汶川8.0 级和日本9.0 级地震前后宁波台水氡异常现象讨论

邱永平

（浙江省宁波地震台，浙江宁波 315029）

宁波地震台地处中国东南沿海的杭州湾南岸。ZK03 井就在该台院内，1979 年4 月成井，井深83.06 m。据钻孔揭示，在16.5～25.0 m 和44.5～48.5 m 处裂隙发育，岩石相对破碎，为主要含水层，属基岩裂隙水，2011 年日平均自流量小于1.0 t。井水氡观测自1979 年5 月份开始至今，每天定时观测一次，做并行样，并用扩散器负压法直接在井口采样。

1 水氡异常及动水位同震响应现象

（1）汶川地震。水氡异常：汶川地震前的2007 年6 月开始水氡五日均值出现了下降异常，最低至7月6～10 日均值为36.7 Bq/L，比五日平均值低8.6%，比三倍均方差下限低1.2 倍，此后开始回升，到12月份水氡五日均值恢复至正常动态，形成了一个“V”字形的中短期异常形态，5 个月后发生了汶川8.0级地震。汶川地震前水氡最低日测值出现在2007 年7 月8 日的35.1 Bq/L 、8 月30 日的35.0 Bq/L 和11月22 日的35.4 Bq/L，分别比12 年日测平均值低12.7%、12.9%和11.9%，比三倍均方差下限低1.4、1.5和1.3 倍。2008 年5 月6 日和10 日水氡日测值分别为48.8、50.1 Bq/L，出现了比日测平均值高出21.4%、24.6%的临震突跳异常现象，分别比三倍均方差上限高出3.3 和3.9 倍，12 日发生了汶川8.0 级地震。动水位同震响应：地震后出现了一个振幅约3 mm 的向下震波，之后快速产生了一个振幅约30 mm 的向上震波，水震波引起的最大幅度约为30.0 mm 的脉冲式振荡，并使水位产生阶跃变化，2 个多小时后水位基本稳定，重显固体潮波形，但水位被明显抬高了约12 mm。

（2）日本地震。水氡异常：2010 年4 月开始水氡五日均值又出现了下降异常，最低至7 月11～15 日均值为37.0 Bq/L，比五日平均值低7.9%，比三倍均方差下限低1.0 倍，此后开始回升，到12 月份水氡五日均值才恢复至正常动态，同样形成了一个“V”字形的中短期异常形态，3 个月后发生了日本9.0 级地震。日本地震前水氡最低日测值出现在2010 年4 月26 日的36.7 Bq/L、6 月2 日的36.3 Bq/L 和7 月7 日的36.0 Bq/L，分别比12 年日测平均值低8.7%、9.7%和10.4%，比三倍均方差下限低0.7、0.9 和1.0 倍。2011 年2 月7 日水氡日测值为42.7 Bq/L，比日测平均值高出6.2%，比三倍均方差上限高出0.2 倍，3 月11 日发生了日本9.0 级地震。动水位同震响应：地震后先出现向下再向上的脉冲，形成了一个地震波引起的最大幅度约为29.0 mm的上下振荡波并使水位产生阶跃变化，10个多小时后水位才基本恢复到震前水平。

2 讨论

（1）汶川8.0 和日本9.0 级地震前的中短期异常出现时间相同，异常形态相似，五日均值最大异常量都出现在异常结束前5个月，都有震后日测值突跳现象，动水位同震响应形态也较相似。但汶川地震前后的异常幅度明显比日本地震大，并出现临震突跳异常，日本地震临震突跳异常不明显，而中短期异常持续时间比汶川地震长2 个月。

（2）由于该井地处少震弱震区，观测井周边又没有特别明显干扰源，因此水氡测值动态平稳、噪声限低，从日测值原始曲线就能看出异常动态，进行简单的五日均值计算就能较明显地突出中短期异常形态。

（3）因该井是小流量自流井，观测的是动水位，因此正常情况下水位波动较小，虽然能记录到固体潮，但记录水震波较少，仅记录过几次特大远震。这次汶川8.0 和日本9.0 级地震不但记录到而且水震波的振荡形态和阶跃变化比较相似，说明这两次地震波传播中对该井的水动力作用基本相同。由此推测该两次地震前的地应力对该井的影响也可能相似，所以才在会出现相似的水氡中短期及震后异常现象。

（4）就已形成的某一定的地下水而言，其围岩介质是已确定的，此时若是地壳应力条件发生变化，主要就是在介质的浓度场、温度场、压力场中产生各种相应的变化，从而使地下水中的元素、组分在水-岩系统中发生转移，改变它们在水中的含量，趋于实现新的动力平衡。因此，地震前后地下水中氡含量显示异常变化的组分也主要来源于此。