夏墊斷裂帶地震地下流體的同震響應分析

賀北芳 栗寧 趙瑞

摘要：文章對夏墊斷裂帶的情況進行了簡單概述，并選取夏墊斷裂帶兩端的西集井以及趙各莊井作為觀測井，從響應地震次數與分布特征、同震響應形態特征、同震響應幅度特征、同震響應時間特征這幾方面入手，對夏墊斷裂帶地震地下流體的同震響應展開分析。

關鍵詞：夏墊斷裂帶;地震;地下流體;同震響應

引言：斷裂帶主要指由主斷層面及其兩側破碎巖塊以及若干次級斷層或破裂面組成的地帶。依托對斷裂帶區域內含水層地下流體的水位與水溫同震效應展開分析，能夠了解在地殼運動條件下地下介質應變、孔隙壓變化特征等，實現對地下介質動力學過程的準確探析。

一、夏墊斷裂帶的概述

在我國的華北平原地區北部，存在著一個東南盤下降、西北盤上升正斷性質兼具右旋走滑分量的斷裂帶，即夏墊斷裂帶。對于該斷裂帶而言，其全長約為45千米，傾角維持在50°-75°的范疇內，新生代斷距最大值在3-4千米的范圍內。結合人工槽可以了解到，夏墊斷裂帶上盤主要包含著粉砂、黏土等土質，并零星存在少量鈣質結合;夏墊斷裂帶下盤主要包含著亞砂土、粉砂、黏土等土質。

在本次研究中，主要選取夏墊斷裂帶兩端的西集井以及趙各莊井展開分析。其中，西集井的海拔約為15米，井的深度達到793.1米，位于夏墊斷裂帶的南端東側2千米位置。在西集井周邊，能夠獲取到第四紀覆蓋物。趙各莊井的海拔約為26.2米，井的深度達到556.26米。在趙各莊周邊，可以在地表獲取到第四系松散沉積物，觀測層的巖性為薊縣系砂石、礫石混粘砂、第四系卵石[1];對觀測含水層進行細化分析能夠了解到，上層冷水的深度維持在182.1-254米的范圍內，熱水存在于555.8米以下。實踐中，主要對這兩井進行長時間觀測，獲取觀測數據。

二、地震地下流體的同震響應分析

（一）響應地震次數與分布特征

在長時間的觀測過程中，獲取到的觀測井地震次數、響應次數如下所示：第一，西集井。選取固定時間段對該觀測井的靜水位進行觀測，在震級為4-4.9時，發震次數為0，響應次數為0;在震級為5-5.9時，發震次數為30，響應次數為0;在震級6-6.9時，發震次數為125，響應次數為0;在震級為7-7.9時，發震次數為26，響應次數為11;在震級不低于8時，發震次數為5，響應次數為5。于固定時間段對該觀測井的水溫進行觀測，在震級為4-4.9時，發震次數為0，響應次數為0;在震級為5-5.9時，發震次數為30，響應次數為0;在震級6-6.9時，發震次數為125，響應次數為0;在震級為7-7.9時，發震次數為26，響應次數為0;在震級不低于8時，發震次數為5，響應次數為0。

第二，趙各莊井。選取固定時間段對該觀測井的靜水位進行觀測，在震級為4-4.9時，發震次數為2，響應次數為0;在震級為5-5.9時，發震次數為182，響應次數為0;在震級6-6.9時，發震次數為542，響應次數為6;在震級為7-7.9時，發震次數為91，響應次數為13;在震級不低于8時，發震次數為12，響應次數為4。于固定時間段對該觀測井的水溫進行觀測，在震級為4-4.9時，發震次數為1，響應次數為0;在震級為5-5.9時，發震次數為126，響應次數為0;在震級6-6.9時，發震次數為385，響應次數為0;在震級為7-7.9時，發震次數為72，響應次數為0;在震級不低于8時，發震次數為9，響應次數為1。

綜合上述觀測結果數據能夠了解到，在地震條件下，西集井、趙各莊井均有著明顯響應，相比較而言，水位測項的響應更為顯著;在震級固定的條件下，水位對于地震的響應能力高于水溫;在西集井端，具備同震響應特征的地震震級主要集中在7級以上;而在趙各莊井端，具備同震響應特征的地震震級主要集中在7-7.9級的范圍內。

（二）同震響應形態特征

對于地下流體而言，其同震響應的曲線變化形態一般可以劃分為階變型、脈沖型、振蕩型以及兩者之間的復合形態等等。實踐中，為了實現對同震響應形態特征的確定，需要依托水文原始形態、水位的繪制完成[2]。本次研究的結果表明，在夏墊斷裂帶區域，西集井的水位同震響應形態主要有兩種，即振蕩-脈沖型以及振蕩型;趙各莊井的水位同震響應形態主要有三種，即脈沖型、振蕩型、振蕩-脈沖型。

（三）同震響應幅度特征

在夏墊斷裂帶中，西集井與趙各莊井的水位對于各地震的響應幅度呈現出差異性水平，且持續的時間長度也不盡相同。測量結果表明。在西集井端，水位響應變化幅度始終維持在0.8-70.8毫米的范圍內，變化幅度更多集中于14毫米;在地震級別為7.4級、8.2級、8.5級以及8.1級的條件下，變化幅度達到14毫米以上，同時，這些震級條件下所對應的震中距為3366千米、3152千米、4750千米以及4929千米。在趙各莊井端，水位響應變化幅度始終維持在3-770毫米的范圍內，變化幅度更多集中于62毫米;在地震級別為8級、8.4級、8.8級以及8.2級的條件下，變化幅度達到62毫米以上，同時，這些震級條件下所對應的震中距為1590千米、4690千米、4633千米以及2241千米。綜合上述結果能夠了解到，相比于西集井端，趙各莊井端的異常響應幅度呈現出較高水平，且兩井端的異常響應幅度并不受到震中距、震級的限制。

（四）同震響應時間特征

對西集井端、趙各莊井端的同震相應起始、結束時間展開統計分析能夠了解到，相比于地震發生時間，兩井端的異常響應時間均保持在較晚水平，換言之，異常響應時間存在滯后性。在此基礎上，對兩井端的異常響應時間特征進行對比分析可以得出，相比于西集井，趙各莊井端的相應時間更長;當地震的震中距較小時，兩井端的異常響應時間均表現為較短水平，而當地震的震中距較大時，趙各莊井端的響應時間更長。

總結：綜上所述，選取夏墊斷裂帶兩端的西集井以及趙各莊井展開觀測分析，結果表明：在震級固定的條件下，夏墊斷裂帶兩端觀測井區域的水位對于地震的響應能力高于水溫;相比于西集井端，趙各莊井端的異常響應幅度呈現出較高水平，且兩井端的異常響應幅度并不受到震中距、震級的限制;相比于地震發生時間，兩井端的異常響應時間均保持在較晚水平，且趙各莊井端的響應時間更長。

參考文獻：

[1]薛紅盼，張樂，陸麗娜，等.夏墊斷裂帶地震地下流體的同震響應研究[J].地震，2020，40（01）：184-202.

[2]王海燕，李彤霞，王喜龍，等.遼寧地區地震地下流體觀測臺網發展、評價與展望[J].防災減災學報，2019，35（S1）：8-12.

1作：賀北芳，女，1973年9月，湖北鐘祥市，漢族，本科，工程師，地震監測與預報分析。

2作：栗寧，男，1986年02月，河南開封市，工程師，地震監測與預報分析

3作：趙瑞，男，1985年11月，湖北襄陽市，工程師，地震監測與預報分析