地下流體總復(fù)習(xí)概要地下流體總復(fù)習(xí)概要地下流體總復(fù)習(xí)概要授課內(nèi)容體系回顧:地下流體觀測(cè)理論基礎(chǔ)地下流體及其基本特征、地下流體動(dòng)態(tài)及其類型與特征、地下流體觀測(cè)網(wǎng)與觀測(cè)站地下流體觀測(cè)技能井水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)；地?zé)釀?dòng)態(tài)觀測(cè)；測(cè)氡技術(shù)；測(cè)汞技術(shù)；其他觀測(cè)地震地下流體異常識(shí)別與地震預(yù)測(cè)地殼中的流體與地震活動(dòng)；地下流體觀測(cè)數(shù)據(jù)處理與異常識(shí)別；地下流體預(yù)測(cè)地震的經(jīng)驗(yàn)；地下流體異常落實(shí)2021/1/42授課內(nèi)容體系回顧:地下流體觀測(cè)理論基礎(chǔ)地下流體及其基本特征、地下流體動(dòng)態(tài)及其類型與特征、地下流體觀測(cè)網(wǎng)與觀測(cè)站地下流體觀測(cè)技能井水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)；地?zé)釀?dòng)態(tài)觀測(cè)；測(cè)氡技術(shù)；測(cè)汞技術(shù)；其他觀測(cè)地震地下流體異常識(shí)別與地震預(yù)測(cè)地殼中的流體與地震活動(dòng)；地下流體觀測(cè)數(shù)據(jù)處理與異常識(shí)別；地下流體預(yù)測(cè)地震的經(jīng)驗(yàn)；地下流體異常落實(shí)2021/1/42一、地下流體的基本概念地球流體：地球上一切可流動(dòng)的物質(zhì)。*水圈中的水*大氣圈中的氣體*賦存并活動(dòng)于上地幔與下地殼中的巖漿*巖石圈中的氣體與水地下流體：賦存并活動(dòng)于地表以下巖石圈中的，特別是地殼中的流體。*油*氣*水

第一章地下流體的基本特征2021/1/43二、地下水的儲(chǔ)水空間第一章地下流體的基本特征孔隙裂隙溶隙巖石中的各種空隙三、含水層的概念及其類型成巖裂隙構(gòu)造裂隙風(fēng)化裂隙含水層:含有重力水的巖層稱為含水層。隔水層：指不允許重力水自由流動(dòng)的巖層。越流含水層：巖層能起隔水作用，但巖層中仍含有一定的水量，甚至可以透水，但透水能力極其微弱的巖土層。2021/1/44第一章地下流體的基本特征三、含水層的概念及其類型按賦存地下水的空隙類型可分為孔隙水層裂隙水層巖溶水層①裂隙水分布不均勻；②裂隙水一般形成帶狀循環(huán)，埋深較大；③按照構(gòu)造裂隙水與下伏含水層的溝通成都可分為導(dǎo)水?dāng)嗔选?chǔ)水?dāng)嗔眩虎艽蟮牧严叮ɑ驍嗔褞В┲械牡叵滤畡?dòng)態(tài)變化很穩(wěn)定。裂隙水的特點(diǎn)構(gòu)成含水層的條件有儲(chǔ)存地下水的地質(zhì)條件有儲(chǔ)存地下水的空間有一定的水量2021/1/45四、儲(chǔ)水構(gòu)造第一章地下流體的基本特征幾種典型的水動(dòng)力系統(tǒng)示意圖2021/1/46四、儲(chǔ)水構(gòu)造第一章地下流體的基本特征向斜盆地儲(chǔ)水構(gòu)造2021/1/47四、儲(chǔ)水構(gòu)造第一章地下流體的基本特征斷裂儲(chǔ)水構(gòu)造斷裂構(gòu)造破碎帶斷裂內(nèi)帶斷裂外帶斷裂中帶斷裂構(gòu)造三個(gè)帶的儲(chǔ)水能力和富水性不同，其儲(chǔ)水能力主要取決于斷裂的力學(xué)性質(zhì)和巖性當(dāng)充填完好、膠結(jié)緊密或脈巖及充填物為非可溶性物質(zhì)時(shí)，可起到隔水作用。張性斷裂儲(chǔ)水構(gòu)造壓性斷裂儲(chǔ)水構(gòu)造張性斷裂內(nèi)帶張性斷裂中帶張性斷裂外帶儲(chǔ)水能力和富水性較強(qiáng)雖有一定的儲(chǔ)水能力，但富水性取決于匯水條件和地下水補(bǔ)給來源。