辽宁盘一井地下流体异常特征、预测方法及异常成因研究

辽宁盘一井地下流体自1973年开始观测以来,发展至今不仅流体观测手段逐渐丰富,积累了大量观测资料,并在多次地震前出现明显异常,为地震监测预报提供了重要借鉴,本文对辽宁盘一井地下流体异常特征、预测方法及异常成因进行了研究。对盘一井不同测项的震前异常特征及预测方法分析结果表明,水氡以趋势性和临震异常为主,氢气以短临异常为主,使用阈值法、差分分析法及临界慢化法识别异常效果较好;氯离子以短临异常为主,使用原始曲线分析方法提取异常效果较好。盘一井水氡异常成因分析表明,盘一井各测项浓度异常与测点周边地震活动强弱、区域应力场变化等存在紧密关系。在压应力状态下,该井氡浓度异常往往表现为高值异常;在张性应力状态下,该井氡浓度异常往往呈“V”字形态变化。

辽宁盘一井氢气异常特征与盖州震群活动关系研究

1研究背景。对于震前地下流体出现的异常组分而言,不论是浅层还是深层地下流体,氢气均扮演了非常重要的角色(Zgonnik,2020),这主要是由于氢气本身地球化学性质所致,与其他幔源气体相比,氢气具有穿透力最强,扩散迁移速率较其他气体快的特征(车用太等,2015)。国内外开展的大量氢气观测实验研究表明,氢气是对地震前兆响应最为灵敏的气体,尤其在地震发生短临阶段,其敏感性与映震能力明显优于其他测项(柯云龙等,2018)。

盘一井水氡映震效能及Rn值迁移机理分析

通过对辽宁盘锦地区盘一井水氡观测资料分析总结、归纳,综合阐述了盘一井水氡对辽宁及邻近地区历史5级以上地震的动态变化趋势特征。基于R值评分方法对映震效能进行检验,计算得到盘一井水氡R值为0.41,高于辽宁地区R值平均水平。综合该井水文地质特征、区域地质特征及历史震例研究对该井Rn值迁移机理进行分析,结果表明,区域应力场改变、井孔水文地质条件以及水-岩反应是造成水氡高值异常的主要原因。

辽宁盘一井氢气浓度异常特征及预报效能分析

为了对2020年辽宁盘锦台盘一井氢气出现的异常及预报效能进行分析,在排除外界干扰的基础上,结合地震活动性特征及应用临界慢化方法对氢气进行异常识别。结果表明:盘一井氢气浓度出现的高值变化主要与辽南地区2019年10月以来的构造活动增强以及盖州震群地震活动增强有一定成因关联,此次异常对应了2020年唐山古冶5.1级地震。应用R值评分方法对氢气预报效能进行检验,计算得到盘一井氢气R值为0.48,通过效能检验,表明盘一井氢气对于辽宁地区地震预测具有较好指示意义。

盘一井气氡新型脱气装置应用实验研究

在盘一井数字化气氡观测过程中,脱气装置经过两次改进,但出现的各种干扰因素无法得到有效解决,应用效果一般。为了减少脱气装置对气氡观测的干扰,提高观测数据质量,盘锦台改进制作了新型喷射负压式脱气装置,经过近7个月的试验研究,有效地减少脱气装置在气氡观测中的干扰,解决了氡观测脱气装置稳定性难题,这也进一步提高了气氡观测数据的内在质量。可为国内地震台站观测(水质矿化度高的观测井口)提供脱气装置制作、观测经验,具有一定的推广应用价值。

盘一井氢气异常与地震对应关系研究

对盘锦地震台盘一井溶解氢气观测数据的变化特征进行研究,对比分析1999年与2020年氢气异常特征与辽宁周边地球地震活动关系,分析井口周边300km范围内的地震活动与氢气的变化特征。结果表明,盘一井氢气在地震发生前能够较灵敏地反映出地震前兆变化,氢气异常幅度与震级呈正相关关系,与震中距呈负相关关系,异常多出现在震前三个月内。

盘—井水氡异常与辽宁及邻区中强震关系

通过对盘一井水氡异常与辽宁及邻区中强震关系的研究,发现该井点映震效果较好,尤其在唐山及营海老震区的ML≥5.0级地震前有明显的高值异常显示,88%的地震发生在异常出现后的15个月内。辽宁内陆地区的地震多发生在异常结束后的4.4个月内,但唐山等邻区的地震多发生在高值异常持续期间。对应地震的震级与盘一井异常持续时间成反比,与异常最大幅度成正比。