黄骅坞地区古井地震前后水位变化分析

黄骅坞地区古井地震前后水位变化分析

0北京、天津、河北地区震感明显2006年7月4日11时56分，河北省文安县发生了ms5.1地震（东116.3，西38.9）。北京、天津和河北大部分地区地震明显，中心烈度为v，属于孤立地震。此次地震前后,黄骅埕古Ⅰ井的水位等测项出现了较明显的异常变化,本文拟对埕古Ⅰ井几次水位的异常变化情况作初步的分析。1静水位物理观测如图1所示,黄骅埕古Ⅰ井位于羊二庄断裂东侧、埕宁隆起以西的埕西潜山构造带上,属石油探井,井深1250m,于1100m处穿越羊二庄断裂带。该井成井后处于自流状态,水质为碳酸氢钠(NaHCO3),2001年献县淮镇4.4级地震后十余天突然断流,自2001年10月开始对该井进行静水位数字化观测,2007年元月开始进行静水位模拟观测。该井的自然观测条件比较优越,半径1.5km之内基本上是荒地和部分耕地,附近无深井和其它大的干扰源。2基于水道异常分析的错误分析2.1底、日均值变化“趋势转折”指的是某些井孔水位在地震前出现的改变其原来的正常趋势变化的异常转折。如图2日均值变化图所示,埕古Ⅰ井水位在2005年1月至2006年6月这一个比较长的时间段内一直保持一种下降趋势,6月28日至6月29日水位大幅上升,上升幅度在200mm左右,之后该井水位没有恢复。7月4日凌晨水位再次加速上升,11时56分发生了文安MS5.1地震。2.2固体潮形态变化某些井孔水位日变曲线排除气压等影响后,可以保留下与固体潮理论值吻合得相当好的水位固体潮形态。在一些比较大的地震发生前,发现有些井孔水位固体潮形态发生“畸变”—潮差变大变小,相位错动,形态发生破坏。由于埕古Ⅰ井固体潮效应比较明显,所以采用的别尔采夫线性滤波方法对该井2006年1月至2006年7月的数字化水位数据进行分析和计算,得到别尔采夫水位滤波曲线和别尔采夫潮汐分量值,如图3所示。不难看出,该井别尔采夫潮汐分量值在2006年6月29日发生了“畸变”,其变化打破了该井固体潮原有的规律。2.3布林线日变化很多经典的经济分析方法可以很好地体现市场的趋势走向,及时发现市场波动的前兆,从而有效地使投资人规避风险或获得收益。而在地震监测预报工作中,我们分析观测井水位的变化,同样是为了掌握水位变化的趋势,及时发现水位的地震前兆反应,才有可能预报地震的发生,避免或减轻地震造成的灾害。这两种工作从形式上和本质上都有许多相似和相通的地方。笔者尝试性采用布林线原理分析埕古Ⅰ井水位的情况。对布林线而言,其中轨线代表着市场的主要运行趋势,通常是以简单的移动平均线表示,带宽—也称带间距是根据波动率来计算的,即由移动均方差(Movingstandarddeviation)决定的。这里移动是指在计算均值时,随着时间不断推移而不断的将最新数据包括其中。带宽表明布林线的宽度,是分析布林线收敛特性的重要指标,它的收缩和放大都会预示市场新趋势的前期征兆。有着合理的总体架构、简单易用的指标参数的BOLL带很适合水位的前兆分析,理由如下:(1)水位的变化也是围绕着某一数值中枢(年变、均值、固体潮、区域地下水位等)在一定的范围内变动;(2)水位的变化与市场变化类似:每天都有一定幅度的波动;(3)埕古Ⅰ井本身理想的水位变化特性:大趋势不属于单调性的升降变化、年变现象不明显、每日水位变化与水位埋深的比值数字化观测数据2005年以来在0.184%~10.568%区间内,模拟观测数据在0.046%~4.998%区间内。BOLL-REVO带是由笔者根据上述分析对布林线进行了一些改变,使之适用于埕古Ⅰ井水位的一种分析方法。BOLL-REVO带的基本架构:设选用N日的水位日均值进行移动平均计算,P为偏移参数,通过多次计算和试验,得N=7,P=1;中轨线:日均值的N日移动平均;偏移值=P×日均值的标准差;上限线:中线加偏移值得到的阻力线;下限线:中线减偏移值得到的支撑线;柱状图:每日水位的变化范围,柱子上下两端点分别表示了当日的最高点和最低点,左右两侧的横线分别表示0时和23时整点值。如图4所示,用BOLL-REVO带方法分析可以看到,2006年7月4日文安5.1级地震之前BOLL-REVO带的通道抬升、变窄,6月29日柱状图向下击穿下限线,通道向下滑动,在滑动过程中发生了文安5.1级地震。3月10月2日、6月7日水位上升情况如前文图2所示,2006年7月4日河北文安发生5.1级地震之后,埕古Ⅰ井的数字水位记录连续多次出现剧烈的水位突变,分别是(1)2006年8月8日该井仪器维护,12日重新开始观测,水位上升760mm;#$2006年11月11日~11月12日,水位上升710mm;%$2007年2月20日~3月1日,水位上升1155mm;&$2007年6月1日~6月2日和6月17日~6月19日,水位上升320mm和340mm;’$2007年10月7日水位上升353mm,8日出现负脉冲,幅度209mm;($2007年11月6日~11月7日水位上升370mm。值得指出的是这几次变化都没有与之对应的地震发生。上述几次变化幅度较大的变化,除第)$受仪器维修影响、第#$无模拟记录佐证外,其它几次(%$&$’$($)变化的模拟观测与数字化观测的结果基本一致,没有发现外部干扰,资料连续可靠。考虑到埕古Ⅰ井位于羊二庄断裂带附近,且文安地震前该井并无如此大的水位变化,幅度变化无规律可循,多次水位变化都存在一定的时间间隔,水温也有一定的对应升降变化(图5),一个可能的推断是:文安地震引起了羊二庄断裂发生蠕动,而断层蠕动引起埕古Ⅰ井的水位和水温发生了一系列的变化。4文安地震风险通过对文安地震前后埕古Ⅰ井水位观测资料的分析,可以得到以下结论:(1)该井水位在文安地震前5~6天出现了水位突升的短期异常,水位趋势发生了转折,固体潮也产生了相应的变化;(2)通过对各种条件、因素和现有资料的分析,文安地震造成了羊二庄断裂发生蠕动,而羊二庄断层的蠕动