壓性斷裂內(nèi)帶壓性斷裂外帶壓性斷裂中帶儲(chǔ)水性較差儲(chǔ)水能力取決于角礫巖的膠結(jié)程度和膠結(jié)物性質(zhì)儲(chǔ)水能力和富水能力較強(qiáng)2021/1/48第一章地下流體的基本特征五、地下水的分類按地下水的埋藏條件可將地下水劃分為上層滯水潛水承壓水潛水的特點(diǎn)承壓水的特點(diǎn)直接和大氣相通；可接受大氣降水、地表水等補(bǔ)給；水位、水量、水質(zhì)受氣象、水文、等因素的控制；潛水水位與地形的起伏相一致；水的礦化度與地形、水的交替有關(guān)；潛水不適合做為地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)水點(diǎn)。水具有壓力；補(bǔ)給區(qū)、徑流區(qū)、排泄區(qū)不一致；由于上部有穩(wěn)定的隔水層，與大氣、地表水的聯(lián)系較弱；人為影響明顯小于潛水，越深層的承壓水，人為影響越小；承壓水的動(dòng)態(tài)變化明顯小于潛水，動(dòng)態(tài)變化較穩(wěn)定；承壓水的水質(zhì)較好。2021/1/49第一章地下流體的基本特征六、地下水的補(bǔ)給大氣降雨的滲入補(bǔ)給。含水層之間通過斷層或鉆孔相互補(bǔ)給。河水與地下水相互補(bǔ)給。七、地下水的排泄對(duì)基巖含水層而言，最主要的排泄形式是泉與人工開采。基巖中的泉水按其成因可分為侵蝕泉接觸泉溢出泉斷層泉2021/1/410第一章地下流體的基本特征八、地下水滲流運(yùn)動(dòng)規(guī)律水頭壓力：上升到一定高度的鉆孔中的水柱，可以看作是含水層中某一點(diǎn)的一種水頭或水頭壓力。達(dá)西定律適用于含水層中水流運(yùn)動(dòng)為層流時(shí)哲才定律適用于含水層中水流運(yùn)動(dòng)為紊流時(shí)2021/1/411第一章地下流體的基本特征九、潛水、承壓水等水位線圖2021/1/412第一章地下流體的基本特征十、地下水的物理性質(zhì)地?zé)釒У膭澐郑鹤儨貛А⒊貛А⒃鰷貛А５責(zé)崽荻龋涸谠鰷貛В疃让吭黾?00m，所增高的溫度值。單位為℃/100m。地?zé)嵩鰷丶?jí)：溫度每升高1℃所需增加的深度（m）稱為地?zé)嵩鰷丶?jí)（單位：m/℃）。2021/1/413第一章地下流體的基本特征十一、地下水的化學(xué)性質(zhì)地下水化學(xué)成分礦化度地下水中離子、分子與化合物的總量。硬度取決于地下水中鈣、鎂離子含量。離子成分,,,2+,2+,2+，,,42-,2-,3-,32-,32-,42-氣體成分：O2、N2、H2S、4、2深層地下水礦化度高于淺層地下水，熱水礦化度高于冷水。膠體成分：2()3()32021/1/414第一章地下流體的基本特征十一、地下水的化學(xué)性質(zhì)地下水化學(xué)成分的形成作用溶濾作用蒸發(fā)濃縮作用混合作用陽離子交替吸附作用脫碳酸作用脫硫酸作用2021/1/415第一章地下流體的基本特征十二、地下熱水地下熱水的氣體成分地下熱水中的O2的含量微小，以2、4、H2S等氣體組分為主，、H2等含量也較多。地下熱水的化學(xué)成分地下熱水中除含有冷水中常見的7種離子外，還含有較多的微量元素，如：F、、I、B、、、、、、等。地下熱水的分布概況溫度對(duì)地下水化學(xué)成分的影響2021/1/416第二章地下流體動(dòng)態(tài)特征一、地下流體動(dòng)態(tài)分類地下流體動(dòng)態(tài)井（泉）中觀測(cè)到的地殼流體物理化學(xué)特性隨時(shí)間的變化。地下水宏觀動(dòng)態(tài)水流的水動(dòng)力狀態(tài)發(fā)生變化。地下水微動(dòng)態(tài)含水層骨架發(fā)生變形破壞。地下水正常動(dòng)態(tài)無地震和干擾情況下，能夠表征周期性環(huán)境影響或動(dòng)力作用相對(duì)穩(wěn)定的一種動(dòng)態(tài)。地下水異常動(dòng)態(tài)受到構(gòu)造作用或其他因素影響出現(xiàn)的非穩(wěn)定變化的一種動(dòng)態(tài)。