中國大陸地震地下水觀測井對大地震的響應.pdf

1、利用中國大陸地震地下水觀測網的長期觀測資料,本文研究了2004年蘇門答臘9.0級和2008年汶川8.0級兩次特大地震所引起的承壓井水位變化。
　　 地下水變化究竟反映的是什么物理量?這是一個很重要的問題,同時也是一個很復雜的問題,因為影響地下水變化的因素有很多。對于承壓固結含水層系統(tǒng)的井孔來說,情況可以稍做些簡化,孔隙彈性力學可以較好地解釋地下水水位的變化。特別是地下水在地震波短期作用下,可以用孔隙彈性力學中的不排水概念來描述地

2、下水的變化,這時地震造成的地下水水位變化反映的是井所在處巖石的體積應變變化。在這種特定的條件下,地下水變化有了明確的物理內涵,這正是研究大地震引起地下水變化的科學意義。
　　 論文對比了地震造成的阜新臺鉆孔體積應變和同鉆孔內水位變化的觀測資料,利用調和分析扣除了氣壓和潮汐影響以后的水位變化與體積應變變化呈現(xiàn)出極好的線性相關(相關系數(shù)達到99％以上),用觀測資料說明了地震造成的水位變化和體積應變變化的對應關系。利用水位觀測數(shù)據(jù)中的

3、潮汐信息計算了井孔對應變變化的敏感度。利用該敏感度計算了地震引起的水位變化所代表的應變量,并與地震引起的鉆孔體積應變變化進行比較,結果發(fā)現(xiàn)兩者處于同一個量級。這個事實說明地震引起的水位變化本質是地震引起的巖石介質的應變變化。
　　 論文接著分析了地震引起水位變化幅度的空間分布特征。利用水位觀測數(shù)據(jù)中的潮汐信息計算了地震引起的水位變化所代表的應變量,結果表明,無論是蘇門答臘地震還是汶川地震引起的水位變化幅度,在空間上都分布不均,且

4、變化幅度不隨震中距增加而簡單地衰減。這個特征也得到了汶川地震引起的鉆孔體積應變變化結果的支持。眾所周之,地震儀測量的地面質點的位移、速度和加速度,隨震中距離的增加,這些運動學參數(shù)會逐漸減少。與此不同,地震造成的地下水變化反映的是巖石的體積應變變化,在剛性地塊內,體積應變變化很小,在地塊之間的斷裂帶,體積應變變化卻會很大,并不一定會隨距離增大而減小。地下水變化的這一特點,在活動地塊的劃分和斷裂帶的研究中有著潛在的應用,這是本文結果的一個可