长春富锋山地震台地下流体观测井建设可行性研究
长春富锋山地震台地下流体观测井建设可行性研究
张晖
【摘 要】富锋山地震台位于北东向四平—长春断裂带附近,地下含水层发育,资源禀赋较好.从台站所在区域地震构造背景及水文地质条件入手,从地下流体观测井建设选址、地质构造、场地条件、水文地质条件等方面进行了详细分析,并评估了场址周边环境影响因素,提出了项目建设的可行性意见.
【期刊名称】《防灾减灾学报》
【年(卷),期】2019(035)002
【总页数】5页(P52-56)
【关键词】地下流体;观测井;富锋山地震台;可行性研究
【作 者】张晖5.2级地震什么概念
【作者单位】长春市地震速测速报中心富锋山地震台,吉林 长春 130000
【正文语种】中 文
【中图分类】P315.72
0 引言
地震孕育过程中会导致地下介质中水和气的化学成分和物理性质发生变化。通过对地壳介质中地下流体的动态变化，可以获得孕震过程中及震前震后地下流体效应的信息。国内外均开展了地震地下流体观测研究与实践。我国于1966年邢台地震后，相继建立了大量地震地下流体观测台站，观测项目较多，积累了大量数据资料，并开展了几十年的地震预报实践，取得了一定的效果，获得了丰富的观测经验。在地下流体观测井建设方面积累了较为成熟的经验，相继出台了如DB/T 20.1-2006行业标准《地震台站建设规范：地下流体台站》等一系列相关规范和标准，地下流体观测台网不断扩大并逐步完善，监控能力不断提高。长春市地处松辽盆地东部边缘，伊通—舒兰断裂带从境内的双阳和奢岭之间穿过，过境长度约70 km。全市幅员面积约20000 km2，目前仅在榆树市土桥镇有一口由煤田勘探井改造而成的模拟观测井，地下流体监控能力十分薄弱。为更好地监控伊通—舒兰断裂带中段沿线地下流体异常变化，提高长春市地震监测预报能力，有必要在现有长春市富锋山地
震台增设地下流体观测手段。本文从台站所在区域地震构造背景及水文地质条件入手，从地下流体观测井建设选址、地质构造、场地条件、水文地质条件等方面进行了详细分析，并评估了场址周边环境影响因素，提出了台站地下流体观测手段建设的可行性意见。
1 地震地质构造背景
1.1 区域地震地质环境
长春地区自西向东形成了四大构造单元：松嫩盆地、大黑山条垒带、伊舒地堑、将军岭褶皱带[1]，新近纪时期，该地区处于隆起剥蚀状态，第四纪时期至少有四次地壳运动，且属于垂直升降运动型式，东南部地区继续隆起剥蚀而其他地区接受沉积拗陷。断裂活动十分频繁，尤其是伊通—舒兰断裂带最为明显。最近研究显示，在舒兰一带，该断裂带表现出全新世活动特征，研究发现该断裂段存在古地震的证据[2]。富锋山地震台附近有四平—长春断裂经过，该断裂形成于中生代，新生代构造活动较为频繁，沿该断裂带分布有大屯—范家屯火山，现代中小地震活动较为频繁。
1.2 区域地震活动性分析
从吉林省地震震中分布图上看，现代中小地震在长春市东南一带呈丛集分布特点，地震主要沿四平—长春断裂、伊通—舒兰断裂带及其与北西向断裂交汇处分布。近年来在伊通曾发生过2009年4.3级地震，有感范围较大，曾造成一定的社会影响。吉林省地震监测台网成立以前，沿伊通—舒兰断裂带还发生过1937年吉林缸窑5.0级地震、1960年榆树土桥5.8级地震，1966年怀德范家屯5.2级地震；位于长春市以西的松原市前郭县、宁江区一带，近年来地震活动较为频繁，相继发生了2006年前郭5.0级地震、2013年前郭5.8级震（5次5级以上地震组成）及2018年松原5.7级地震，表现出吉林省中西部地区地震活动增强的特点。
