地下流体附加力源的研究新思路.pdfVIP

维普资讯 第 13卷第 2期 华 北 地 震 科 学 V61．13，No．2 1995年 6月 NORTH CH1NA EARTHQUAKE SCIENCES June．，1999 6{一0 地下流体附加力源的研究新思路 王吉易 董守玉 万迪蓥 弓／ 7 — — — — — — 一 、 — — — — — — — 一 ／ ， ／吁 (河北省地震局，石寡庄550021) 。 摘l 要 提出地下流体储量变化是地震和多种前兆发生的附加力源的新观点．认为多 种天然的和人为的因紊所引起的地下流体储量变化 ，是一种附加力源。它通过流体载荷 、孔 隙压力、动水压力及化学腐蚀等作用．促进地壳的构造变形 ．并导致多种地震前兆异常的产 生；而流体载荷和构造变形 ，又可促进地震的孕育和发生 。对于降水 、地表水、开采等因索 造成的异常变化 ， 能简单地当做干扰来加以排除，它本身包含有大量的地震前兆信息。论 述 丁该思路的科学立论 、观测事实与懈5释．研究的难点和解决途径等问题。 主置调：苎皇工z 曼 要亟报；苎皇墨盟 堕查里查 1 思路 的提 出 1966年邢台地震后，我国开展了利用地下流体的动态变化预报地震的探索 长期以 来，应力一应变观点 ．即岩石的应力一应变产生流体异常变化的观点，一直是 占居主导 地位的研究思路 。在这一思路的推动下 ，地下流体学科的研究工作也确实取得了很大进 展，但也遇到许多难 以克服的困难 。为此 ，经过冷静的思考，我们提 出了地下流体的附 加力源 问题 。 早在 1966年，埃文斯 (Evans)已揭示了美国丹佛地区人工注水诱发地震的奥秘 。 但人们普遍认为，这是一类特殊的地震事件；尔后并未沿着诱发思路去研究绝大多数的 构造地震；相反 ，却将降水、注水、抽水等引起的地下流体储量的变化当做干扰而加以 排除。现在我们提出地下流体的附加力源可促进地震及多种前兆的发生 ．并认为应 以此 做为主要的研究思路 ，可以说是对多年流行的传统观念的一次大突破。 2 科学立论 地下流体变化主要通过流体负荷、孔隙压力、动水压力以及应力腐蚀等作用，对地 壳的构造活动、地震的孕育和发生过程产生影响，且 由此派生出多种异常。 地壳岩石圈内普遍存在着水、气 以及其它形式的地下流体 。地下水的总量约 8．4× 10“m ；其中约有 50 以上分布于地面 以下 lkm范围内 ]一般地下2km左右 ，岩石中 的地下水积极参与 自然界的水循环 。传统的水文地质学观点认为，大气降水、地表水的 渗入补给等 ，增加地下水的储量 ，水位亦随之上升；地下径流排泄、抽水等 ，使地下水 的储量减少 ，水位下降。在 以往进行的神下 k地震前兆的 窜u 常 遗娄变化做为 维普资讯 62 华 北 地 震 科 学 13卷 重要干扰来排 除 但实际上问题远非如此简单 岩石中储存地下流体 ，则 由于流体的重量要对下伏隔水的岩层产生压力 (是一种面 力)。如果流体的储量发生变化，对下伏岩层所施加的压力亦随之改变 ，其表达式为： aP，一p ·g · ·Ah (1) 式 中aP，和Ah分别为流体储量变化所引起的压力和水位 的变化量 ；P为流体的密度 ；g 为重力加速度 ； 为岩石的给水度 。 假设水位的变幅为 1m，给水度为 0．25