松潘泉点断流原因分析及保护地震观测环境建议

来源:用户上传      作者:毛显鹏 杨宁 董立杰 杜忠娅

　　摘   要：松潘泉点于2016年8月3日断流。通过观察周围环境变化，结合泉点水文地质条件分析，发现松潘泉点断流与成都-兰州铁路（成-兰铁路）松潘段隧道施工建设有关。松潘泉点曾为1976年松-平7.2级地震的成功预测、预报做出了突出贡献。然而，由于成-兰铁路松潘段隧道的建设，导致松潘泉点断流，这对四川西北部地震监测预报造成极大损失。本文通过分析松潘泉点的观测环境及动态特征，发掘松潘泉点的断流原因，并提出保护地震观测环境的相关建议。
　　关键词：松潘泉点  断流  观测环境
　　Abstract： The Songpan Spring Spot has been cut-off on August 3， 2016.Through observing the changes of the surrounding environment and analyzing the hydrogeological conditions， it was found that the breakdown of the Songpan spring spot was related to the construction of the Songpan section tunnel of Chengdu-Lanzhou Railway. In 1976， Songpan Spring Spot has made significant contribution to the successful prediction of the magnitude 7.2earthquake between Songpan and Pingwu. However， the Songpan spring point was cut off due to the construction of section tunnel， which caused enormous losses to the monitoring and prediction of earthquake in Northwest Sichuan. In this study， we analyze the observation environment and dynamic characteristics of Songpan Spring Spot， explore the causes of the cutout for Songpan Spring spot， and subsequently put forward several suggestions for protecting the seismic observation environment.
　　Key Words： Songpan Spring Spot; Cut-off; Observation environment
　　泉水流量是反應地震孕育与发生过程的重要观测项目，也是影响地下水多项物理化学动态的主要因素。松潘泉点的水氡和气氡观测值变化能较好地反应龙门山构造带应力积累和地震孕育信息[1]。然而，松潘泉点泉水流量在2016年1月24日低于往年最低值（0.095 L/min），观察发现泉点出水口有渗漏迹象，推测此次流量的减小是由泉点出水口渗漏造成的。2016年6月1日对泉点进行改造后，泉点出水口附近渗漏迹象消失，泉点流量恢复正常。然而，6月7日泉点流量再次低于0.095L/min，并且逐日减小，8月3日，松潘泉点断流，直接导致松潘地震台地下流体各项数值的监测停止。
　　从2007—2016年，四川省地震监测台站发生监测受干扰事件96起，其中破坏地震监测设施事件59起，地震观测环境受影响事件37起。连续、稳定和最新的地震监测数据对研判震情至关重要，因此，对地震观测环境的保护刻不容缓。松潘泉点观测遭到破坏并非个列，应尽量避免地震观测设施的破坏。一旦遭到破坏，应当尽量采取有效措施降低损失，这对地震监测能力的维护和提升具有重大意义。
　　1  泉点观测环境概述
　　松潘泉点位于四川省阿坝藏族羌族自治州松潘县进安镇东峪村，经纬度为东经103°36′01.5″，北纬32°39′00″。1982年8月，由于松潘泉点出水口附近表层裸露岩石较为破碎，影响取水工作的实施，故对泉点出水处进行改造。将其表层破碎岩石清除，用水泥砂浆筑起一道高0.8m、长1m的挡水墙，留15Φ出水管口取样，并修建了一间5m2的泉点房。2005年5月，为增设数字化仪器观测，对泉点处再一次进行改造，修建一幢18m2的一楼一底泉点观测房。
　　泉点所在地层为第四纪覆盖黄土层，层底深度约10m。含水层主要岩性为第四纪新都桥组碳质板岩，孔口标高为2875m。构造部位为龙门山断裂中段边缘、山脉江河断裂上盘，水文地质条件为新都桥组裂隙泉点。水质为重碳酸钙镁型，水源主要由自然降雨补充。由于泉点出水口在山地地带，含水层为火山岩，并处在断裂破碎带，节理、构造裂隙、风化裂隙和张裂隙发育，故该泉水为基岩裂隙水。基岩裂隙水主要来自大气降水补给，地下径流短，泉点出水口低于地下水循环的最深处，因此判断松潘泉点为浅循环泉。基岩裂隙水受重力影响自上往下，泉水沿着地表裂隙流出，所以松潘泉点又为下降泉。
　　如图1所示，松潘泉点在区域构造上位于岷山隆起地区，其附近为一个逆冲断层。岷山隆起地区东部为碧口地块，南部与龙门山腹陆带相接，北部为勉略缝合带。勉略缝合带北部为秦岭-大别山造山带和南秦岭造山带。此外，松潘被三个断裂包围，其东部为虎牙断裂，北部为雪山断裂，西部为岷江断裂。岷山隆起区已发生过多次地震，是我国南北向地震带中段的重要组成部分[2]。