2021/1/417第二章地下流體動(dòng)態(tài)特征二、井水位固體潮效應(yīng)含水層在日、月起潮力作用下，產(chǎn)生固體潮體應(yīng)變的反映，含水層的體應(yīng)變使其孔隙中的流體壓力產(chǎn)生潮汐波動(dòng)，迫使水在井孔與含水層之間產(chǎn)生潮汐滲流，從而形成了井孔內(nèi)水位的潮汐變化。井潮潮差—固體地球產(chǎn)生潮汐變形而引起的井水位變化幅度，是表征井孔水位潮汐效應(yīng)大小的主要指標(biāo)。2021/1/418第二章地下流體動(dòng)態(tài)特征三、井水位氣壓效應(yīng)井水位隨氣壓波動(dòng)而表現(xiàn)出的起伏現(xiàn)象。當(dāng)大氣壓力增大時(shí)井水位下降,大氣壓力變小時(shí)井水位上升.四、井水位地面荷載效應(yīng)井水位隨地面荷載的變化而變現(xiàn)出的起伏現(xiàn)象。常見的有列車荷載效應(yīng)、降雨積水荷載效應(yīng)等。2021/1/419第二章地下流體動(dòng)態(tài)特征五、地下流體干擾異常的基本類型觀測(cè)技術(shù)系統(tǒng)干擾（儀器設(shè)備運(yùn)行環(huán)境、日常管理）地表水體引起的干擾異常地下水開采引起的干擾異常地下注水引起的干擾異常礦山采礦活動(dòng)引起的干擾異常其它環(huán)境干擾異常a、觀測(cè)井管老化開裂引起的干擾異常b、井口裝置改變引起的干擾異常c、泄流口堵塞引起的干擾異常d、觀測(cè)操作不當(dāng)引起的干擾異常……觀測(cè)條件改變的干擾（觀測(cè)井、其它）觀測(cè)環(huán)境變化的干擾（井區(qū)自然環(huán)境、井區(qū)人類活動(dòng)、地質(zhì)動(dòng)力活動(dòng)）2021/1/420第三章地下流體觀測(cè)臺(tái)與觀測(cè)網(wǎng)一、地下水物理動(dòng)態(tài)地下水的物理性質(zhì)（水溫、透明度、顏色、嗅、味、導(dǎo)電性、放射性、水的流速、水頭壓力、水位埋深、流量）隨時(shí)間的變化規(guī)律（多年動(dòng)態(tài)、年動(dòng)態(tài)、月動(dòng)態(tài)與日動(dòng)態(tài)）。地下流體化學(xué)動(dòng)態(tài)的變化是指地下水中的氣體和固體溶質(zhì)含量的變化。二、地下水化學(xué)動(dòng)態(tài)2021/1/421第三章地下流體觀測(cè)臺(tái)與觀測(cè)網(wǎng)三、地下流體主要觀測(cè)對(duì)象分類地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)以及地震科學(xué)研究的目的和現(xiàn)有技術(shù)水平與可行的條件出發(fā)，目前國內(nèi)外地下流體觀測(cè)較為廣泛的項(xiàng)目：井水位、井水溫度、水氡與氣氡、水汞與氣汞四大類6種測(cè)項(xiàng)。有一些臺(tái)點(diǎn)還觀測(cè)常量離子、微量組分、氣體總量、二氧化碳、氫氣、氦氣等。2021/1/422第三章地下流體觀測(cè)臺(tái)與觀測(cè)網(wǎng)四、地下流體觀測(cè)場(chǎng)地勘選與基本要求觀測(cè)區(qū)資料齊全，地質(zhì)―水文地質(zhì)條件清楚觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)選擇在對(duì)應(yīng)力應(yīng)變敏感的構(gòu)造部位觀測(cè)點(diǎn)還可選擇在有深部物質(zhì)上涌的部位觀測(cè)區(qū)應(yīng)發(fā)育承壓性和封閉性好的含水層盡量避開觀測(cè)環(huán)境干擾2021/1/423第三章地下流體觀測(cè)臺(tái)與觀測(cè)網(wǎng)五、觀測(cè)井建設(shè)規(guī)范化井深、井徑、套管與止水、過水?dāng)嗝妗⒊辽肮堋Ａ⒌叵铝黧w觀測(cè)環(huán)境保護(hù)目的是遏止和減弱可能產(chǎn)生干擾異常的各類因素或作用的行為，確保地震觀測(cè)站觀測(cè)的各類動(dòng)態(tài)是按著一定規(guī)律變化的正常動(dòng)態(tài)，防止各類非規(guī)律性的干擾動(dòng)態(tài)出現(xiàn)，以便地震活動(dòng)期間能夠捕捉到非常顯著的地震前兆異常信息。