玉树井水温异常与尼泊尔Ms8.1级地震关系

杨晓霞,孙丽,孙春玲,李玉丽

(青海省地震局，青海西宁　810001)



玉树井水温异常与尼泊尔Ms8.1级地震关系

杨晓霞,孙丽,孙春玲,李玉丽

(青海省地震局，青海西宁810001)

摘要：分析认为玉树地震台井水温2015年3月出现的异常很可能与尼泊尔8.1级地震有关。进一步分析玉树井水温自2007年以来的观测数据，发现这口井在2008年5月12日四川汶川Ms8.0级地震、2009年11月12日德令哈Ms5.0级地震和2010年4月14日青海玉树Ms7.1级地震前均出现较明显的前兆异常，分析这口井对应不同地震的异常曲线形态，得出这口井在尼泊尔地震前的异常形态与汶川、德令哈和玉树地震前的异常形态不同的结论。

关键词：玉树水温；尼泊尔8.1级地震；前兆异常

0引言

北京时间2015年4月25日14时9分，在邻近我国西藏自治区的尼泊尔境内发生了Ms8.1级地震。这是继2005年克什米尔Ms7.6级地震、2008年汶川Ms8.0级地震后，21世纪以来青藏高原周边发生的第三次灾害性地震事件[1]。青海省玉树地震台安装的SZW-1A型数字式温度计记录到地震前的水温异常信息，由于震中距离相对较近，记录到的异常量比较大，异常幅度为0.02℃，分析认为，观测到的短期前兆异常很可能与这次Ms8.1地震有关(图1)，本文拟对此作分析探讨。

1台站的基本情况

1.1井位条件

玉树井位于青海省玉树县结古镇团结村，井深105 m，井内套管下置深度100 m，水温观测仪器为SZW-1A型数字式温度计，传感器放置深度为100 m，此处为中生代侏罗纪花岗岩(图2)，用于观测水温。

1.2观测仪器

玉树地震台选用由中国地震局地壳应力研究所研制的SZW-1A型数字式水温观测专用石英温度计，该仪器分辨率达0.000 1℃，短期稳定性为0.000 1℃/日，具有高分辨率、高稳定性、高精度、宽量程、数字化自动观测等特点。采样率为1次/分钟。

图1　研究区域及井点分布

2尼泊尔8.1级地震前玉树井水温异常分析

2.1玉树水温测值的动态变化规律

玉树水温为“十五”数字化前兆资料，2007年7月开始观测，同年10月后资料趋于稳定。该井水温自2007年8月～2011年12月数据呈现漂移上升型，年变幅达到0.05℃，月变幅约为0.01℃，日变幅在0.008℃，2012年6月～2012年12月由于仪器故障，返厂维修；2013年1月正常观测，2013年5月～6月仪器故障，导致缺数；目前水温测值明显低于维修前的水温值，年变幅为0.02℃，月变幅约为0.01℃，日变幅在0.01℃，动态特征属于漂移上升型(图3)。

图2　玉树地热井孔柱状图

2.2尼泊尔8.1级地震前的异常特征

图4是玉树井水温日均值及其分段曲线拟合之差曲线。由日均值曲线可以看出，从2015年3月初开始，水温打破正常的趋势上升形态，出现了急速上升变化，变化速率为原来的48倍。由此判定，在2015年4月25日尼泊尔Ms8.1级地震前，玉树水温出现了显著的异常变化。该异常变化过程为： 2015年3月13日开始，玉树井水温出现测值突升现象，一直持续上升，3月20日数据达到5.582℃，比异常前日均值5.561℃高出0.021℃，3月21日～26日数据稍有下降，3月26日之后数据转平，测值为5.578℃，仍然高于异常前5.561℃的测值，4月25日发生了尼泊尔8.1级地震，通过对水温2015年1月1日至9月30日的日均值进行去趋势处理，消除仪器零漂之后得到一组高频的异常数据，异常点出现在地震前42天(图4)。

图3　玉树水温2007-07～2011-11及2014-01～2015-09 整点值曲线

3玉树水温异常对比分析

玉树井水温自观测以来，先后出现5次大幅度的突变异常变化，2007年10月突变，分析认为跟仪器安装初期处在仪器平衡过程有关[2]。其他4次突变后短期内，在其周边一定范围内均有地震对应，表1列举出4次地震前异常与地震三要素之间的关系。

