基于4种技术方法的地下流体资料预报效能探讨

分别采用阈值法、速率变化法、趋势转折法和破年变法4种方法,对昭通地区全部地下流体观测资料进行预报效能R值定量计算。针对预报效能较好的测项,依据异常特征和水化学特征,并结合已有研究成果,对这些异常产生的孕震机理进行讨论。结果表明,昭通地区大多数流体异常的最佳预测时段在3个月以内,尤其是速率类异常和趋势转折类异常在出现转折后,具有较好的短临预测意义;11个测项的预报效能R>R 0,可作为滇东北地区日常跟踪的重点测项;推断认为大多数异常属于大气降水产生的流体力作用诱发的浅层前兆异常。

新疆地区地下流体异常特征统计分析及预报效能检验

基于《中国震例》(1966-2018年)系统分析新疆地区地震前地下流体前兆异常特征,对各测项进行不同震级档预报效能检验。结果表明:新疆地下流体异常数量多集中在100~200 km,异常持续时间多为震前半年内;M_(S)≤6.5地震新疆地下流体异常测项的平均数量为4项;震前异常月频次主要表现为“持续增长”型和“先增后减”型;新10测点和新04测点是新疆地下流体观测点中的异常“敏感点”,其所在区域及附近可被视作构造“敏感区”;利用R值评分方法对各测项预报效能进行检验,其结果显示不同震级档的R值结果有利于分析提取相应震级所适合的异常指标。

2021年以来青海3次强震前地下流体重点异常特征分析

1震前异常统计2021—2022年期间,青海省内发生3次中强地震,分别为2021年5月22玛多M_(S)7.4地震、2022年1月8日门源M_(S)6.9地震、2022年3月26日德令哈M_(S)6.0地震。玛多M_(S)7.4地震前,甘青地区地下流体测项存在7项异常,分别是门源静水位、共和浅层水温(2套)、共和逸出气氡、佐署动水位、玉树浅层水温、嘉峪关气氡、武山水氡,其中门源静水位、共和浅层水温(2套)、共和逸出气氡、佐署动水位及玉树浅层水温异常在震前出现突出短临变化。

2023年8月23日普兰店M4.6地震地下流体异常分析

2023年8月23日18时19分,辽宁省大连市普兰店区发生4.6级地震。通过震后对辽宁地区地下流体学科数据的梳理,发现普兰店4.6级地震前流体学科存在1项背景性异常与1项中短期异常,震前8小时出现1项水位固体潮畸变异常,震后出现3项流体同震响应。固体潮畸变异常对普兰店4.6级地震的发生时间及震级具有一定的指示意义。

江苏地下流体对青海玛多M7.4地震的同震响应分析

本文收集江苏流体井水温和水位在青海玛多M7.4地震中的同震响应变化,总结其变化特征,结合江苏地下流体井的基本参数及区域地质构造情况,分析其影响因素,探讨变化机理。结果表明:此次青海玛多7.4级地震对江苏地下流体的影响较为明显,并且水位的同震响应记录能力要好于水温,其中水温主要表现为阶变,水位主要表现为振荡和阶变。发生同震响应变化的流体井主要集中在郯庐断裂带和茅山断裂带附近。水位的区域性和集中性阶变,说明该区域内应力发生调整,这对判断未来地震发生的位置有一定的指示意义。水温的同震响应机理较为复杂,水体的运动方式、水流速,井孔条件和探头位置等都有可能影响其变化,需要更多方面的资料数据,才能有更为准确的判断。

气体推动式地下流体取样技术的室内验证

获取高质量的地下流体样品对于二氧化碳地质利用与封存(CCUS)场地的CO_(2)泄漏监测具有重要意义。基于气体推动原理的地下流体取样器具有取样精度高、地层扰动小、易与井下监测技术集成从而实现地下流体原位连续监测等多方面优势,已广泛应用于多个CCUS场地中。然而,在实际应用中取样器存在取样量不稳定、受地下水水位波动影响大等问题。为解决上述关键问题,作者研发并搭建一套模拟井筒内地下流体取样可视化实验装置,通过开展不同液面高度下地下流体的取样实验,探究气体推动式取样器的取样过程及取样机制。实验结果显示:气体推动式取样技术在取样过程对井筒内液体无干扰,证明具有被动取样的特点,对环境影响程度低。取样量大小主要取决于井筒内液面高度和储流容器大小,可通过液面高度及管路尺寸精确计算得出理论取样量。不同液面高度下实际取样量与理论计算量基本一致,其误差随液面高度的增加而降低,最大误差小于6.6%。取样时间与平均取样速率主要取决于注气压力,并与注气压力呈现幂函数关系,拟合相关系数大于99%。上述实验结果将有助于进一步理解气体推动式取样器的取样机理,对于取样器结构优化以及指导现场取样效果具有重要意义,可进一步提高CCUS以及其他污染场地环境风险预警能力。