2021/1/424第三章地下流體觀測(cè)臺(tái)與觀測(cè)網(wǎng)七、地下流體監(jiān)測(cè)背景調(diào)查的主要內(nèi)容開展野外調(diào)查，掌握井區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造與水文地質(zhì)背景氣候水文背景條件調(diào)查區(qū)地下水開采工程布局監(jiān)測(cè)井建設(shè)規(guī)范化衡量調(diào)查其它干擾因素2021/1/425第四章水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)技術(shù)一、觀測(cè)系統(tǒng)的組成含水層(井)、井口裝置、觀測(cè)儀器設(shè)備二、井水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)的類型靜水位觀測(cè)是指觀測(cè)井口至井水面間的垂直深度，相當(dāng)于觀測(cè)地下水面的埋深。動(dòng)水位觀測(cè)是指觀測(cè)泄流口的中心面至井水面間的垂向高度，相當(dāng)于觀測(cè)泄流口以上的水柱高度。2021/1/426第四章水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)技術(shù)機(jī)械式水位儀的工作原理(井水位變化—浮標(biāo)升降—滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)—記錄筆記錄(同時(shí)隨時(shí)鐘移動(dòng))—水位隨時(shí)間的變化過程.數(shù)字型水位儀的工作原理(壓力式水位傳感器—ρ—壓強(qiáng)與井水柱高度成正比）三、水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)儀器的基本原理2021/1/427第五章地?zé)釀?dòng)態(tài)觀測(cè)技術(shù)測(cè)量鉆孔中的溫度測(cè)量鉆孔中的溫度梯度測(cè)量地表淺層溫度和溫泉溫度衛(wèi)星遙感目前，地?zé)崆罢子^測(cè)主要是測(cè)量深井、淺井與溫泉水的變化。一、地?zé)釀?dòng)態(tài)觀測(cè)類型2021/1/428第五章地?zé)釀?dòng)態(tài)觀測(cè)技術(shù)穩(wěn)態(tài)地?zé)釄?chǎng)系統(tǒng)—震源應(yīng)力場(chǎng)作用—?jiǎng)討B(tài)地?zé)釄?chǎng)（附加地?zé)釄?chǎng)）與地震有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系（前兆、同震反應(yīng)、震后調(diào)整及強(qiáng)余震前兆）二、地?zé)崆罢子^測(cè)的原理2021/1/429第五章地?zé)釀?dòng)態(tài)觀測(cè)技術(shù)地?zé)嵛?dòng)態(tài)變化類型：平穩(wěn)型；短周期型；跳躍型；長(zhǎng)周期型（不明原因）；趨勢(shì)型。井孔動(dòng)態(tài)特征類型受影響因素控制：含水層，巖石透水性位置，固體潮，溫度日變，人工開采等。震前有異常，震時(shí)有同震，震后有調(diào)整。水溫異常以短臨異常為主。井水溫度有固體潮效應(yīng)。某些井水溫與水位變化相關(guān)。三、地?zé)釀?dòng)態(tài)基本特征2021/1/430第五章地?zé)釀?dòng)態(tài)觀測(cè)技術(shù)利用石英頻率隨溫度變化的特性構(gòu)成石英溫度計(jì)。由于石英晶體高純度的特性，決定了具有高Q值，其頻率-溫度變換的關(guān)系可表示為：012f23f34f4+……式中，f是石英諧振器的自振頻率；T為石英諧振器的溫度；A0，A1，A2，A3，A4……則是隨著每個(gè)石英溫度傳感器的個(gè)性不同而不同的常數(shù)。