中國大陸地震地下水觀測井對大地震的響應(yīng).pdf

1、利用中國大陸地震地下水觀測網(wǎng)的長期觀測資料,本文研究了2004年蘇門答臘9.0級和2008年汶川8.0級兩次特大地震所引起的承壓井水位變化。
　　 地下水變化究竟反映的是什么物理量?這是一個很重要的問題,同時也是一個很復(fù)雜的問題,因為影響地下水變化的因素有很多。對于承壓固結(jié)含水層系統(tǒng)的井孔來說,情況可以稍做些簡化,孔隙彈性力學(xué)可以較好地解釋地下水水位的變化。特別是地下水在地震波短期作用下,可以用孔隙彈性力學(xué)中的不排水概念來描述地

2、下水的變化,這時地震造成的地下水水位變化反映的是井所在處巖石的體積應(yīng)變變化。在這種特定的條件下,地下水變化有了明確的物理內(nèi)涵,這正是研究大地震引起地下水變化的科學(xué)意義。
　　 論文對比了地震造成的阜新臺鉆孔體積應(yīng)變和同鉆孔內(nèi)水位變化的觀測資料,利用調(diào)和分析扣除了氣壓和潮汐影響以后的水位變化與體積應(yīng)變變化呈現(xiàn)出極好的線性相關(guān)(相關(guān)系數(shù)達到99％以上),用觀測資料說明了地震造成的水位變化和體積應(yīng)變變化的對應(yīng)關(guān)系。利用水位觀測數(shù)據(jù)中的

3、潮汐信息計算了井孔對應(yīng)變變化的敏感度。利用該敏感度計算了地震引起的水位變化所代表的應(yīng)變量,并與地震引起的鉆孔體積應(yīng)變變化進行比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者處于同一個量級。這個事實說明地震引起的水位變化本質(zhì)是地震引起的巖石介質(zhì)的應(yīng)變變化。
　　 論文接著分析了地震引起水位變化幅度的空間分布特征。利用水位觀測數(shù)據(jù)中的潮汐信息計算了地震引起的水位變化所代表的應(yīng)變量,結(jié)果表明,無論是蘇門答臘地震還是汶川地震引起的水位變化幅度,在空間上都分布不均,且

4、變化幅度不隨震中距增加而簡單地衰減。這個特征也得到了汶川地震引起的鉆孔體積應(yīng)變變化結(jié)果的支持。眾所周之,地震儀測量的地面質(zhì)點的位移、速度和加速度,隨震中距離的增加,這些運動學(xué)參數(shù)會逐漸減少。與此不同,地震造成的地下水變化反映的是巖石的體積應(yīng)變變化,在剛性地塊內(nèi),體積應(yīng)變變化很小,在地塊之間的斷裂帶,體積應(yīng)變變化卻會很大,并不一定會隨距離增大而減小。地下水變化的這一特點,在活動地塊的劃分和斷裂帶的研究中有著潛在的應(yīng)用,這是本文結(jié)果的一個可