图4　玉树井水温日值及其分段曲线拟合之差

表1　　　　　　　玉树井水温异常统计

从表1中可以看出，异常幅度有明显差异。总体来说，震级大、震中距小的地震震前异常幅度大，汶川Ms8.0级地震(井震距643 km)异常幅度为0.022℃，玉树Ms7.1级地震(井震距46 km)异常幅度为0.029℃，德令哈Ms5.0级地震(井震距508 km)异常幅度仅为0.017℃，尼泊尔Ms8.1级地震(井震距1 294 km)异常幅度为0.021℃。异常出现到发震时刻的间隔，即异常持续时间与地震的震级也表现一定的规律性，总的趋势是震级越大、井震距越小，距离发震的时间越长，汶川地震前异常特征持续时间为58天，玉树地震前异常持续时间为85天，而尼泊尔地震前异常持续时间为41天。

从图5中可以看出，虽然震中距不同，震级不同，但前3次异常表现形态极为相似，均表现为突降型，而尼泊尔地震前的异常形态表现为突升型。4次异常形态清晰、可辨、信度较高。

图5　玉树井水温地震前异常形态对比

4结论

综上分析，可得出以下几点认识：

(1)《地下流体地震预报方法》[3]一书认为：“地热(水温)异常的出现一般是特发性的，其中以阶跃变化和脉冲变化为多，具体到每个台站，它的异常形态也是有规律的，这一特征可以帮助我们从形态上来识别前兆异常。”玉树井水温在4次5级以上地震前异常出现的主要形态是阶跃变化，说明该井水温出现的异常很可能是地震前兆。

(2)《震源物理》[4]认为：“在震源孕育过程中，由于构造里作用较缓慢，所以岩石内积累应力的过程不是完全弹性体积累应力的过程，而是流变体积累应力的过程。”由此，笔者认为水温出现的异常可能是孕震中断层面缓慢产生“流变体”滑动形成的长周期波通过上地幔或软流层传播而造成的，同时，这种长周期波还可能造成观测井周边地下微裂隙张开或闭合，使地下流体发生微小的温度变化，被高精度的测温仪器记录。

(3) 玉树井水温异常对应4次地震，异常形态前3次表现为下降型异常动态特征，后一次异常形态表现为上升型异常动态特征。

(4) 玉树井水温异常出现到发震时刻的间隔，即异常持续时间与地震的震级也表现一定的规律性，总的趋势是震级越大、井震距越小，距离发震的时间越长。

参考文献：

[1]张勇，许力生，陈运泰. 2015年尼泊尔Mw7.9地震破裂过程快速反演与初步联合反演[J]. 地球物理学报，2015，58(5): 1804-1811.

[2]何案华，赵刚，刘成龙，等. 青海玉树与德令哈地热观测井在汶川与玉树地震前的异常特征[J]. 地球物理学报，2012，55(4):1261-1268.

[3]国家地震局预测预防司. 地下流体地震预报方法[M]. 北京：地震出版社，1997:146.

[4]郭增建，秦保燕. 震源物理[M]. 北京：地震出版社，1979:159-168.

RELATION BETWEEN THE WATER TEMPERATURE ANOMALY OF YUSHU WELL AND NEPAL Ms8.1 EARTHQUAKE

YANG Xiaoxia,SUN Li,SUN Chunling,LI Yuli

(Earthquake Administration Of Qinghai Province,Xining 810001,China)

Abstract:The anomalies of the water temperature of the Yushu well in March 2015 might be relevant to the 8.1 earthquake in Nepal.Furthermore,the data of the water temperature observed in Yushu well since 2007 were analyzed,the precursory anomalies were found in the well right befor Wenchau earthquake on May 12th,2008,Delingha earthquake on November 12th,2009 and Yushu earthquake on April 14th,2010 respectively,and the anomaly curves of the well for different earthquakes were compared in terms of shape,it can be concluded that the shapes of precursory anomaly curves of the well in Nepal earthquake are changed and compared to Wenchuan earthquake and Yushu earthquake.The water temperature in Yushu Well is very important for the futhur earthquake prediction.

Key words:Yushu well temperature;Nepal Ms8.1 earthquake;Precursory anomaly

收稿日期：2015-11-06

基金项目：青海省地震科学基金项目(项目编号：2015A03)资助。

作者简介：杨晓霞(1981—)，女，甘肃静宁人，助理研究员，主要从事地震地下流体分析工作。

中图分类号：P315.72+3

文献标识码：A

文章编号：1005-586X(2016)02-0012-04