上的,鉴于瞬时响应模型不能反映井-含水层系统对固体潮响应的真实过程及含水层水力学特性对水位潮汐的影响,本文提出了动态响应模型,系统地研究了井-含水层系统对固体潮的动态响应过程及其影响因素。通过对井水位潮汐动态过程的研究,可以了解含水层的水文地质特征。井-含水层系统作为灵敏的体应变仪,井水位异常变化反映了地下应力、应变的变化。监测地下水位变化,只有在对井水位固体潮等正常背景有了明确的认识后,才有可能从水位变化中排除正常干扰,得到可靠的异常信息。 本文将在研究含水层渗透性、贮水率、井径、含水层厚度及潮汐频率对水位潮汐影响的基础上,研究井-含水层系统对固体潮响应的动态过程,力求反映井水位潮汐的真实图象。     

2015年尼泊尔MS8.1地震红外特征分析

本文利用改进的红外异常鲁棒估算(RETIRA)法对2015年尼泊尔M_S8.1地震震区2007年1月—2015年8月共104个月的NOAA长波辐射日数据进行了处理,获得了该地震前后的红外辐射变化. 结果显示,在长达3158天的时间尺度内,尼泊尔地震破裂面区域的长波辐射值仅在震前半年内呈现显著的异常变化. 进一步对喜马拉雅构造带的分段研究表明:震前长波辐射异常出现在尼泊尔地震震中以西区域,说明地震孕育过程中喜马拉雅构造带西侧的应力积累高于东侧,这与前人利用GPS观测资料所得到的该区域应变积累特征一致;长波辐射异常的空间分布主要集中在喜马拉雅构造带南部,这一结果与地震震源机制所显示的发震断层南部区域为断层压缩区、北部为断层拉张区的应力状态相吻合. 因此,综合考虑检测到的长波辐射异常所呈现的空间和时间特征,本文认为该异常与尼泊尔M_S8.1地震有关.      

高邮-宝应M4.9级地震前周围水位的群体特征

高邮-宝应M4.9级地震是江苏陆地22年来发生的最大的地震。在震前2年发现省内流体井水位出现了群体性准同步变化,表现为震中区井水位的同步下降。本文重点分析了江苏省流体井水位变化特征,消除了气压、降雨和地下水开采的影响,用异常幅度与年变幅度比值、从属函数两种方法定量提取了震前异常变化,根据水位资料及其变化机理总结了震前水位的群体性异常特征,认为在弱震区井水位的群体性变化是分析判定地震前兆异常的有效指标。水位的群体性异常反映了震前区域应力场的调整,震源区为应力变化的集中区。     

山西静乐观测井水位干扰分析

山西静乐观测井具有含水层系统对地壳应力—应变响应灵敏的优势,其水位变化对应地震,可间接反映地壳应力—应变特征。2015年7月以来,静乐井水位快速上升,对观测环境、仪器及人为干扰进行分析,并进行同层地下水开采及抽水试验,分析该井水位异常原因,结果发现,降雨量、抽水试验对静乐井水位变化影响不大,而生产用同层地下水开采量减小是该井水位变化的主要原因。     

海口ZK26井和ZK46井水位记录地震能力差异分析

统计了海口ZK26井和ZK46井水位对2008年以来全球MS7.5以上地震的同震响应情况,得出所记录地震的次数及同震效应类型;并绘制两口井水位是否记录所统计地震的平面分布图(以震中距的对数为横坐标,震级为纵坐标),以此为基础得出两口井的水位记录地震能力曲线方程。根据所得的记震能力曲线方程,认为尽管ZK26井和ZK46井水位记震能力差异不大,但总体上ZK26井记震能力更优。     

南黄海6.2级地震前无锡惠山农药厂井氯离子的短临异常

1984年5月21日,在南黄海海域勿南沙一带发生了6.2级地震。震前,无锡惠山农药厂井氯离子的短临异常十分引人注目。 该井是惠山农药厂生产和生活用水井,有两口井交替使用。两口井相距约100米,深度同为69米。经多次水质分析证明,两口井水质成份基本一致。含水层岩性为第四纪砂层。通常是连续抽水,碰到水泵检修或出故障时换另一口井使用。     

2021年玛多MS7.4和2022年门源MS6.9地震引起的山东井水位同震响应特征分析

2021年5月22日青海玛多M_S7.4地震和2022年1月8日青海门源M_S6.9地震引起栖霞鲁07井、枣庄鲁15井和菏泽鲁27井水位不同程度的同震响应。基于秒数据,对比分析3口井水位同震变化形态、幅度与分钟值记录的差异,并从含水层渗透性变化、地震能量密度等方面进行同震响应机理探讨。结果表明,井水位秒数据能够更加完整地记录水震波信息,更加精确展现水位同震变化形态、幅度;井水位对于远场大震的震荡形态主要受含水层水文地质条件的影响。在正常应力背景下,远场大震引起枣庄鲁15井水位同震响应的地震能量密度阈值大约是1.54×10^-4 J·m^-3。     

相邻两井对大地震的不同水力响应模型研究——页岩影响分析

大地震引起了左家庄和宝坻(相距～50km)两井中截然不同的同震水位响应.我们用水位的气压和潮汐响应来分析解释此现象.结果表明,宝坻井的观测含水层中存在页岩,且此井受裂隙影响很大,储水效应较差.页岩的复杂裂隙或者各向异性可能会导致此井观测含水层处于半封闭状态,从而导致垂直向排水的发生.通过多方计算分析后,我们将这两口井划分为两种模型—1.水平流动模型;2.水平流动+垂直流动的混合流动模型.由于裂隙影响,宝坻井的观测含水层介质与外界的水力沟通性在震前就较强(震前渗透率就比较大),所以宝坻井观测含水层与外界的孔隙压差异较小,导致同震渗透率上升较小甚至没有变化,这些因素是导致该井同震水位变化幅度总是非常微小的原因.