地下流体在地震孕育中的主要作用与流体前兆形成机制研究进展

地下流体在地震孕育和前兆形成过程中起到重要作用,因此研究地下流体对地震预报至关重要。然而,由于对地震孕震环境和发震机制缺乏深入系统的认识,导致无法根据地表观察到的异常现象准确预测地震。近年来,随着地球物理、地球化学和地质学研究的不断深入,人们对地下流体有了更多新的认识,本文通过对相关研究成果的收集和总结,介绍地下流体研究的几种经典模型,分析了地下流体在地震过程中的主要作用,并探究流体前兆形成机制。研究工作对提高地震预报水平具有一定的借鉴和参考意义。

基于中国知网的我国地震地下流体文献统计与分析

基于中国知网中文期刊数据库,对我国地震地下流体文献在1982—2023年发表的学术论文的作者、关键词、研究热点、发文机构等方面进行文献计量学分析,揭示文献的各项特征及反映的规律,为学科发展研究提供重要参考。结果显示:在我国地震地下流体的研究中,高产作者是我国地下流体研究领域有影响力的学术带头人;研究的主要内容为从较为单一的地震预报转变为地震预报、地球化学、井震结合等,近年研究趋向多元化、综合化;中国地震局下属的研究所和相关机构是地下流体研究的主要力量,是该类文章发表的主力军;与其他新兴学科交叉融合,结合高新观测技术探索多尺度协同化观测新模式可能是该领域今后的一个发展方向。

我国地震地下流体市县监测资源评估

市县地震监测站观测手段多、站点数量庞大,是我国地震地下流体监测站网的重要组成部分。为了摸清市县监测资源底数、统筹用好市县监测数据,中国地震局首次开展全国市县地震监测资源评估工作。基于此项工作,从观测环境、观测系统、数据质量和预报应用4个方面对我国地下流体市县监测资源进行详细分析,结果显示:35.91%的测项评估为合格,可直接纳入国家数据库管理;48.00%的测项评估为基本合格,可纳入国家市县数据库管理;16.09%的测项评估为不合格,需要停测或者改造。对基本合格和不合格测项存在的问题进行简要分析,并提出具体可行的解决措施。

北京延庆五里营地下流体资料时频特征与地震活动关系

选取北京延庆五里营地震监测井为研究对象,分析了该井流体测项资料的时频特征。结果表明:①流体各测项资料在时间域表现有凸峰和集群峰值等异常,在频率域也有非常明显的高频率短周期增强等显著异常;②地下流体的时频特征呈明显的时间分布规律:水位、水温、气体和阴离子分别在2014至2016年出现异常变化;③五里营井流体资料时频特征异常在时间上很可能指示了所在研究区和邻近地区2016年地震活动加剧。

赤峰地区地下流体观测手段场地环境干扰情况分析

赤峰地区地球物理观测手段中,地下流体是重要的一项前兆观测手段。赤峰地震监测中心站地下流体观测手段包括静水位、浅层水温及痕量汞。以赤峰静水位、浅层水温为主要研究对象,结合赤峰地震监测中心站地质背景、水文条件及赤峰地下水位观测井孔信息为背景资料,以水位水温变化机理为理论依托,结合赤峰水位水温观测井周边环境变化等情况进行调查,通过对干扰事件时间、频次、异常阶段性分析对水位水温场地环境干扰特征进行分析,旨在排除干扰,提高形变观测质量,为其他地区形变观测干扰识别提供参考,为地下流体观测积累研究资料。

2014年云南盈江5.6级、6.1级地震前地下流体前兆异常分析

流体是地壳的重要组成物质,与地震的关系十分密切,本文通过对2014年云南盈江5月24日5.6级、5月30日6.1级两次破坏性地震前,震中300公里范围内出现的突出地下流体宏观、微观前兆异常进行分析探讨、对各项指标异常形态进行总结,对地下流体异常与地震孕育发生过程之间的关系从理论和实际观测两方面进行了讨论,认为震中附近地下流体异常与破环性地震孕育具有较好映震关系,水位、水温、流量震前异常形态主要表现为上升、下降、毛刺、阶变,气氡、气汞异常形态主要表现为突升、突降、突跳,水中的各种离子,主要是水岩相互作用的产物,动态变化规律较为复杂,对映震效果较好的前兆数据加强关注,有助于进一步提高地震短临预报水平。

基于一致性算法的地下流体观测数据融合处理方法

传统地下流体观测数据融合处理方法以观测数据高差处理为主,在数据处理过程中存在冗余问题,为此设计基于一致性算法的地下流体观测数据融合处理方法。首先,融合地下流体观测数据维度,分析各个尺度数据在观测位置上的差异,并结合重力场参数,处理观测误差。其次,采用一致性算法处理地下流体观测冗余数据,将地下流体观测数据定义为集群数据,均衡数据融合处理负载,确保地下流体观测数据的有效性。最后,进行实验分析。实验结果表明,该方法的吞吐性能与可用性能均高于对照组,数据融合处理效果更佳。

