中国大陆地震地下水观测井对大地震的响应.pdf

1、利用中国大陆地震地下水观测网的长期观测资料,本文研究了2004年苏门答腊9.0级和2008年汶川8.0级两次特大地震所引起的承压井水位变化。
　　 地下水变化究竟反映的是什么物理量?这是一个很重要的问题,同时也是一个很复杂的问题,因为影响地下水变化的因素有很多。对于承压固结含水层系统的井孔来说,情况可以稍做些简化,孔隙弹性力学可以较好地解释地下水水位的变化。特别是地下水在地震波短期作用下,可以用孔隙弹性力学中的不排水概念来描述地

2、下水的变化,这时地震造成的地下水水位变化反映的是井所在处岩石的体积应变变化。在这种特定的条件下,地下水变化有了明确的物理内涵,这正是研究大地震引起地下水变化的科学意义。
　　 论文对比了地震造成的阜新台钻孔体积应变和同钻孔内水位变化的观测资料,利用调和分析扣除了气压和潮汐影响以后的水位变化与体积应变变化呈现出极好的线性相关(相关系数达到99％以上),用观测资料说明了地震造成的水位变化和体积应变变化的对应关系。利用水位观测数据中的

3、潮汐信息计算了井孔对应变变化的敏感度。利用该敏感度计算了地震引起的水位变化所代表的应变量,并与地震引起的钻孔体积应变变化进行比较,结果发现两者处于同一个量级。这个事实说明地震引起的水位变化本质是地震引起的岩石介质的应变变化。
　　 论文接着分析了地震引起水位变化幅度的空间分布特征。利用水位观测数据中的潮汐信息计算了地震引起的水位变化所代表的应变量,结果表明,无论是苏门答腊地震还是汶川地震引起的水位变化幅度,在空间上都分布不均,且

4、变化幅度不随震中距增加而简单地衰减。这个特征也得到了汶川地震引起的钻孔体积应变变化结果的支持。众所周之,地震仪测量的地面质点的位移、速度和加速度,随震中距离的增加,这些运动学参数会逐渐减少。与此不同,地震造成的地下水变化反映的是岩石的体积应变变化,在刚性地块内,体积应变变化很小,在地块之间的断裂带,体积应变变化却会很大,并不一定会随距离增大而减小。地下水变化的这一特点,在活动地块的划分和断裂带的研究中有着潜在的应用,这是本文结果的一个可