地震引起的断裂带渗透性变化:以水热系统的泉流量及温度变化响应为例

摘要

地震能引起的地下水位、流量、温度及化学组分的变化,这些变化往往反映了地震与含水层系统的相互作用过程.断裂带作为地下水运移的重要通道以及地震等构造活动的主要发生区,研究断裂带地下水系统与地震活动的相互作用一直是许多地球科学家所关注的热点问题.许多研究表明,地震活动产生的动态和静态应变能够改变断裂带介质特性,从而导致断裂带地下水运移情况发生变化,造成观测到的地下水动态的显著变化.本文基于云南龙陵巴腊掌温泉连续监测的水温和流量资料进行研究，着重分析1996年丽江地震和2004年苏门答腊地震引起的该泉流量和温度的同震变化。与目前观测到的大部分同震响应不同，两次地震均引起流量和温度的同震下降现象。而以往大部分的观测结果表明，地震往往引起泉流量的增大。为了进一步探究造成这种现象的机理，本文引入地震前后含水层渗透性变化模型进行解释，将巴腊掌温泉概化为一维断裂带模型，假设地震前后断裂带渗透性不变，而震后断裂带补给的水源减小，在该假设下模拟得到的泉流量变化与观测到的流量变化具有较好的一致性，同样泉水温度变化的模拟结果也与观测得到的结果一致。