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甘肃景泰MS4.7地震前芦阳水温异常分析*

更新时间:2009-03-28

引言

2014年11月15日07时03分15秒,在甘肃省景泰县发生了MS4.7地震。震中位于(37.1°N,103.7°E);震源深度为 10 km;宏观震中位于景泰县寺滩乡新东湾村。

地下流体观测是揭示地壳介质对应力-应变过程响应最有效和直接的手段之一[1]。我国的水温观测经过了30年的发展,水温观测探头的分辨率达到0.000 1℃,因此,通过观测能反映地壳热状态的井水温度或井孔围岩温度,有可能捕捉到地震前地壳热状态异常变化信息,从而进行地震监测预报的探索[2-3]。研究表明,水温是一个有效、敏感的前兆手段[4]。景泰MS4.7地震发生前芦阳水温出现了明显的异常变化,芦阳井位于震中东南方向,观测井距震中41 km。因此,研究芦阳井水温观测资料及特点,分析归纳地震前兆特征,对于发现类似的短临异常有一定的意义。本文对芦阳井水温进行数据分析,排除可能的干扰因素,并对景泰MS4.7地震前芦阳井水温异常变化进行归纳分析,以便今后用于跟踪分析工作。

我国虽也有相应的举报制度,但仍有待改进和完善。首先要建立专门受理举报案件的机构,要有固定的人员组成。对举报人的信息要严格保密,对于泄露举报人和举报线索的人员要给予纪律处分,严重的要追究其刑事责任。另外,对于提供真实线索的举报人,要给予高额的物质奖励,提高举报人举报商业贿赂行为的积极性。这些做法不仅能提高举报人举报商业贿赂的积极性,也能对商业贿赂的实施者起到威慑的作用,一定程度上减少商业贿赂的发生。

1 芦阳观测井概况

甘肃天祝地震前兆台阵(以下简称天祝台阵)是“十五”期间建立的甘肃省防震减灾技术系统的重要组成部分,进行综合性前兆观测,是进行地震科学探索的小型前兆台网,为地震前兆现象探索、地震前兆机理研究、地震预测预报方法研究以及地球科学研究积累了丰富的观测资料。芦阳观测井属天祝台阵,该井位于景泰县芦阳镇以南米家山北麓的沈家庄盆地,为一断陷盆地,北为第三系丘陵,东为杨凹山、西为马仙、南北有断层发育。盆地海拔1 678—1 850 m,地势南高北低,东高西低,在地貌上构成山前倾斜台地。盆地内第四系厚达180 m,基底为第三系砂质泥岩、砂岩,图1为地质构造图。芦阳观测井井孔位置与景泰地震震中位置均位于同一断层上,且距离较近,根据断层的性质、观测井与震中间断层破碎带的存在为地下水、地温、水化成分在整个断层带上的传播提供了有利条件,进而表现出沿断层带温泉、地热异常呈带状分布,断层带上区域地温特征与区域地质活动性及活动时期密切相关的特征。区内年降水量约250 mm,气候属温带干旱半干旱气候。芦阳钻孔深度194.2 m,井口水位35 m,进行1项水位和3项水温观测,其中水温探头距井口分别为50 m、110 m和190 m,在下文中分别用上层水温、中层水温和下层水温表示。本文以中层水温观测资料为主进行分析。图2为观测井柱状图。

  

图1 芦阳井地质构造图

2 资料选取与水温动态分析

地震地下水温年或多年正常动态类型大体上可分为4种基本类型:上升型、下降型、平稳型、起伏型[5-6]。水温趋势上升或下降型最常见[7],起伏型多与降雨渗入补给或地表水体的渗入补给有关。

芦阳水温仪器工作稳定,产出数据连续、可靠,2014年仪器故障引起的干扰因素比较清楚,能对其进行人为校正,基本对观测资料分析没有产生不良影响。本文选取2011—2014年的观测数据进行干扰及异常分析。为了更好地分析芦阳水温,我们还将同井中的水位观测一并分析。从芦阳井水温和水位多年日值曲线可以看出,芦阳水温属于年正常动态下降型(图3a),芦阳静水位资料年变规律明显,芦阳水位多年动态呈趋势下降(图3b)。

  

图2 芦阳井孔柱状图

应力强度因子K是关于结构几何、裂纹尺寸和外加载荷的函数,K表征裂纹尖端受到的载荷及变形的情况,能够有效表示裂纹扩展的趋势与裂纹扩展的动力。因此本文着重研究结构损伤的尖端应力强度因子,并以此量化修复效果。

同时通过查阅观测日志、工作日志、相关的气象三要素观测资料,特别是,对此次地震发生时段的观测日志和工作日志进行了详细的调阅,并未发现仪器故障、人为或环境变化引起的干扰。需要说明的是,芦阳测点由于仪器故障,2014年8—9月临时停测,10月12日恢复观测,恢复观测后观测资料变化稳定。同时对观测环境进行了调查,认为资料异常时段,观测环境无明显变化。