　　2  泉点动态特征
　　根据监测含水层的抽水试验资料以及近几年的观测结果，松潘泉点涌水量为0.08～0.17L/S，水温为7.0℃～10.5℃。2012—2015年，松潘泉点流量最低为0.096L/min，最高0.131L/min。通常以人工测量松潘泉点流量，具体方法为：每日8时30分至9时30分之间用5L铁桶接水，同时按下秒表计时，当铁桶接满水时按下秒表结束计时，通过时间计算得出当日泉水流量。由图2可知，2014—2015年松潘泉点流量月均值变化较为明显，整体的上升和下降趋势与月均降雨流量大致相同，并稍滞后于月均降雨量的变化，即月均降雨量上升或下降后，才会出现流量的上升或下降。然而，2016年的趋势却发生了较大的变化。如图3所示，松潘泉点没有出现和松潘降雨量大致相同的上升和下降趋势，且2016年松潘泉点流量低于历史最低值。经过观察，发现是泉点周围出现渗水，对泉点进行改造后，泉点流量恢复至正常范围内。然而，一段时间后，泉点流量再次低于历史最低值，且泉点流量逐日减小。直到8月3日，松潘泉点出现断流。观察泉点周围并未发现泉水渗漏的情况，排除泉点渗漏原因。访问附近使用泉水的居民，被告知自2016年6月以来，家用泉水也出现流量逐渐减少的情况，松潘泉点断流后，居民家中泉水也断流。 　　3  泉点断流原因分析
　　松潘泉点泉水主要来源为自然降水補充，2016年松潘降雨量与前几年相差不多，况且，松潘泉点流量从前即使在较为干旱的时期也不会出现泉水断流的情况，因此松潘泉点断流并不是由降雨量变化引起。2016年6月，松潘泉点进行了泉点改造，修复了泉水渗漏的问题，泉水断流前也未出现泉水渗漏现象，故排除泉水渗漏是造成泉点断流的原因。
　　2016年，距离松潘泉点一公里内，成都到兰州铁路在进行隧道施工，隧道海拔高度与松潘泉点海拔高度一致。隧道工程区的地下水环境与隧道有着复杂的联系，隧道大量疏干地下水，会造成隧址区地下水位下降，水循环平衡遭到破坏，从而导致地面塌陷、地表水和井泉水流量减小甚至枯竭及水质恶化、地表水土大量流失、生态环境恶化等一系列水文地质问题[3-4]。此外，隧道施工穿越断层、破碎带及富水地层时会出现涌水现象，长时间出水将破坏区域内原有的水循环体系，引发水环境问题，影响范围的地下水位下降，地表泉点断流，对原有的生态环境及当地百姓生产、生活影响较大[5]。然而，询问隧道施工负责人时发现，松潘泉点隧道施工过程中出现了水流。松潘泉点距离成-兰铁路松潘段松潘县城隧道较近，隧道施工以后，松潘泉点流量下降，逐渐低于往年最低流量，直到断流。隧道施工过程中水流的出现，说明松潘泉点断流与铁路施工有必然联系。综上所述，隧道施工造成松潘泉点附近水文地质环境条件变化，使松潘泉点的泉水流向改变，不再从原有泉点流出，导致松潘泉点断流。
　　4  保护地震观测环境建议
　　松潘泉点是松潘地震台重要的地下流体观测点，通过观测泉点可获得温度、流量、气氡值、水氡值和气汞值等信息。自1976年松潘泉点建立到2016年，松潘泉点对附近地震发生的预测具有良好效能。例如，1976年成功预测了松-平地震，大幅度减少人员伤亡和经济损失。连续稳定的观测资料对震情研判和地震预测有重要的作用，然而，成-兰铁路松潘段的建设，却使松潘泉点断流，造成松潘泉点观测资料中断。历史上松潘地震台的观测环境不止这一次遭到破坏。1971年1月松潘地震台在松潘县川主寺镇建立，1976年松-平7.2级地震后，由于松潘县水泥厂采石放炮和粉碎石块，观测环境被严重破坏，不能再用于测震、地磁观测。故于1976年11月搬迁至松潘县城关的拱北建台，即现在的松潘地震台。松潘地震台是地球物理、地下流体、地应力、大地磁场和大地形变等多学科同时观测的综合性台站。目前成-兰铁路建设，造成松潘泉点断流。未来成-兰铁路建设完成后，铁路开通，由于铁路距离松潘地震台不足两公里，必然会直接影响松潘地震台，使多种观测环境遭到破坏。
　　松潘地震台处于偏远的四川省松潘县，松潘泉点更是远离松潘县城，但铁路建设却导致了松潘泉点的断流。地震观测需要长期稳定的观测环境，然而，随着经济发展与经济建设的需求，越来越多的地震监测环境遭到破坏。面对这些问题，需提前做好准备以降低损失。例如，成-兰铁路建设前，应与有关部门进行商讨，避开地震观测环境进行建设;铁路建设时，施工方应采取相应措施，减少对松潘泉点附近地下水环境的破坏;铁路建设完成后，松潘地震台应采取有效手段减少铁路对地震监测干扰，保护地震监测。随着地震监测技术的发展，可以在干扰源出现前、出现时和出现后采取相应措施，提高地震监测能力，避免监测环境被破坏。除了地震监测技术的提高以及地震工作人员的努力之外，还需要各个单位和部门积极配合，共同维护良好的监测环境。
　　参考文献
　　[1] 赵建军，钟李彬.松潘台拱背氡值资料变化分析[J].四川地震，2009（3）：16-19.
　　[2] 成尔林.四川及其邻区现代构造应力场和现代构造运动特征[J].地震学报，1981，3（3）：231-241.
　　[3] 王廷亮.隧道工程地下水处理的环境地质效应[J].工程勘察，2010（12）：42-47.
　　[4] 杜欣，曾亚武，岳全贵.铁路隧道建设与水环境关系分析[J].铁道工程学报，2009（1）：82-85.
　　[5] 张玉印.隧道施工的水环境问题及预防措施[J].铁道建筑技术，2015（8）：56-60.
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