地震地下流体实时监测与地震预测论述

施建明

（云南省地震局元谋地震台，云南 元谋651300）

1 引言

地球的地壳运动十分频繁，并且岩层内部含有非常多的物质，也就是地下流体，包括水、汽、油等。地震实则就是地壳运动产生碰撞的剧烈反应，会对地下流体产生很大影响，因此通过对地下流体进行监测可以有效地实现地震预测，及时警报地震信息，给予群众更多的时间避难，从而降低地震带来的负面影响。地震问题会给社会、家庭带来巨大损失，几十年来，我国地震局不断加强地下流体监测工作，通过对地下流体物理性质、化学性质、动态性特征展开监测，实现地震预报。地壳中的地下流体十分活跃，根据地下流体的性质可以判定岩体的物理状况，还可以实现变化与物质迁移的目的。

2 地震地下流体实时监测发展现状

2.1 观测台网

我国早在20世纪70年代末就已经开始建设水位台网，主要是由国家专业井网、地方群检测性井网构成。我国各个省市区都有井分布，覆盖了全国35%以上的国土面积。根据地壳板块分布情况，在国土内地震活跃带、断裂带等均要设置井网。井网井孔的50%与断裂带及其端点部位连接【1】。在含水层监控中，井网井孔的观测具有很强的封闭性能，因此不会受到外部环境的影响，信息传递更加及时也更加稳定。大部分井网观测含水层承压都是96.8%，井网孔径约为200mm，除了特殊地段，其余过水段都是采用裸孔。

2.2 观测项目

地震地下流体实时监测内容非常多，并且每个项目参数都是重要的地震预测值，主要参数包括地下流体物理动态、化学动态、地热动态、断层土壤气动态、油气井动态。

1）物理动态。主要有油气水压力、地下水位、井流量、气压、水文等。

2）化学动态。主要有水质、气体、辅助观测、其他观测等。

3）地热观测。主要包括深井温度、浅层温度、泉水温度、地表温度等。

4）断层气观测。主要有氮气、氧气、二氧化碳、甲烷、氢气、氦气等。

5）油气井动态观测。主要包括产油量、产气量、油气比、含水量、关井压力等。

3 地震地下流体实时监测技术分析

3.1 水位观测仪

在地震地下流体物理动态监测中，水文观测仪的应用十分广泛，可以细分为：机械式、机电式、电子式等。目前所采用的地下流体水位动态监测设施多数都是国内自主研发、生产的设备，在跟踪流速、水位分辨率等方面都非常好，但偶尔也存在走时误差问题【2】。

3.2 流量观测仪

目前，地震台主要使用的流量观测仪有很多种，包括CWD-40型、TDL-M型、CZ-1002型和XSF-4型。

3.3 放射性氡测量仪

在地震地下流体水化学观测当中，氡是重点观测对象之一，国内共设置了700余座氡观测台，目前主要使用的观测设备有FD-125型和FD-105型，为人工测量并读数。主要使用的自动化记录观测氡仪器包括LN-3综合型、FD-128型、JZD-1自动型和SD-1双道自动型。

3.4 水质成分观测

主流的水质成分观测方法主要有化学分析法、室内测定法，目前主要使用的仪器有721型分光光度计和DDS-11A型。

3.5 温度传感器

常见的温度传感器主要包括金属电阻温度计、石英温度传感器。金属电阻型在使用中稳定性更好，该设备主要是用于地震洞体气温检测，因此量程小。石英温度传感器主要借助石英晶体谐振频率，随着温度变化会改变自身的特性，从而实现温度测量。石英具有较高的灵敏度和较强的稳定性，所以重复性使用价值更高。

4 地震地下流体实时监测与地震预测的发展

近年来，地震台不断借助新技术改善地震地下流体监测系统，旨在短时间内完成地下水物理动态、化学动态、地热千兆、断层气的数据检测，更好地为地震地下流体检测提供有效、及时的数据支持，提升监测数据的可靠性、稳定性。并且要明确重点监视区域，完善地下流体实时检测体系【3】，为后续地下流体研究工作提供技术支撑。今后还要持续优化地下流体实时监测技术，主要发展目标如下。

4.1 构建多层次地下流体实时监测体系

地下流体监测作为一项十分复杂的工作，同时也是一个整体性系统工作，需要采用多种方法、多个项目进行优化调节，以综合性观测为主，这样除了可以提高单井使用率，还可以提高地下流体监测、预警效能。进一步发挥地下流体观测台的效益，从单一化观测逐渐向综合化观测方向发展，并参与到地震预警多领域、多科学的实验任务【4】。还需要进一步加强传输台体系建设工作。通过地下流体预测信息，在短临预报中具有非常大的优势，在地震案例研究中也可以证实这一点，但真正有借鉴价值的资料较少，这是由于观测资料在传递、产出、使用当中所需时间周期很长。因此，在日后工作中要进一步完善区域性传输台建设工作，进一步发挥地震检测信息的使用价值。

4.2 完善地震观测网，提高信息捕捉率

虽然我国对地震地下流体科学有一定累计，建设了地下流体观测的地球物理场、化学场的地震观测网和地震预测体系，但想要获取更加详细的物理过程、地球结构信息，依然缺乏大量、高质量的数据支撑，对一些基本科学问题认知不清。所以进一步完善、发展地下流体观测网是一项长期的基础工作。

地震监测预测实践工作需要从多个方面着手，大体上包括技术、理论2方面，再加上新型计算机信息技术的支持，地震地下流体观测技术发展空间也非常大。如今，日本、美国、中亚各国都建设了地震预测实验室，展开了地下流体检测工作。实验室布网都是以地震前兆为检测目标，虽然至今并没有很多的成功试验成果，但在布网方面的经验可以用作参考。全面加强观测网体系完善工作，旨在提升观测网对地震危害的评估能力，对于可能产生地震的地点、强度、类型等做出精准判断，还要对地震孕育过程展开前兆场、演化改变等做出精准检测【5】。

5 结语

综上所述，地震作用下地下水流体会产生多种变化，因此实时监测地下流体是地震预警的重要一环。近些年我国地震发生频繁，地下流体实时监测技术在长期发展中虽然取得了巨大成就，地下流体监测能力、技术水平也十分突出，但依然存在不足，地震预测、预报实时性有待进一步加强。这就需要针对地下流体现状，构建多层次地下流体实时监测体系，完善地震观测网，拓展实时监测功能，提高监测精准性，为后续地震预测、警报提供信息支持。