本研究根据感知价值理论的相关文献,在以前研究者采用的调查问卷基础上结合无现金支付自身的特征,归纳消费者使用无现金支付的影响因素,选择合适的变量作为问卷设计的依据,最后形成了消费者无现金支付使用意愿影响因素量表。量表的所有题项均采用Likert 5级量表,用1-5表示不同意到非常同意5个选项。

  

图3 芦阳水温、水位观测数据日均值年动态曲线

 

表1 2013年芦阳水温观测资料月均值及均方差

  

月份 上层水温(50 m) 中层水温(110 m)16.001 0.001 180 2 11.950 0.000 800 13.713 0.000 979 16.003 0.000 865 3 11.949 0.000 596 13.709 0.001 100 16.007 0.001 240 4 11.949 0.000 555 13.707 0.000 950 16.007 0.000 648 5 11.951 0.000 800 13.705 0.000 861 16.008 0.000 728 6 11.954 0.000 219 13.704 0.000 890 16.008 0.000 772 7 11.961 0.001 540 13.704 0.000 742 16.009 0.001 390 8 11.963 0.000 514 13.704 0.000 579 16.012 0.001 580 9 11.962 0.000 922 13.703 0.000 608 16.018 0.001 640 10 11.959 0.000 841 13.702 0.000 727 16.024 0.001 410 11 11.959 0.000 922 13.702 0.000 638 16.027 0.000 368 12 11.962 0.001 000 13.702 0.000 801 16.030 0.000 586下层水温(190 m)月均值/℃ 均方差 月均值/℃ 均方差 月均值/℃ 均方差1 11.951 0.001 04013.715 0.001 200

3 异常分析

3.1 干扰异常分析

地震地下流体观测以捕捉地震异常为主要目的,然而,地下流体观测在观测我们所想要的地震异常信息的同时,也能观测到与地震无关的信息,我们通常称为干扰因素[9],它既不属于正常观测动态,也不属于前兆异常,而是对地震异常信息的干扰,因此,为了提取地震异常,排除非地震因素引起的异常变化就显得尤为重要。

⑥关于“Fortuna”,20世纪上半叶已有不少学术论著梳理了其形象来源,主要有Howard Rollin Patch,The Tradition of the Goddess Fortuna in Medieval Philosophy and Literature,Northampton,1922;Fortuna in Old French Literature,Northampton,1923;The Goddess Fortuna in Mediaeval Literature,Cambridge,1927等著述。

芦阳台由于仪器故障,2014年8—9月临时停测,10月12日恢复观测以来,经过对2014年10—11月的观测数据进行分析,认为芦阳井水温在景泰4.7级地震前观测资料异常明显(图6a和图6b)。从图中可以明显看出,芦阳井水温在2014年11月5—14日出现两次明显的震荡下降上升异常,峰值与正常值相差0.046℃,震荡周期为10天左右,地震后资料恢复正常,芦阳井上层水水温与中层水温观测曲线形态基本一致,而下层水温异常不明显(图6c)。同时对观测环境进行了调查,认为资料异常时段观测环境无明显变化。已有的研究表明,井泉水温异常的幅度有大有小,大者可达1.0℃以上,小者只有千分之几度[3],因已排除其他干扰因素导致水温下降的可能性,因此,可以根据水温下降幅度大小及与地震的对应关系来判断是否属于地震前兆异常[2]。景泰地震发生在2014年11月15日,水温异常与该地震具有良好的对应关系。

我国将水温观测用于地震预测研究已有30多年,大部分台站采用分辨率为0.000 1℃的石英温度计,通过高精度、高分辩率的水温仪器有可能记录到反映地壳内部热状态,从而捕捉到地震前地壳热状态异常变化的信息[3, 9]。不同区域的井水温在地震前的异常形态表现形式不同[1],有上升型异常、下降型异常、下降—保持低值—上升型异常、脉冲式异常等,甚至同一口流体井的水温观测在不同地震前的前兆异常特征也有不同[2]

水温月动态主要分析其在月尺度上是否存在有规律可循,将渐升、渐降、平稳视为有规律的变化,无规律起伏、阶变、脉冲视为无规律变化,这样有可能在有规律的曲线上识别出地震短期前兆异常[8]。对芦阳2011年以来的数据分析表明,芦阳的水温资料月动态规律清楚,3个测点均为平稳波动型。选取了无震年份且观测资料无明显干扰的2013年芦阳水温观测资料进行分析,分析表明,芦阳水温月动态清晰,均方差小,观测资料稳定(表1)。

水温日动态以时均值或分钟值分析,主要分析日变化规律及变化幅度。分析表明,芦阳水温日变幅较小,日变化幅度在0.02℃以内,相比较而言,上层日变化幅度较大,中层次之,下层最小。

  

图4 芦阳水温观测数据受观测系统影响分析

  

