敦化水氡映震效能分析

周文斌

（吉林省地震局敦化地震台 吉林 敦化 133700）

0 引言

氡是一种放射性气体，是镭衰变的中间产物，氡在岩石的孔隙和裂隙中以自由氡、吸附氡和封闭氡的形式存在。 实验证明，氡反应灵敏，当受到外界的压力、振动等作用时，氡容易从其赋存的介质中逃逸出来，因此，当地下应力发生变化时地下水中的氡也随之变化，以观测水氡数据为依据。 氡可作为地下流体学科的敏感组分，是地震学研究中观测时间最长、研究最广泛的地下流体项目之一。 对于氡的观测研究在我国的地震分析预报工作中起着十分重要的作用。

地下水动态变化的监测，是地下流体对地震前兆监测的主要手段之一。 由于地下水的循环， 对地下深处的应力变化一定是反应灵敏， 会在改变压力的不同方向迅速运移， 携带的信息量也较为丰富， 因此受到地震科研人员的重视， 为准确的观测地下水氡变化， 近年来观测水氡已从模拟转为数字化。 笔者对敦化台数字化水氡观测的现状进地了分析， 同时反应了敦化水氡的映震效能。 此项技术为在今后地震监测预报中发挥更好的作用提供一些参考。

1 测井概况

敦化台南沟泉位于吉林省东部敦化市翰章乡南，为自涌泉。它处在敦——密断裂带东侧，是断裂带裂隙水（地下水），泉水温度、流量有很好的年变化规律。 地理坐标为：东经128°11′37"，北纬43°21′05"，海拔高度588 米。距地震台直线距离9 公里，井房面积16 平方米，属天然无外界干扰封闭式上升冷泉，水温5.5-7.5.00C，流量135-200ML/S。主要提供地下水中的氡值、汞值、温度及泉水的流量的变化观测。

水质类型pH 值中性， 是监测敦密断裂带地震的 “敏感点”。敦化南沟泉于1978 年1 月开始水氡观测，30 多年来，敦化台水氡先后经历了长白山区域及邻区4.0 级以上地震几次。 几乎每次地震前南沟泉水氡均有不同程度的临震异常和趋势异常， 特别是2004 年长白山区域抚松县抽水4.4 级地震，距离敦化南沟泉200 公里，氡值变化的形态是：自2004年10 月初开始出现震荡，已经出现了明显的下降趋势，其观测值已明显低于年均值， 最低值为48.1BQ/L， 同年均值（53.1BQ/L）相比同比降低8.5%。 12 月18 日氡值开始回升，在回升的12 小时内发生了长白山区域抚松4.4 级地震，从此可看出敦化水氡有良好的映震效能反应。 如图1 所示。

图1

图2

敦化南沟泉水氡所表现出的临震突跳异常，说明敦化南沟泉位于地下应力较强的敏感地段，其水氡变化能间接反应地下应力情况,有较强映震能力。

2007 年8 月敦化水氡数字化改造通过验收并正式投入观测，观测仪器SD-3B 型自动测氡仪，数据采用率定时观测。2008 年4 月16 日发生在黄泥河镇大川2.5 级震， 震中与泉点（敦化南沟泉）直线距离30 公里。 同年年末在该处又发生一次2.1 级地震，分析敦化南沟泉水氡在地震前的异常变化， 从全年水氡日值曲线记录，水氡值反映了良好的映震效应，如图2。 反应敦化水氡数字化改造后的仪器工作状况，同时也证实水氡的映震效能。

2 敦化南沟泉资料分析处理

数字化观测的对象是泉水逸出氡，它既包含有地下水无压封闭采样，自深部向浅部运移过程中由于温度、压力降低自然泉水的水氡，也包含经过扩散器装置脱出的部分溶解的水氡。 采用SD－3B 自动测氡仪进行观测。

水氡的动态分析看出，观测资料只是在标定时有固定突跳其余日均值都很稳定，如上图记录曲线。水氡的年动态分析：观测资料相对稳定，正常情况下水氡年动态曲线平稳，异常现象反应明显。 水氡月动态分析，以日均值为基础，没有明显变化，是不利于识别地震前的阶变和短期及短临前兆异常的。

3 敦化南沟泉水氡映震效能分析

分析敦化南沟泉水氡在抚松4.4 级地震和在南沟泉附近2.5 级地震，震前异常形态相似，均为低值波动后出现高值突升,并在震前出现小波动。这表明南沟泉水氡在周边地区强地震前的异常，真实的反映了发震断裂带地下应力变化。 异常引起的氡浓度变化具有可统计性：地震震前水氡测值大幅突升并在震前达到最大值,震后逐渐恢复。几次地震后南沟泉水氡值异常变化形态存在差异，分析其差异性原因认为：地震发生与地震时的应力有关，释放与强震后的应力恢复方式不同,并表现出水氡浓度变化的差异,这表明敦化南沟泉具有很好的映震效能。

4 讨论与结论

4.1 敦化南沟泉水氡低值背景，并非是泉点水温偏低、变化和取水距水分析点远等原因导致的,在实践中没有差别，这一现象不需要进一步验证。 此泉点水氡低值确系实际数值。

4.2 敦化南沟泉水氡在抚松4.4 级地震和在南沟泉附近2.5级地震震前出现的突变异常, 是在排除仪器故障和观测环境变化后得出的结论，其异常真实可靠。 地震前异常形态的相似性和震后恢复的差异性，均表明水氡异常变化能够真实的反映两次强地震所处的断裂带的应力变化，表明敦化南沟泉水氡具有很好的映震效能。