水氡正常和异常动态的特征研究

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　　摘  要：通过分析水氡的正常与异常的动态变化，可以分析出与地震相关的关系，前兆异常变化可作为地震性质的动态判别标志，正常与异常的状态有着不同点和相同点，但是两者之间也存在一定关系的。目前在预报地震的工作，存在着如何识别水氡正常与异常动态变化的问题，会造成一定量的损失，利用水氡正常和异常变化特征研究结果可以进一步探索未来地震异常反映规律。
　　关键词：正常动态;异常动态;震兆性质
　　中图分类号：P315.72       文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）23-0064-02
　　Abstract： Through the analysis of the normal and abnormal dynamic changes of radon in water， the relationship between radon and earthquakes can be analyzed. The precursory anomaly can be used as a dynamic discrimination sign of seismic properties， and there are differences and similarities between normal and abnormal states， but there is also a certain relationship between the two. At present， in the work of earthquake prediction， there is the problem of how to identify the normal and abnormal dynamic changes of water radon， which will cause a certain amount of loss. The reflection law of future earthquake anomalies can be further explored by using the research results of the characteristics of normal and abnormal changes of water radon.
　　Keywords： normal dynamic; abnormal dynamic; earthquake precursory property
　　引言
　　在地震的多发地带，地下的流体动态可以分为正常动态和异常动态两大类。一般来说，正常动态是在没有地震的情况下地球外部人为作用引起的变化，这种变化是正常的，不会产生地震，因此，是一种比较安全的动态形势。异常动态又叫震兆异常，它是与地震有关，是孕育地震的一种活动形态。震兆异常预示着可能有地震的发生，目前来说，通过水氡变化来预测地震是主要的手段之一。但是以现有的技术如何区分正常动态与异常动态是一大难点，并且在实际操作中很容易把正常动态和异常动态混淆，做出错误的决策。从大量的事实和资料表明来看，关于地下的水氡的正常和异常并不是没有一点联系的，经研究发现，水氡的正常和异常两种形态是有着一些关系的，不一定要分开讨论。通过对地震的正常动态和异常动态分析，可以获得有关前兆异常的信息，为地震灾情提供判断依据。
　　1 水氡正常动态特征及其影响因素分析
　　从长期观测水氡变化的情况来看，对于水氡的正常动态变化类型可以分为多种类型，年变化类型、多年变化类型还有季节性的短期变化类型。在分析水氡正常动态的变化特点时，通常是采用变化曲线来显示年变化的特点，并且在分析过程中可以采用相关距平分析法获得水氡在几年甚至几十年间的均值资料，得到年动态变化曲线，通过观察曲线的变化趋势可以发现水氡在哪几个月份是上升的，在哪几个月份是下降的，变化的幅度和大小也可以通过变化曲线观察出来。对于水氡正常动态的影响因素分析时，可以重点关注气温流量和降水量的影响。一般情况下，在一个水文年内，不同时期的主要影響因素是不同的，根据变化因素可以分为气温影响期和降水-径流影响期两大类。对于气温影响期，可以根据所得的变化曲线分析在一年内的某些月份，随着气温的升高，水氡的变化趋势，两者之间有着密切的联系。一般来说，气温逐渐升高时，水氡的含量也是随之上升的。同时，也可以分析水氡的变化与流量的关系，以目前的资料得知，水氡变化与流量关系是不大的。水氡的上升速率跟气温的上升速率是同步的，据研究和查阅资料所知，气温对水氡值的变化影响是很大的，它主要是通过水汽对流的作用对水氡值的变化有一定的影响，并且岩层的地表温度以及气流的上下流动会改变水氡的观测值。