图5 兰州降水量与芦阳中层水温对比

3.2 地震异常分析

芦阳井区内年降水量约250 mm,气候属温带干旱半干旱气候,芦阳水温仪型号为SZW-1A,探头放置在井下110 m处。芦阳井水温日变形态属于随机波动型,平均日变化幅度为0.000 09℃,年变动态属于缓降型。由于芦阳无气象三要素辅助观测,我们通过查询景泰的历史天气,2014年10—11月只有10月18日有阵雨,11月1日小雪,其他天气情况均为晴朗。我们使用距芦阳较近的兰州的降雨量观测数据与芦阳水温变化对比分析,兰州每年5—10月降雨稍多,但是从图5可以看出,芦阳中层水温变化几乎不受降雨影响,因此,2014年11月异常变化受降水影响的可能性很小。

芦阳井水温观测自观测以来,除2011年6月供电切换出现台阶异常变化、2014年8—9月仪器故障造成观测数据缺测外(图4),资料选取期间仪器工作正常,仪器故障引起的干扰因素清楚,可排除仪器故障干扰。同时,观测井位于芦阳镇以南米家山北麓的盆地,观测井离居民生活地较远,不受居民生活、生产影响,可以排除人为干扰因素。

(2)宗教信仰与风俗习惯导致的文化冲突.宗教和信仰是处于文化最深层的东西,它凝聚着一个民族的历史和文化.不同的宗教代表不同的文化,有不同的倾向和禁忌,影响着各个国家人们认识事物、观察事物的观念和态度[4-5],也影响企业以及企业管理者对商机的把握、产品的销售等.不同国家的人们在观念、理念上的文化差异常常会使从事国际化经营的企业在经营过程中出现文化冲突,也使当地人很难容忍这类冲突,所以企业必须做好有效的管理.

  

图6 景泰4.7级地震前后芦阳水温观测曲线

王燕等[10]对甘肃地下流体观测与映震能力进行了研究,认为选取震中距小于700 km的8级地震,震中距小于500 km的7级地震,震中距小于400 km的6级地震,震中距小于300 km的5级地震作为研究对象较为合理。遵循这一思路,本文对2008—2014年甘肃周边发生的强震进行了筛选,所选出的地震目录及震中距参数等见表2。

 

表2 2008—2014年芦阳井水温异常对应地震统计

  

序号 发震时间 纬度/(°N)经度/(°E) 地点 MS震中距/km 异常描述 异常时间1 2008-03-30 38.0 102.0 甘肃肃南 5.0 218 上升—下降—平稳—上升—缓慢下降 2008-03-05—07 2 2008-05-12 31.0 103.4 四川汶川 8.0 676 突跳下降—缓慢下降—缓慢上升 2008-04-27—28 3 2013-07-22 34.5 104.2甘肃岷县 6.6 284 无 无4 2013-09-20 37.7 101.5 甘肃肃南 5.1 246 缓慢下降—突降—缓慢上升 2013-08-25—28

研究表明,除本文研究的景泰MS4.7地震外,在2008年3月30日甘肃肃南MS5.0、2008年5月12日四川汶川MS8.0、2013年9月20日甘肃肃南MS5.1地震前芦阳水温出现了不同程度的短临异常。2008年肃南MS5.0地震前25天开始出现异常,异常持续3天,异常幅度0.067℃;2008年汶川MS8.0地震前15天开始出现异常,异常持续2天,异常幅度0.051℃;2013年肃南MS5.1地震前26天出现异常,异常持续4天,异常幅度0.022℃;2013年甘肃岷县MS6.6地震前异常不明显。通过几次震例认为,芦阳水温在一些中强地震前出现了一些异常。震中距、震级大小、异常持续时间、异常幅度大小之间并没有规律。由于震例及观测资料有限,揭示芦阳井水温映震机理,还需要进一步积累观测资料和总结。

4 认识与讨论

通过对芦阳井水温年动态、影响因素的分析,得到一些有实际意义的结果,作如下讨论。

(1)芦阳井水温多年变化趋势具有总体稳定但呈趋势性下降、干扰异常较少的特点。大多情况下比较稳定连续,可以直接使用,其余资料存在缺数、干扰等现象,经预处理后可用。

(2)芦阳井水温动态观测在景泰MS4.7地震前有明显的地震前兆异常变化。通过研究2008—2014年几次中强地震,表明芦阳井水温映震效果较好,但震中距、震级大小、异常持续时间、异常幅度大小之间并没有规律。由于震例较少,揭示芦阳井水温映震机理,还需要进一步积累观测资料和总结。

(3)芦阳井附近历史上曾经发生过10余次4.5级以上地震。芦阳水温2008年开始观测,由于观测时间短,目前积累的震例及观测资料有限,无法使用更多的震例来揭示芦阳井水温的异常变化特征,因此,今后还需对芦阳井水温的异常变化进行深入分析,探求前兆异常特征。

参考文献

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[10]王燕,杨兴悦,陈雪梅,等. 甘肃模拟水位资料处理方法研究及映震效能评估[J]. 地震研究,2013,36(1):24-33

 
苏小芸,尹晶飞,王韶鹏,陈丽君,周卫东
《国际地震动态》 2018年第05期
《国际地震动态》2018年第05期文献

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