滇9井水温在5．0级以上近震前的异常动态特征＊

赵家本 邓嘉美 金明培

（中国地震局滇西地震预报实验场，云南大理 671000）

（作者电子信箱，赵家本：2632092238＠qq．com）

引言

地震预报的水文地球化学异常方法建立在震前地下水的化学组分出现异常的基础上。地球化学异常的形成受地震孕育物理过程的控制，也就是随着构造应力的增强受裂隙发育过程的制约。地震孕育模式 膨胀－扩散清楚地解释了地球化学异常形成的物理基础［1］，并将地下水化学指标的变化作为地震异常进行研究。例如，在不同时间内井水位的升降、泉水流量的增减、水中化学组分的变化以及温泉水温的冷热变化等等，都成为中、短、临地震预报判定的重要手段，以此为据也成功地预报过多次地震。

本文作者对环境干扰小、观测时间长、资料连续、稳定性较好的滇9井温泉水温进行研究，期望得到一定范围内的中强地震前水温动态变化特征，捕捉地震前的临震信息，实现临震预报的突破。这将对临震预报工作提供有益的参考，体现地震预报社会价值的意义。

1 滇9井的基本概况

滇9井位于云南省龙陵县龙山镇邦纳掌温泉，它是沿近东西向香柏河河谷两侧出露的温泉群的组成部分之一。该温泉群在27万平方米的范围内有90余眼泉，水温在40～100℃。水温高于80℃的热泉呈近东西条带展布，两侧水温依次降低。该温泉群总流量为9．01L／s。

滇9井的水质类型为 CO3－HCO3－N 型和 HCO－N型水，矿化度为0．70g／L，氟、钾、钠、锂、氯等离子含量分别为20mg／L、20mg／L、22mg／L、2．1mg／L、5．0mg／L。氧化物中SiO2、SO4、HCO3的含量分别为295mg／L、34mg／L、30mg／L。在温泉出露的加里东期花岗片麻岩中，构造裂隙和风化裂隙发育，地下径流条件较好。特殊的构造环境，使深循环热水沿构造裂隙溢出，使得能从该井观测到丰富的地下流体信息。

滇9井的水温资料于1976年4月6日开始在环境较好的1号泉（24°39′N，98°40′E）进行观测，现已连续观测达37年，数据完整率为100%。该泉孔出露在一块独立岩石上，泉口有成年人的脚印大（当地人称仙人脚迹），泉口标高为1 280m。1982年11月通过中国地震局相关部门的验收，纳入国家一类井网。

滇9井水温观测仪器是精度为0．1℃、量程为50～100℃的水银温度计。每天定时观测一次，观测时间为上午7：30～8：00。

2 滇9井水温动态变化特征映震历史震例

滇9井水温的趋势动态为多年起伏型，多年的起伏幅差较大，升降幅度在几度以上（图1）。理论上该类型的水温动态受大气降雨和来自多个含水层的混合水影响，但滇9井处于印度板块与欧亚板块接触带的东侧，龙陵—瑞丽断裂以西NNE45°方向的褶皱上。该区在印度洋板块向北推挤的作用下，构造运动强烈，地震频繁；且北东向构造发育，地层为变质程度不同的寒武系花岗片麻岩和早期混合花岗岩［2］，成岩裂与风裂发育，地下水径流条件好，具有较大的补给区，故其地下动态较为稳定。经37年的观测结果表明，它不受外界环境因素的影响。因此，说明该井水温动态变化随构造应力的增强及裂隙发育过程而变化，反映地震前的部分地下深部水组分的变化信息。

图1 滇9井水温日均值图（1977年1月1日～2013年1月14日）

2．1 滇9井水温日均值动态变化异常的映震特征

自滇9井水温观测以来，最高温度达93℃，最低温度至41．8℃（龙陵7．3、7．4级地震后出现），历史平均温度为86℃（该数值为1977年1月1日～2013年3月10日的平均值）。经统计得到，当某时段的差分值（某时段最高值减去最低值）＞7．7℃后26d内，在距该井40km范围内有≥5．0级中强地方震发生，历史对应率为3／4（表1）。

由表1可看到，滇9井水温日均值动态变化异常具有异常幅度大、映震时间很短、映震范围极小的特征。而且每次地震前都有一个共同点，就是从水温低值加速上升至最高值后发生地震。加速时间不等，有的几天，有的几个月（图2～4）。

2．2 滇9井水温日均值连续上升动态变化异常特征

对1978年以来滇9井水温日均值做30天滑动处理统计（1977年以前受龙陵7．3、7．4级地震的影响，不作统计，下同）得到，当某时段（2个月）连续上升幅度（最低值与最高值差分）＞1．2℃为起报异常指标阈值（图5a，b，因震例太多，这里只展示部分震例）。异常指标值出现后，在距该井500km范围内有≥5．0级中强近震发生，133d、90d、60d内的历史对应率分别为36／39＝0．923、33／39＝0．846、29／39＝0．743（表2）。