鲁甸6.5级地震地下流体典型异常与前兆机理分析

基于川滇地区前兆台网资料,结合异常现场核实工作结果,对鲁甸6.5级地震前的地下流体异常现象进行了总结。遵循地震分析预报的基本思路,按照长期、中期、短期趋势异常、临震异常和宏观异常阐述了鲁甸6.5级地震前地下流体典型异常现象。结果表明,长期和中期趋势背景异常主要出现在距震中300-500km范围,短期趋势和临震及宏观异常集中于震中区100km范围内。这种流体异常特征反映了在较高密度的观测点区域,可以观测到流体活动加剧的前兆现象,有利于判定地震危险区和短期阶段跟踪分析。区域应力加载作用可能引起的断裂带裂隙的开启与闭合,导致温泉和井水温、深部气体与承压井水位的持续变化;水岩反应加剧和地下水混合作用增强,使地下水离子组分浓度发生变化,甚至导致显著宏观异常。在一定密度的前兆观测地区,能够获取用于判定地震危险性的前兆信息。

汶川M_S 8.0地震的地下流体与宏观异常及地震预测问题的思考

在汶川MS8.0地震地下流体异常资料的收集整理与宏观前兆异常的现场调查基础上,认真分析目前地震预测的困难与能力之后,认为汶川MS8.0地震的预测失败并不意味着地震不能预测;认为汶川MS8.0地震前前兆异常的数量偏少,但仍有一定规模的地下流体异常与明显的宏观临震异常;还认为震前作出预测可能困难,但震前有所觉察应是可能的。为提高中国地震预测能力,提出了要改革目前的"监测、预测、研究三分离"的管理机制和"专业与地方两条线"的管理体制,要改变地震日常分析预报中"电脑代替人脑"的工作现状和过早地"程式化与规范化"的工作模式,要提倡创新性的科学探索,要重视前兆异常的震前调查与落实,要重视宏观异常的监测与研究等的工作建议。

张北-尚义地震前的地下流体异常及其跟踪预报

张北－尚义地震前华北北部地区存在为期两年以上的地下流体高值中期异常；近一年来该区地下流体异常此起彼落并与某些中等或中强地震活动遥相呼应；震前两个月距震中１００～２００ｋｍ的地区出现典型的地下流体短临异常。两年来跟踪上述异常，不断修正对震情形势的认识，震前半个月做出较为成功的短临预报。

地下流体中强震源兆、场兆和强震远兆特征及其物理成因

初步分析了乌鲁木齐 9、1 0号泉地下流体中强震源兆、场兆及强震远兆特征。结果表明 ,中强震源兆具体表现为震前 1～ 2年观测点的绝大多数主测项出现同步性高值异常 ,临震前可能出现转折或反向 ,震后恢复正常 ;绝大多数中强震场兆则表现为观测点仅有部分测项出现短期异常变化 ;而强震场兆则表现为观测点少数映震性能较好的几个测项出现同步性较好的中期前兆异常 ;强震 (群 )远兆则主要表现为个别映震较好的测项出现前兆异常。并对震兆形成的原因进行了初步探讨。

大陆地下流体对台湾南投7.6级地震的响应研究

将大陆地震地下流体观测在台湾南投 7.6级地震发生前后 5天内出现的显著异常变化命名为响应异常。统计分析了异常的变化过程及其空间分布特点 ,结果是 :出现异常的测项多 ,除水位以外 ,还有水 (气 )氡、水温等 ;异常总体空间分布广 ,但局部相对集中 ;异常形态统一 ,除了水位有水震波变化以外 ,其余以上升阶变异常为主 ;异常幅度大 ,容易识别 ;异常出现时间集中在 9月 2 1～ 2 6日 ,但持续时间相对较长。初步研究认为这种响应异常的空间丛集区 。

我国地震地下流体观测的现状和趋势

在过去的30多年中,我国地震地下流体观测经历了"创建阶段—发展阶段—提高阶段"到目前开始的"全面现代化阶段",形成了国家级基本台(网)、省级区域台(网)与县市级地方台(网)三类台(网),记录到了具有丰富科学内涵的海量数据,为相关的灾害、环境、资源问题的分析和研究提供了重要的科学依据。"九五"期间,完成了对全国114个台站以水位、水温(地热)、氡(Rn)与汞(Hg)观测为主的数字化改造。"十五"和以后更长一段时间内,计划大规模推广地下流体数字化观测技术,建设三个"前兆台阵",初步建立流动观测系统,完善与健全学科台网中心,建立学科观测技术质检中心,并就地震地下流体观测中的一些基本科学技术问题进行研究,使我国地震地下流体观测沿着"台网(站)布设科学化,测项配套合理化,监测技术系统自动化和现代化,观测规范化和观测数据质量评价定量化"的方向稳步发展。

昆仑山口西Ms8.1地震前地下流体的远场异常及其意义

简要介绍了2001年11月14日昆仑山口西MS8.1级地震前在河北、陕西、四川、青海、新疆等距震中几百至几千公里之外记录到的地下流体的远场异常(场兆或远兆),并以此为基础讨论了地震孕育的理论与地震预测的科学思路等问题。