营口市盖州市M 4.3级地震前岫1井水温异常变化分析

王凤琴，王久明，白明崇，沈元洪，王 波

（岫岩地震局，辽宁 岫岩 114300）



营口市盖州市M 4.3级地震前岫1井水温异常变化分析

王凤琴，王久明，白明崇，沈元洪，王 波

（岫岩地震局，辽宁 岫岩 114300）

摘要：对岫1井水温自1997年7月1日至2015年9月15日的观测资料进行分析研究，发现在2015年8月4日营口市盖州市M4.3级地震前有显著的异常变化。综合分析认为，岫1井水温前兆异常属于短期，临震异常，同以往的震例相似。

关键词：岫1井；水温异常；地震

0 引言

2015年8月4日12时25分27秒，辽宁省营口市盖州市（北纬40.5o，东经122.4o）发生了M4.3级地震。从2013年9月到地震发生前，岫1井水温测项出现水温测值升高异常，变化幅度达7‰ ℃（图1）。针对辽宁省岫岩地震台水温存在的异常情况，辽宁省地震局预报研究中心、岫岩地震台于2014年6月25日—26日联合开展了对辽宁岫岩地震台水温仪异常情况现场落实工作。经检查水温仪器无故障问题，更无发现明显人为和周边环境干扰，初步核实无法排除异常。2013年10月上升异常结束后，至今数据仍处于稳定状态，数据正常。此次水温变化异常清晰、明显，较好地对应了此次地震，同以住震例极为相似，值得研究借鉴。

图1　岫1井水温日值数据变化曲线图Fig.1 Water temperature data curve of No.1 well in Xiuyan

1 观测环境

1.1 井孔条件

岫岩一号观测井位于岫岩镇西北营子村。位于大洋，河断裂西侧，海拔高程为76.0米。该井为钻孔井，原井深250米。 2004年9月1日至2004年10月24日进行井孔改造。建井房24平方米，透井206米，下套管110米。套管有二次变径，井孔直径140毫米下井深18.5米，第一次变径由140毫米变为118毫米下井深23.5米，第二次变径由118毫米变为89毫米下井110米。井孔岩性为古生代花岗岩，地下水类型为基岩裂隙承压水。附观测井基本情况（图2）。

1.2 观测仪器及深度

岫1井从1975年10月开始进行静水位观测，1997年7月开始选用中国地震局地壳应力研究所研制的SZW-1A型数字式温度计进行水温观测。该仪器分辩率达0.0001℃，短期稳定性为0.0001℃/日，具有精度高、分辨率高、稳定性好、省电、数字式记录等特点。2007年数字化改造后水温观测仍使用SZW-1A型温度测量仪进行水温观测，温度传感器（探头）下水深度为180 米。数字化改造之后，供电系统、避雷系统达到观测技术要求。

图2　观测井基本情况Fig.2 Basic situation of observation wells

2 区域地质及水文地质条件

该井所处构造部位为北洋河－岫岩构造、岫岩镇偏岭构造结点附近，位于岫岩县内次级构造大洋河断裂西侧。在观测井西部100米处，有一条季节性的小河沟，北部2000～3000米处，有一条大河即大洋河。北部到大洋河一带为地下水补给源，观测井地表为第四纪，下部为古生代。水位埋深0～2米左右，为静水位观测井。井口水温9℃左右，100米深处为15℃左右。改造后水位埋深0～2.0米左右，地热探头下井深180米，水温在20.5℃左右。

3 资料分析

3.1 岫1井水温的正常动态特征分析

多年的观测结果表明，在正常情况下，岫1井水温背景值稳定，日变化幅度一般在0.0001℃之内，年稳定性一般在0.01℃，绝对精度在±0.05℃。水温的正常动态，可分为多年趁势动态、年动态和月动态3个不同的层次，本文分别予以分析，以求得无强震活动与无强干扰时段不同频带的井水温度变化的规律。

水温的多年趋势动态、年动态均是以日均值为基础建立的。岫1井的水温多年趋势动态、年动态，（改造前多年趋势动态为下降型，（图3），自2004年“九五”数字化改造之后一直呈平稳趋势（图4，本图曲线有5次较大波动，已做说明），年变幅为0.002～0.004oC。

图3　岫1井水温日值数据变化曲线图Fig.3 Water temperature data curve of No.1 well in Xiuyan

图4　岫1井水温日值数据变化曲线图Fig.4 Water temperature data curve of No.1 well in Xiuyan

3.2 对营口市盖州市M4.3级地震前日均值资料的分析

图5是岫1井水温日均值曲线。由日均值曲线可以看出，自2015年7月12日开始，水温开始打破相对高值波动，开始下降，最低降到20.5077oC。由此判定，在2015年8月4日12时25分27秒，辽宁省营口市盖州市（北纬40.5o，东经122.4o）M4.3级地震前，岫1井水温测项出现了显著的异常变化。该异常变化过程为：震前，7月12日开始岫1井水温数据出现测值突降现象，7月15日降到最低20.5077oC，之后数据呈缓慢攀升，4日（地震当天）数据测值20.5083oC，在上升区内发生地震（图5）。

