地震活动区地下水位的最大变化

bending法 (Um and Thinber，1987) I 新涅耳定律并用灼高速三维射线跟踪系统 解观测方程式使用 LSQR算法 (Paige and Saunders，1982)。 使用以上的 1数据，求出5个 以 上 射线的约12000个格点的速度，进行网格分 析实验 (CRT)和验算实 验 (RRT) 的结果明 ，对200公里以上的地层几 乎 全 部可作出分析，而且分析结果较理想。对深 部地层 ．俯冲的太平洋板块周围地层射线数 量多．分析结果也理想。速度分布 特 征： (a)日本西部和东部的上部地壳、下部 地 壳的速度分布有明显的不同。西部整休上速 度偏高且很均匀。而东部强烈地反映出速度 总体 平 缓且不均匀。这种特征与重力异常 突变带的分布一致。(b)活火山正下 方 的 上部地壳 ，下部地壳及地幔最上 部 为 低 速 区，深度范围4O公里。(C)俯冲的太平洋板 块为高速 区，厚8O一9O公 里。(d)在4O一 65公里深度范国内，日率西南 部，、‘泛 地 存 在着高速区，九州一 部40～9O公 里 深 度 范 同西倾的高速区明显，其厚 度 为3O公 里 左 右，与菲律宾海板块对应 。 (e 北海 遘 南 部和南关东地区位于千岛弧和东北 日本弧、 东北 日本弧和伊豆、马里亚纳弧的会台部 ， 在这些地区，相当于_A平洋板块的高速区的 厚度比其他部分薄得多。该特 征 在9O—l75 公里深度范围尤为明显。(f)东北地 区， 地壳内活火山正下方存在着的低速区 一直 延伸到上地幔，并呈西倾 。另外 ，这些活火 山正下方低速区或其周嗣起因予岩浆活动的 深25—4O公里的低频地震 ，可认为是发生在 地壳深部溶融体反射面，内陆地 壳 内的地 震 ． 译自：日本 《地球惑星科学有关学会预 稿集 》1991．1．2 (壬树义译 黄搌义校 ) 地震活动区地下水位的最大变化 1987年卡赞吉克镇附近其中一口观滟j井 记录到一次地下水位极强烈下降事件 下降 的水位幅度竟达57米。该井位于阿什哈巴德 西北27O公里 地下水位这种大幅度 变 化， 如果与人为作用无关，则可认为是 绝 无 仅 有的现象。应该指出，在深含水层中地下水 位的季节变化幅度通常不会超过几厘米，仅 在少数情况下会超过几十厘米。 该区位于士库曼西部的高地震话动带 ， 1948年11月4日曾发生过M=7．O的卡赞吉克 破坏性地震。为了确定地震活动对地下水动 态的可能影响，对为探索地震水文地质前兆 而积累的长期观测资料进行了分析。这些资 料是在卡赞吉克附近的一组 井 (表1)观 测 得到的。卡赞吉克在科彼达克山前断裂带， 后者将褶皱区与科彼达克拗陷分隔开． 这些观测井的重要特点是，它们都直接 位于断裂带，在断裂带两侧是由不同岩性组 成的构造，重要水压系统与构造同时形成， 这些井揭露 l『深达1．1公里的含水层 岩石 。 在1r／c井发现水位异常下降以后，为了阐明 它的性质，打了一口辅助井。这些井口彼此 接近，可以认为两口井是控制含水层的两层 (埋深97—33O米和518--958米 )压力系统。 井水位是用rP—s8自记仪和记录带测量的。 在1985--1989年整个观测期间，记录了 地下水位两次大幅度变化。这两次变化都是 在1r／c井发现的．而其它井却没有大变化 只有不大的水位变化 (1—1．5米 )。第一次 水位大幅度下降发生在1988年1O一11月 幅 度约10米 ．水位恢复后．在1987年1月开始出 现第二次较大的水位下降，持续到1987年度 ～ g～ 维普资讯 http://www.cqvip.com 束。 卡赞吉克地区的地 托位大幅度变化不 可能是山人类活动或气象因素引起的．在一 群井附近的地下水他没有发生强烈下降，这 里大气降水对所观测的含水层动 态 没 有 影 响。因此 ，井水位的大幅度变化应与该地震 活动区的地应变过程有关 表 1 观蔫井的基本标志 过滤层 (所揭露井 地下水位埋深 (米) 井 名 含水屠厦其年代 筒)深度 (米) 与井口前距离 绝对标高 】r／c 6】3--95B 断裂带 l8--75 lf)4—47 灰岩 (下白垩纪， 砂岩和粉砂岩 (新第三完) 3R 嚣岩 (下白垩完) i0； l i085--ili0 精砂岩 (新第三纪) O Gp 灰岩 (下白垩纪) i0B 5Ⅱ 泥层 (第匹把) 23 表 2 两次地震柏基本参数 震 中坐标 震中距 蛊震时间 蠢源葆度H (盛里) 舱缀K M 8(面渡虎级) ^ (齿里) l 986．I 2．2 B 3 7 ． 3。 56 ． 2‘ I 2．3 5．O 220 l987．9．7 29．4。 54． 8‘ Ia．1 5．