气体●同位素地球化学分享 http://blog.sciencenet.cn/u/lzp630 中国矿物岩石地球化学学会气体地球化学专业委员会致力于传播和普及气体地球化学和气体同位素地球化学知识,提高公众的科学素养,让公众了解和关 ...

博文

地震领域地下水科学问题的若干思考 —致地下水科学青年论坛 (作者:车用太)

已有 1053 次阅读 2025-9-20 16:06 |个人分类:地球科学|系统分类:观点评述

近日多位网友发来了《第九届地下水科学青年论坛》的通知,我特别注意到了这次论坛(会议)是由国家自然科学基金委员会与中国地质调查局水文地质环境地质部联合发起的,由合肥工业大学与南京大学共同主办的地震行业以外的单位召集的会议,在第五主题第3个专题(5.3)中将讨论“地震与构造水文地质”问题,我对此特别有兴趣。我也注意到了近几年一些地震行业外的单位与学者们越来越关注与地震活动有关的地下水科学问题,这对逐渐消弱的地震行业地下水科学发展好像注入了新的血液,带来了新的希望,也让我感到特别高兴。基于这样的认识与期望,尽管已离开这个领域的研究二十多年,但我还是关注这次论坛,为论坛提交一篇书面发言稿,并热烈祝贺论坛的举办,祝愿论坛取得圆满成功!

地震领域地下水事业起源于1966年3月的邢台地震,是主要来自中国科学院地质研究所与地质部水文地质工程地质研究所等单位的老一代水文地质工作者们开创的,期初以观测井水位为主,把事业的学科名称定为地震水文地质学,做为水文地质学的一个分支学科。后来,随着水氡与溶解气观测技术的引进与高精度温度计的研发和应用,学科被称为地震地下水学科(广义的),但下设了狭义的地震地下水(地震水文学)、地震水文地球化学(地震地球化学)、地震地热学等三个分支学科;再后来随着断层带土壤气(Rn,Hg,H2,CO2等)观测技术的研究与推广应用,出现了地震地下流体(简称地震流体)学的名称,并多了流体地球化学、气体地球化学、构造地球化学等下属的分支学科。如今地震地下流体学科在全国拥有近1000个测点(以井、泉为主),观测项目的类别多达近50种,研究的领域十分广泛,涉及到每个测点各个测项的正常动态、震前异常、震时同震响应、震后变化的特征及其机理。这次论坛提出了“构造水文地质学”的新名词,我还不完全理解其科学含义与应用领域及作用意义,但热切希望为地震领域地下水科学乃至地震流体学科的发展能助一臂之力。

我个人认为地震行业的主要任务是地震减灾,特别是要解决震前能做出一定的短临预测(报),震时少死人少伤人的现实问题。地震流体学科的主要任务无疑应是地震监测与预测,震前能够捕捉到可信的前兆异常并做出一定预测,为政府的预报决策提供科学依据,切实为实现少死人少伤人的减灾目标做出贡献,不宜热衷于基础研究,更不宜热衷于SCI论文的写作与发表(笔者不反对进行必要的基础研究与发表SCI论文),主张要把主要精力集中在如何提升地震监测与预测能力与水平的研究上,特别是地震预测方面。据廖欣(2024)提供的资料统计,2015~2024年间我国流体学者在国外发表126篇SCI论文,其中涉及到震前异常与地震跟踪预测的论文数量仅7篇,占5.5%;另据董敏(2024)提供的资料统计,2014~2024年间国内核心期刊上共发表的地震流体的论文总数为389篇,其中涉及到地震预测的论文为74篇,仅占19%。由两大类主流论文的宏观分析结果可见,地震流体学科的科学研究的关注点远没有聚焦到地震预测上来,这是亟待纠偏的事实。

我国地震流体学科的地震预测水平仍较低。据中国地震台网中心预报部流体学科组的有关研究报告,中国大陆地区2022年度出现的可信(A类)与较可信(B类)的异常共33起,经过认真地分析与研究,对大陆地区2023年地震形势提出了5个中短期(一年或几个月时间尺度)内有可能发生6级左右或更大地震的危险区预测意见,2023年度实际地震活动情况是1个地区发生6.2级,3个地区发生5.2~5.6级,1个地区没有发生≥5级的地震;评述这样的预测及其结果,尽管预测对应的区域不错,但问题不少,一是危险区画得太大如滇南—滇西南地区、祁连山中东段地区,其空间尺度大到横跨几百千米,二是发生的地震多偏小,三是多没有进一步提出短临(几个月或几天时间尺度)预测意见,总之实现减灾实效的目标仍有较大距离。这样的预测现状显然是不能令人满意的。