通过对水温2014年1月1日至2015年8月10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，异常点出现在地震的前20天。

图5　岫1井水温日均值曲线图Fig.5 Daily mean value of water temperature of No.1 well in Xiuyan

图6　岫1井水温日均值曲线图Fig.6 Daily mean value of water temperature of No.1 well in Xiuyan

3.3 同以往震例对比分析

对岫1井水温自2013年10月上升后发生在营口盖州及周边ML3级以上地震进行统计，统计时间段在（2013年10月～2015年9月）结果发现在此段时间内共发生ML3级以上地震11次（表3），显著震群活动两次，分别是2015年3月10日至3月23日营口市盖州市出现震群活动，岫岩台记录地震8次，最大3月22日ML3.0级；2015年8月19日至8月29日，营口市盖州市出现震群活动，岫岩台记录地震9次，最大8月20日ML3.3级地震。

图5～图16对岫1井水温自2013年10月上升后发生在营口盖州及周边ML3级以上地震进行分析如下：

2014年2月11日辽宁盖州ML3.6级地震前数据分析。在地震前7天（即2014年2月4日）开始，水温打破趋势性下降状态，迅速上升，比异常前上升了2.4 ‰oC（图6）。异常显著，信度较高，异常性质为短临异常。

2014年2月24日辽宁营口ML3.6级地震前数据分析。在地震前20天（即2014年2月4日）开始，水温打破趋势性下降状态，迅速上升，比异常前上升了2.3 ‰oC（图7）。异常显著，信度较高，异常性质为短临异常。

2014年3月26日辽宁营口ML3.7级地震前数据分析。在地震前16天（即2014年3月10日）开始，水温打破趋势性下降状态，迅速上升，比异常前上升了1.7‰oC（图8）。异常显著，信度较高，异常性质为短临异常。

图7　岫1井水温日均值曲线图Fig.7 Daily mean value of water temperature of No.1 Well in Xiuyan

图8　岫1井水温日值数据变化曲线图Fig.8 Water temperature data curve of No.1 Well in Xiuyan

2014年4月18日辽宁盖州ML3.7级地震前数据分析。在地震前18天（即2014年3月31日）开始，水温打破趋势性下降状态，迅速上升，比异常前上升了1.8‰oC（图9）。异常显著，信度较高，异常性质为短临异常。

2014年5月27日吉林前郭ML4.1级地震前数据分析。在地震前14天（即2014年5月13日）开始，水温打破趋势性下降状态，迅速上升，在相对高值段发生地震，比异常前上升了1.9 ‰oC（图10）。异常显著，信度较高，异常性质为短临异常。

图9　岫1井水温日值数据变化曲线图Fig.9 Water temperature data curve of No.1 Well in Xiuyan

图10　岫1井水温日值数据变化曲线图Fig.10 Water temperature data curve of No.1 Well in Xiuyan

2014年6月26日辽宁盖州ML4.1级地震前数据分析。在地震前15 天（即2014年6月11日）开始，水温打破趋势性下降状态，迅速上升，比异常前上升了1.2 ‰oC（图11）。异常显著，信度较高，异常性质为短临异常。

2014年8月22日辽宁盖州ML4.3级地震前数据分析。在地震前12 天（即2014年8月10日）开始，水温打破趋势性下降状态，迅速上升，比异常前上升了1.6 ‰ C（图12）。异常显著，信度较高，异常性质为短临异常。

2015年2月9日吉林乾安M4.3级地震前数据分析。在地震前26 天（即2015年1月16日）开始，水温打破趋势性下降状态，迅速上升，比异常前上升了0.5 ‰oC（图13）。异常显著，信度较高，异常性质为短临异常。

2015年3月10日至3月23日营口市盖州市震群活动地震前数据分析。在地震前14天（即2015年2月26日）开始，地热打破相对高值波动状态，迅速下降，到2月26日达到20.5077oC，水温打破趋势性下降状态，迅速上升，比异常前上升了4.1 ‰oC（图14）。异常显著，信度较高，异常性质为短临异常。

2015年8月19日至8月29日，营口市盖州市出现震群活动，在地震前14天（即2015年8月5日）开始，水温在相对高值上升的背景下缓慢下降，最低点值20.5072oC，水温打破趋势性下降状态，迅速上升，比异常前上升了2.4 ‰oC。（图15）。异常也较显著，与地震的对应关系也较好。地震发生后上升。

