防震减灾科普系列 74 地震前兆之地下水宏观异常篇

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地震前兆是指地震发生前,自然界出现的与地震孕育、发生有关的各种征兆。大体有宏观前兆和微观前兆两大类， 那些由人的感觉器官所能直接觉察的地震前兆现象,统称为宏观前兆,宏观前兆具体有：地下水宏观异常、动物异常、气象异常、地声与地光。

地下水包括井水、泉水等。主要异常有发浑、冒泡、翻花、升温、变色、变味、突升、突降、泉源突然枯竭或涌出等。人们总结了震前井水变化的谚语：“井水是个宝，前兆来得早。”“无雨水质浑，天旱井水冒。”“水位变化大，翻花冒气泡。”“有的变颜色，有的变味道。”

地震是地壳运动中岩石应力应变不断积累，当其超过岩石破裂强度时所发生的岩体突然破裂。所以，地震的孕育总是伴随着一个应力应变长期积累的过程，当这个过程中应力强度增长到接近岩石破裂强度时，岩石中出现小的破裂，且其数量和长度随应力的增长而增大，并因此导致岩石变形，于是在地表就能观测到地壳形变。例如，1966年邢台地震前，震区内某水准点的高程变化有明显的震前异常，从1964年底开始，一反其历年来长期趋势下降的常态，而以每年100毫米的速度急剧上升，至震前又转为迅速下降，随即发震。

震前出现地下水变化的原因有三种可能：一是地震前随着应力的不断加强，可使深部承压含水层的隔水顶板受到破坏，使承压水沿裂缝上溢，成为浅部含水层的补给水源而引起地下水位的变化；二是大面积的应力集中和积累，使含水层受到挤压，即使含水层不破裂也能使水位发生一定幅度的变化。在某些情况下，震前可能发生地面的升降，引起地下水位不平衡，使高处水向低处运动，造成地下水位的变化。三是在地下岩层中，放射性元素铀、镭的蜕变会形成惰性气体氡气，并溶解在地下水中。氡具有三种同位素，并具有一定的放射性。地震孕育过程中岩石受压造成岩石密度变大，孔隙率和含水量变小，引起氡浓度增大。如果地壳发生变化，地下水流速和流量发生变化，都会引起氡浓度的变化。当岩石产生微破裂时，射气系数大大增大也将引起氡浓度的显著增大。所以，水中氡浓度的变化与地震孕育过程有着同源的关系。

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