笔者认为我们努力了几十年,但预测能力与水平长期在“原地踏步”,其根本原因是监测能力的低下。近二、三十年来,学科发展的重点一直放在观测技术上,台站观测进行了数字化改造,引进与应用断层气观测等新技术,购置了一些高精尖的仪器设备等,使观测技术提升到了世界先进水平,但不容忽视的事实是这些努力并没有相应地促使地震预测能力的提升。据全国范围内一百多个震例统计,多数波坏性地震发生之前捕捉到的可信的异常数量绝大多数不过是0~4项,异常数量很少,而且是不同测项的异常,出现在较大区域范围内的不同构造背景上,异常开始的时间及其后发展的过程也不协调,利用这样的异常无疑很难对来未来的地震做出预测;当然也有意外,如对1998年1月河北张北6.2级、2014年8月云南鲁甸6.5级地震前流体学科都作出了较好的短临预测,回顾其成功的背景是这些地震都发生在台站密度较大且台站内在质量较高的的首都圈与云南地区,震前捕捉到的可信异常的台站数量均在10起以上,以鲁甸地震为例,在震中距300Km范围内有56个流体台站,震前有异常的有17个,占30.35%。上述的正反事例告诉我们要想提高流体台网的地震预测效能必须从改造监测台网着手。

改造地震前兆台网,关键是调整台网的布局与提高台站的内在质量。

台网布局主要是指台网的分级及其监测功能(任务)、各级台网布网区域的选择、台站的定位及其密度等。笔者认为,台网仍可分为三级:国家、区域(直辖市、省、自治区)与地方(县、市)级台网。国家级台网布设在全国范围,其主要功能或任务是全国的≥7级地震前兆异常的监测与中长期预测,台间距为约150Km;区域台网布设在所在区域内的主要地震带中,其主要功能是对区内≥6级地震的前兆异常监测与中短期预测,台间距为50Km左右;地方台网布设在未来几年或稍长的时间段内有可能发生破坏性地震的地区,其主要功能是对≥5级地震的前兆异常监测与短临预测,台站间距为15Km左右。

台站的内在质量主要指台区(一般可理解为一个地下水系统的补给、径流与排泄区所在的地区,若这个区的范围很大时,大体上指观测点(井、泉)外围几千米的范围,不超过10千米范围)的地形地貌、气象水文、地层岩性、地质构造、水文地质条件等方面的各项特征,当然更涉及到观测井的结构(深度、直径及其变化)、观测层的深度与厚度、破碎性与富水性及力学与水动力学特性、地下水的物理化学特性(特别是主要化学组分的背景值与水温梯度)等等。我们至今对上述的众多问题关注得极为不足,很多台站并不清楚或似是而非,甚至没有资料,更没有人研究这些条件与特征同台站(台项)映震能力的关系(映震灵敏条件),这种现状可能是流体学科在地震前兆监测与预测方面有所突破的严重障碍。近几年,笔者协助辽宁大连地震台在瓦房店测区建了意在研究此类科学问题的两口井,两井都在一个观测区院内,相距仅20m,地形地质条件相同,都揭穿同一条断裂,不过井深不同,深井(WS-2)450m,揭穿了同一条断裂的三个破碎带,观测含水层的累计厚度为108m,浅井(WS-1 )200m,揭穿一个破碎带,观测含水层厚为70m,两井观测条件仅差这两点,但映震能力的差异却十分显殊,2023年8月23日相距约30Km远的普兰店发生4.6级地震时,深井的震前异常与震时同震响应都很明显,而浅井却毫无异常与响应,足见观测条件对映震能力的影响多么重要,很值得大规模深入系统的研究。

基于这样的认识与观测到的事实,笔者强烈呼吁流体学科应组织专门的班子系统研究台网布局与台站内在质量对映震能力的影响问题,给出可显著提升流体学科地震监测与预测能力与水平的科学方案,对现有的台网与台站进行大调整、大改造、大建设,建设新一代地震流体台网与台站,为攻克地震预测的科学难关,为实现显著的地震减灾做出有成效的贡献。

中国地震局地质研究所 车用太

2025.09.20于北京



https://wap.sciencenet.cn/blog-3549522-1502801.html

上一篇:全球和中国氦气资源的分布?
下一篇:[转载]翁同龢,一个被后人误解的清流领袖
收藏 IP: 210.77.66.*| 热度|

3 宁利中 王涛 郑永军

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2025-9-23 02:50

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部