从新一代中国地震动参数区划图上看，长春市处于Ⅶ度区内。富锋山地震台毗邻1966年范家屯5.2级地震的发震构造即四平—长春断裂带，距离本次地震的宏观震中范家屯镇五家子村仅9 km。
2 台站选址及技术要求
2.1 选址原则
2.1.1 必须满足观测环境技术要求
根据中国地震局《地震台站观测环境技术要求》（GB/T 19531.4-2004）第4部分 [3]：地下流体观测，确定如下选址原则。
表1 流体台站管控措施表序号 控制要素 管控要求（单位：千米） 依据 备注1地表水体距观测井最小距离不应小于1～10千米地震台站观测环境技术要求（GB/T19531.4-2004）第4部分：地下流体观测具体控制距离需根据流体台站自身属性以及所在地地质情况综合确定2地下水体、注水井、抽水井距观测井最小距离不应小于1～6千米地震台站观测环境技术要求（GB/T19531.4-2004）第4部分：地下流体观测具体控制距离需根据流体台站自身属性以及所在地地质情况综合确定3 矿区距观测井最小距离具体控制距离需根据流体台站自身属性以及所在地地质情况综合确定4 其它干扰源 不应小于0.5～1千米不应小于1～10千米地震台站观测环境技术要求（GB/T19531.4-2004）第4部分：地下流体观测地震台站观测环境技术要求（GB/T19531.4-2004）第4部分：地下流体观测具体控制距离需根据流体台站自身属性以及所在地地质情况综合确定
2.1.2 必须满足观测井位勘选基本条件
一是宜选在活动断裂带及其附近、台站距主干断裂的距离不宜超过10 km；二是宜选在断
裂带的端点、拐点及与其它断裂交汇的部位；三是宜选在深大断裂带上；四是应确保地下发育有含水层或储水构造；五是观测含水层应为承压含水层；六是应优先选择空隙率大、连通性好，渗透性强，厚度大，导水系数大的含水层。
2.1.3 应该兼顾考虑综合成本控制
地下流体观测涉及工程占地、网络传输、运行维护等相关事宜，如果优先选建在地震台站院内，可最大程度降低建设成本。具体井点确定应以满足观测环境技术要求为基本前提。
2.2 地下流体观测井位勘选
富锋山地震台位于长春汽车经济技术开发区泡子沿村下堡子屯，周边交通便利，站内电、网通畅，长年有人值守，运行维护成本低，周边环境影响因素清晰。新开河从台站正北向流经而过，直线距离5 km，远大于《地震台站观测环境技术要求》关于地表水体最小距离要求。经富锋山地震台工作人员现场调查，该河段雨季水流正常，其余季节局部呈干枯状态，因缺乏水文地质资料，无法查阅年均流量，总体看，流量极小，对地下水体影响微弱。
2014年，台站院内新建一口生活用井，井深177 m，一直使用至今。在台站1 km范围内，暂未发现其它干扰源。经富锋山地震台工作人员外围调查，台站周围5 km范围内暂未发现地下水体以及大型注水井、抽水井，无大型厂矿。在台站西南1 km左右有一个糊精厂即公主岭泡子沿糊精厂，经现场调查，该厂已经停产多年，厂区没有使用抽水井。毗邻台站北东向1 km，有大屯山采石场，已被关停多年，现场无其它采矿作业区。
通过总结前人成果发现，在地下流体观测中出现的异常变化，往往与地壳介质的应力、应变状态有关，特别是在强震孕育过程中，随着区域应力场的增强，震源区周围的断裂构造也在不断调整，因而沿断裂带及其附近的异常显示往往比其它地区显著集中[4]。富锋山地震台处于四平—长春断裂带两条次级断层（图1中的F1和F3）之间，沿四平—长春断裂带曾发生过1966年范家屯5.2级地震，并分布有大屯火山，是开展地下流体观测的理想地点。

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