图11　岫1井水温日值数据变化曲线图Fig.11 Water temperature data curve of No.1 Well in Xiuyan

图12　岫1井水温日值数据变化曲线图Fig.12 Water temperature data curve of No.1 Well in Xiuyan

图13　岫1井水温日均值曲线图Fig.13 Daily mean value of water temperature of No.1 Well in Xiuyan

图14　岫1井水温日均值曲线图Fig.14 Daily mean value of water temperature of No.1 Well in Xiuyan

1999年11月29日辽宁岫岩MS5.6级地震前数据分析。在地震前3 天（即1999年11月26日）开始，水温打破趋势性下降状态，迅速上升，比异常前上升了6.8‰oC。（图16）。异常显著，信度较高，异常性质为短临异常。虽然异常属性为场兆，但异常与地震的对应关系较为明确。

2008年5月12日四川汶川MS8.0级地震前数据分析。在地震前水温趋势下降，在地震前16天（即2008年4月26日）开始，水温打破趋势性下降状态，迅速突升，比异常前上升了8.1 ‰oC，是正常日变幅的10倍（图17）。异常显著，信度较高，异常性质为短临异常。虽然异常属性为场兆，但异常与地震的对应关系较为明确。

图15　岫1井水温日均值曲线图Fig.15 Daily mean value of water temperature of No.1 Well in Xiuyan

图16　岫1井水温日值数据变化曲线图Fig.16 Water temperature data curve of No.1 Well in Xiuyan

图17　岫1井水温日值数据变化曲线图Fig.17 Water temperature data curve of No.1 Well in Xiuyan

13次地震发生在营口市盖州市9次，吉林2次，其它2次。13次地震异常出现距地震发生7—26 天左右，虽然震中距不一，但异常表现形态相似，对应地震效果明显，同为突升型，震前背景值稳定，异常清晰、可辨，信度较高。2015年9月水温测值上升与8月下旬岫岩地区强降水达66mm有关。表3列举出13次地震前异常与地震三要素之间的关系。

4 结论

综合分析，可得出以下几点认识：

（1）岫1井水温多年的年动态以缓降与平稳为特征，这样的正常动态有利于地震前兆的识别；

（2）岫1井水温异常对应13次地震，异常形态表现出临震上升型异常动态特征。异常形态分为上升期和高值平稳期，震前水温上升，震后水温数据高值波动，异常出现在震前7-26天。统计发现岫1井水温异常对应营口市盖州市地震活动明显。

（3）岫1井水温在2013年9月出现水温测值升高异常，2013年10月上升异常结束后，至今数据仍处于稳定状态，变幅在正常范围内。现已持续23个月，营口市盖州市M4.3级地震发生在岫1井水温高值波动稳定状态中的下降上升段，水温上升异常幅度较大是否映震中等强度或更大地震有待进一步验证，做好跟踪监测工作，是当前和今后的重要工作。对1999年11月29日岫岩5.6级地震， 2008年5月12日四川汶川MS8.9级地震进行分析，充分验证了岫1井水温对辽南老震区地震有较好的反应，对应上千公里的远震效果显著，对震情跟踪分析研究有重大意义。

表3　岫1井水温异常（上升型）对应地震一览表

参考文献：

［1］孙文福，焦明若.1999年岫岩5.6级地震序列活动跟踪研究［J］.东北地震研究，2001，17（2）.

［2］周峥嵘，林树，林世敏.福州3.8级地震震群与福州地区地震活动性分析［J］.东北地震研究，2000，16 （1）.

GAIZHOU CITY YINGKOU M4.3 XIU 1 WELL WATER， BEFORE THE EARTHQUAKE ANOMALY ANALYSIS

WANG Feng-qin ，WANG Jiu-ming ，BAI Ming-chong，SHEN Yuan-hong，WANG Bo
（Xiuyan Seismological Bureau， Liaoning Xiuyan 114300，China）

Abstract：Xiu 1 well water temperature on January 1， 1997 to September 15， 2015， the paper analyses the data， found on August 4， 2015， Yingkou M4.3， gaizhou has a significant anomaly before the earthquake.Comprehensive analysis， Xiu 1， temperature short-term precursory anomalies and anomalies，similar to the previous example.

Key words：No.1 well in Xiuyan； water temperature anomalies； earthquake

中图分类号：P315

文献标志码：A

DOI:10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.02.011

文章编号：1674-8565（2016）02-0065-07

收稿日期：2015-12-26

修订日期：2016-04-25

作者简介：王凤琴（1976-），女，辽宁省岫岩县人，工程师，现主要从事地震监测和震害防御工作。E-mail： xydzj2008@126.com