4 O Irlc井的两次水位下降时间分别发生在 西土库曼和邻近的伊朗境内的两次中强震前 (表2)。 值得注意的是，根据苏联土库曼科学院 地震研究所方法试验考察队的资料，在卡赞 吉克井群以西70公里处的库姆达克试验场发 现了电磁场的异常效 应。从19Z6年l2月 至 1987年2月中旬 ，这里记录到地磁场和 大 地 电流的湾形变化．类似的 变 化在 1987年 6 — 10月也观测到．电磁和水文地质效应的同 时出现可作为它们的共同性质及其与上述地 震联系的证据．第一次水位最低值与1986年 12月26日地震对应，1987年9月7日地震后第 — 一1O— 二次水位大幅度下降停止，这一切也证明水 位变化与地震的美系。 Ir／c井在1986年12月26日和1987年9月 7日两次地震前记录的地下水位异常变 化 可 以认为是这两次地震的前兆效应，但需要解 释第二次地震前自g水位特大幅度变化 。世界 上强震前大多数情况是，已知地下水位实际 变幅不超过0．5米．仅在一定的构造 (地壳的 敏感带 )才能达到8—16米。所谓大幅 度 变 化指水位变化超过5米。卡赞吉克井的水位变 化超过这一量级，可能属于地下水位的极大 变化。 作者之一早先根据地球物理介质的新概 维普资讯 http://www.cqvip.com 念研究了地震大幅度前兆的形成机制。发现 这种酶兆出现在地壳块体交接带．以及观测 系统的擞高应变灵敏度的条件下。卡赞吉克 井组的观测结果证明，这两个因素这里皆有 之 ．即断块之间地带的强应变和异带高的应 变灵敏度 ．逮可能导致水位极大变幅的前兆 效应的形成。 为了估算在上述地震孕育时卡赞吉克井 组地区可能形成的应变量 ．使用了道勃 罗伏 尔斯基的色体模型中关系式。在震级为M的 地震孕育时．在震中距为R(km)的地方． 应变量受Ⅱ为 - 3 ， ， 一 、 一 10 ⋯ ‘” ， 1986年12月28日和1987年9YJ 7日两次地 震在上述井区所产生的应变鼍分别为10 和 10～ 。 1986年l2月28日地震前的计算应变值小 于固体潮应变 (10 )。因而，这里不可能 指望出现前兆效应。震前记录到 极 大 效 应 (水位下降10米)这一事实，证明实际应变 要比计算值大得多。显然，逸与该地段位于 分隔两大地壳构造的科彼达克山前 断裂 有 关 ，该断裂属于地壳敏感带之一。 1987年9h7日地震前的计算应变值比固 体潮的大不了多少。但所发现的效应 (水位 下降57米)LL,固体潮的水位变化量 大3个 数 量级．固体潮的水位变幅为几厘米。选样大 的效应以前无论在什么地方都没 有 观 测 到 过，即使在极强地震 (例 如，1976年7月28 日唐山 ．7．8地震 )前离震中不远的地方也 没有观测到过。类似的水位变化不可能仅仅 是由于大应变而引起的．它们应与观测系统 异常高的应变灵敏度有关。 卡赞吉克地区现有观测资料有可能确定 异常高应变灵敏度的机制。位于山前断裂两 侧不同断块的几口井，地下水位变化差异很 大。-J L-1和5k位于山前拗陷，绝对水位为0— 23米 ．3k和lr，，c井位于科彼达克地址 ，绝对 水位为104--106米。然而lr／c井在两次地震 前水位开始剧烈下降，在1987年9月7日地震 后稳定在47—48米 水位这种变化是 由山前断裂的渗遁特性 变动而引起的。lr／c井位于此断裂带。 显然，1986年12月28日，特别是1987年 9月7日这两次地震的孕育过 程伴随 着 张 应 变。这些应变在第一次地震后是可逆的，而 在第二次地震后是不可逆的。结果，断裂的 隔离作用受破坏。在lr／c井地段，产生r科 彼选克高压水斌力系统与山前低压系统之问 的渗透联系。这种联系只在具有很厚的lr／c 井过滤层段 (所揭嚣井筒)中才能形成．因 此引起水位急利下降，而没有波及6p和3k井 过滤层所在的较高地层．这就是后两口井水 位不下降的原因。 所探讨的地下水位极大变化形成条件， 完全同以前提出的流体系统的异常高应变灵 敏度机制相符合。这种机制在与井有渗透关 系的剖面各部分流体指数差别很大 时能 出 现 。 极大流体效应 (不仅表现在地下水位， 而且也在水温和化学指数上)在科彼达克山 前断裂的其它地段 ，在断块带闻大动力与异 常高应变灵敏度兼而有之的其它构造。 在类似条件下，也会出现流体效应值与 含水层岩石应变量之间的极不一致现象。在 ‘和J用观测资料来作地震预报时，应注意这一 点 地震区的水位板大变化 (层压 )可能对 地下水资源和质量有影响 ．因此在开采时必 须加以考I嚣。 醑白： (ⅡAH CCCP)No．5，1990 (邦嘉炯译 ) ～ ～ 维普资讯 http://www.cqvip.com