　　水氡会随着降水流量的改变而出现相应的变化，并且不同年份的水氡变化特点也会出现一定差异。降水量持续增加，水氡值会出现一些下降的状况，水氡的下降是由于降水量的增加而淡化导致的。同时，当降水量累积到一定的值时，雨水可以通过渗透混合引发水氡值的改变，水氡浓度的减小与雨季之后水量的规律变化有关，当水量逐渐减少时，水氡则会开始回升，水氡的系数与水的混合比是有一定联系的。从地下水的循环程度来看，水的流量与水氡的含量并不会呈现一致性，在水的流量下降时会产生水氡值的上升。在某些地区会出现异常的情况，在多次降雨之后，水量的增加会使水氡值出现明显的变化，水氡值下降之后，降水的量开始减少。一方面是溶滤的引领作用，将水经过渗透到地下水的过程中，溶解了岩石中的气氡，从而导致水氡突发性的上升;其次，另外一个方面是水会使水位抬升，使水氡的含量增加。由此可知，降水可以引起水氡含量的突然增加和突然减少这两种动态变化形式，但水氡发生何种变化，与近些年来的降水量大小有着密切的关系。从研究资料可以发现，水氡的变化与水的流量关系非常密切，水氡值随着流量的增加而逐渐变大，但是在某些年份也会出现异常的情况，水氡的年均值大小不完全取决于水的流量大小，与前几年的水的流量也有一定的联系，并不是单一的关系。 　　2 水氡异常动态特征分析
　　2.1 水氡前兆异常的提取
　　观察法是地震观测的一个常用的科学手段，在地震预报的前期，对于前兆异常的认定和提取主要是靠观察者的经验，并且现在并未形成可靠完整的观点和理论。有资料显示，水氡异常的警戒线是27.0Bq/L和20.0Bq/L，一般来说，在不同的时间和不同的地点，水氡的正常背景值会随着时间的不同而发生改变。因此，从经验得知的警戒线是不能适用于所有的情况，警戒线可以分为不同的时期。据判定，水氡出现的异常变化都是跟时间有着密切的关系，水氡的异常变化与开始的时间和结束的时间并不能根据年均值曲线找出相应的联系。因此，对于水氡前兆异常的理解必须采用改进从属函数法来提取异常，此方法是通过计算水氡月均值的滑动平均值，进而压制年变化和短期变化。其次，通过计算曲线的异常变化值来分析水氡函数变化的具体内容。可见，水氡中异常变化的特点是有一定联系的，其实质上是在地震期间发生的强震和中强震的次数不是一致的。
　　2.2 水氡前兆异常的动态特点
　　水氡前兆异常的动态特点主要有三个大类，首先是破年变，根据相关资料的查阅和观测数据分析得知，水氡的异常动态与正常是一样的，但是在特殊情况下也存在一定的年变化。不过，根据数据的统计分析可知，异常的年变幅度并不是很大。例如，在1998年河北发生地震前，在1996年和1997年的水氡监测中，发现了异常现象，但是在随后的一年里，水氡出现了下降的异常。因此，可知破年变这一特点是存在的，不同年份的水氡月均值变化是具有重要的参考标准的，在1998年的河北地震时，1995年为水氡的正常年份，但在随后的一年中出现了中期异常变化，通过年变化和月均值变化可以看年变化的幅度显著增大，但是年变化的曲线和正常年份的曲线是相似的。同时，在发生地震的前一年，水氡的变化形态与正常年份的1999年也是相似的，但是在1997年的十月份之后，水氡的现象发生了下降，这种变化就是中短期异常变化。
　　第二个特点是相关关系的改变，作为地震的水氡前兆，它与正常年份相比时，水氡与气温、流量的相关关系会存在相应的改变，改变的幅度大小与年份和地震的强度大小有关。同样，以1998年的河北地震为例，在地震发生前，水氡的中期异常开始于1996年的四月份，这个时候，水气温对水氡的影响系数是0.92左右，气温对水中的影响系数显然大于1999年的及正常的0.25。同时，考虑到在雨季之后，水氡的值会高于正常年份的同时期，通过分析水氡的平均值与流量的关系，可以知道，在地震发生之前的1996年水氡与流量的关系发生明显的改变，也就是长期的水氡与流量的关系，相比于正常年份偏离的过多。这在其他地震的研究中，也发现了此类特点，水氡与气温、流量的相关关系显著改变是一个事实。根据多项地震资料的研究发现，水氡异常除了受气温、流量、水的影响之外，还与地壳的构造活动等相关，是在多种因素共同综合作用的影响下产生的，异常变化不是单一的因素。
　　第三个是多年周期性，水氡异常的发生时间具有周期性，一般来说周期性的时间大约是八年，有关资料显示和调查发现，在水氡的从属函数中异常的间隔可以发现。异常的周期性很明显，根据多项的水氡异常变化记录发现。异常具有破年变、相关关系改变及多年周期性的特点;水氡异常的产生与气温、流量和降水因素有关，更与岩石应力-应变、地壳构造活动等有关。
　　3 结束语
　　水氡的正常与异常的动态变化特征，两者的相同点有两点，在年变化特点上是相同的，异常动态与正常动态都是正弓型变化，在年变化上的不同点，年变的幅度是不同的。在水氡与气温、流量的相关系数上，两者的相同点是都成线性关系，但是不同点是相关系数中的异常动态的系数会显著增大。在周期性的变化特征上，两者的相同点是八年左右的周期性变化，这是异常动态和正常动态的相同点。水氡前兆异常具有破年变、相关系数改变和多年周期的特点，这些特点是作为异常征兆性质的重要判别标志，可以为地震研究提供理论依据，为地震的到来做好提前的准备，具有一定的物理意义，易于把握。有助于对流体地震预测水平的提高，可以在未来的研究中，把握水氡前兆异常这一重要的指标。正常动态与异常动态的相同点和不同点表明，两者之间肯定是存在一定的联系的，比如水氡的正常动态是由气温和降雨的因素联合造成的，而异常动态主要是由岩石和构造活动的综合因素导致的，另一方面异常状态也是与气温、流量和降水的因素密切相关的，因此，可见两种动态产生的原因是有共同之处的。异常动态的变化与构造地震相关，通过研究该机理可以正确发现地震前的现象和征兆，大气、降水的多年周期性变化会引起地下水位和流量的变化，这种变化所带来的异常变化与构造变动和地震是密切相关的。通过开展正常与异常的动态性研究可以丰富地震研究內容，该研究具有重要的理论意义和现实意义。
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