表1 滇9井水温日均值异常动态变化的映震关系表

图2 1976年龙陵地震前滇9井水温日均值变化曲线图（1976年4月6日～1976年5月31日）

图3 1991年施甸地震前滇9井水温日均值变化曲线图（1991年1月1日～1991年7月31日）

图4 2001年施甸地震前滇9井水温日均值变化曲线图（2000年1月1日～2001年4月30日）

图5 滇9井水温日均值30天滑动均值连续上升图。（a）（1991年1月1日～1992年12月31日）；（b）（1999年1月1日～2000年12月31日）

________________表2_滇9井水温日均值30天滑动连续上升动态变化异常的映震关系表

从表2得到，滇9井水温日均值3 0天滑动均值连续上升动态变化特征是：映震500km范围内≥5．0级中强近震的短临预报效果显著，特别是2个月内发生地震的优势更为明显。

___续表2

2．3 滇9井水温日均值连续下降动态变化异常特征

对1978年以来滇9井水温日均值作30天滑动处理统计还得到，当某时段（4个月）连续下降幅度（最高值与最低值差分）＞3．30℃为起报异常指标阈值（图6），异常指标值出现后，在距该井250～450km范围内有≥6．0级中强近震发生，77．8%的映震时间为100～185d，260d内的历史对应率为8／9＝0．889（表3）。

图6 滇9井水温日均值30天滑动均值连续下降图（2005年1月1日～2013年3月10日）

从表3得到，滇9井水温日均值30天滑动均值连续下降动态变化特征是：映震250～450km范围内≥6．0级中强近震的中短期预报效果显著，半年内发生地震的优势更为明显。

2．4 滇9井水温日均值残差滑动动态变化异常特征

对滇9井水温日均值残差作滑动处理统计得到，取滇9井水温日均值残差滑动2倍方差（≥1．8℃或≤－1．8℃）为预报指标阈值（图7a，b），异常指标值出现后，在距该井500km范围内有≥5．0级中强近震发生，4．5个月、3个月、2个月内发生地震的对应率分别为42／47＝0．894、40／53＝0．755、35／58＝0．603。而且85．7%的地震在距该井400km内，73．8%的地震在距该井300km内。

表3_滇9井水温旬均值趋势下降动态变化异常的映震关系表

图7 滇9井水温日均值残差滑动均值图。（a）1978年1月1日～1994年12月31日；（b）1995年1月1日～2013年3月10日

3 滇9井水温动态变化异常与流量、水氡等动态变化异常的同步性

作者曾在“滇9井在中强地方震前的地下流体动态特征”中论述过水温、流量、水氡在中强地方震前的异常同步性［2］，故在此不再详细论述，只用震例来说明（图8）。从图8滇9井水温、流量、水氡动态变化同步异常图中，可以看到它们的同步特征是：①4次地震前水温、流量体现出高值动态变化异常，水氡则体现出低值动态变化异常；②2次施甸地方震前异常出现时间较短（17～38d），2次近震前异常出现时间稍长一些（60～120d）。

图8 滇9井水温、流量、水氡动态变化同步异常图（1991年1月1日～2001年12月31日）

4 滇9井水温动态变化异常特征小结

（1）滇9井水温日均值动态变化异常，主要映震40km范围内≥5．0级地方震，而且异常幅度较大，映震时间较短（震前13～38d），临震预测指示意义显著。

（2）水温日均值残差滑动及30天滑动连续上升（增温现象）动态变化异常，主要映震100～500km范围内≥5．0级近震，映震时间为9～141d，80．1%在90d内，短期预测指示意义显著。

（3）水温日均值30天滑动连续下降（降温现象）动态变化异常，主要映震250～450km范围内≥6．0级近震，映震时间为44～260d，88．9%在185d内，中期预测指示意义显著。

5 映震机理及异常原因探讨

由于地下流体是存在于岩石的孔隙与岩体的裂隙之中，而地下岩体在地震孕育过程中受到力的作用而变形破坏时，首先是这些孔隙与裂隙发生变形与破坏，而不是固体骨架变形与破坏，因此赋存于孔隙与裂隙中的流体必然作出灵敏的响应［3］。因此，地下流体具有较好的映震灵敏性。

对于地壳深部和上地幔气体，只能通过火山活动中岩浆的包裹体等进行了解。滇9井处于现代构造运动强烈的腾冲火山地热异常区，岩浆中的挥发组分在应力的作用下通过孔隙和裂隙通道溢出。因此在温度较高的温泉区所释放的信息其实是地壳区域应力场活动的结果，所以滇9井水温动态变化与地方震、近震密切相关也是必然的。

地震是某区域受力挤压或拉张作用后，应变能在某个点释放的结果。因为区域受到力的挤压作用，那么区域内的某些局部地区的地下介质温度也会随着受力程度连续升高；而区域受到力的拉张作用，那么区域内的某些局部地区的地下介质温度也会随着受力程度连续下降。所以滇9井水温动态连续上升变化异常映震机理应该是受力挤压作用的结果，而连续下降变化异常映震机理应是受力拉张作用的结果。而且该井水温温度随流量增大而增高，随流量减小而降低，也说明此映震机理。

（作者电子信箱，赵家本：2632092238＠qq．com）

［1］［苏］巴尔苏可夫，瓦尔沙尔．水文地球化学方法在地震短期预报中的作用／／地震水文地球化学前兆．北京：地震出版社，1989

［2］赵家本．滇9井在中强地方震前的地下流体动态特征．地震研究，2004，27（1）：30－36

［3］万迪堃，汪成民，李建成，等．地下水动态震例剖析与短临预报方法研究／／中国地震预报方法研究．北京：地震出版社，1991