儀器所配探頭的五個(gè)常數(shù)由計(jì)量部門標(biāo)定時(shí)給出。1A型數(shù)字式溫度計(jì)的探頭由測(cè)溫諧振器和變換電路共同組成，封裝在一個(gè)外徑30，長(zhǎng)約300的紫銅管內(nèi)，由電纜引到主機(jī)。電纜由一芯一屏蔽構(gòu)成，即負(fù)責(zé)由主機(jī)向探頭內(nèi)變換電路供電，又將探頭的信號(hào)送回主機(jī)（見圖）四、地?zé)釘?shù)字化觀測(cè)儀工作原理主機(jī)變換電路2021/1/431第六章氡觀測(cè)技術(shù)的射氣特性含有的巖石，具有向周圍空間擴(kuò)散氡氣的能力，這種能力稱為巖石的射氣作用巖石的射氣作用。射氣強(qiáng)度：1克巖石在1秒鐘內(nèi)析出的自由氡射氣量。射氣能力：1克巖石在其建立放射平衡（與之間）的時(shí)間內(nèi)析出的總射氣量。射氣系數(shù)：在單位時(shí)間內(nèi)，析出到巖石空隙中的自由氡量與在同一時(shí)間間隔內(nèi)形成的總射氣量的比值。一、氡的射氣特性2021/1/432第六章氡觀測(cè)技術(shù)氡射氣在地殼中的遷移是一個(gè)復(fù)雜的過程。二、氡的遷移作用擴(kuò)散作用對(duì)流作用水?dāng)y帶作用伴生氣體的壓力作用地?zé)嶙饔贸毕⒋髿鈮旱目v深效應(yīng)2021/1/433第六章氡觀測(cè)技術(shù)氡的前兆異常機(jī)制三、氡與地震的關(guān)系孕震過程，當(dāng)受到附帶有滲流場(chǎng)擾動(dòng)時(shí)，巖土空隙中自由氡或地下水中溶解氡都將發(fā)生變化，甚至地下水中出現(xiàn)氡的過飽和而自由逸出的現(xiàn)象。因此，連續(xù)觀測(cè)地下水中溶解氡與逸出氡及巖土空隙中自由氡濃度的變化，有可能捕捉到地震孕育與發(fā)生的前兆異常信息。2021/1/434第六章氡觀測(cè)技術(shù)在地震監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，根據(jù)觀測(cè)對(duì)象分為水氡測(cè)量、逸出氣氡測(cè)量和土壤中氡測(cè)量三大類。四、氡測(cè)量方法分類

按測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)短劃分為微分（瞬時(shí)）測(cè)量和積分（積累）測(cè)量。地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中臺(tái)站使用的：105K型靜電計(jì)、125型氡釷分析器和3A型自動(dòng)測(cè)氡儀都屬微分測(cè)量?jī)x器。2021/1/435第六章氡觀測(cè)技術(shù)五、電離靜電計(jì)法和閃爍脈沖計(jì)數(shù)法的基本原理

電離靜電計(jì)法：氡氣被鼓入電離室，氡及其子體的－射線使空氣分子電離，在外加電場(chǎng)作用下產(chǎn)生電離電流，使靜電計(jì)的石英絲偏移，目測(cè)指示絲移動(dòng)的格值，計(jì)算水氡濃度。閃爍脈沖計(jì)數(shù)法：氡氣被鼓入電閃爍室，氡及其子體的－粒子沖擊閃爍室內(nèi)壁的硫化鋅（銀）閃爍體，激發(fā)出光子，經(jīng)光電倍增管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并在陽極負(fù)載上形成脈沖電流，輸出負(fù)脈沖，經(jīng)電子線路放大、甄別、整形后被自動(dòng)定標(biāo)器記錄，根據(jù)在單位時(shí)間內(nèi)的脈沖計(jì)數(shù)計(jì)算出水氡濃度。2021/1/436第六章氡觀測(cè)技術(shù)六、氡觀測(cè)的影響因素

自然環(huán)境類：降雨、氣壓、氣溫、水溫、江河水、水庫。人類活動(dòng)類：地下抽水、地下水回灌、礦井疏干、礦山爆破。觀測(cè)條件：觀測(cè)井結(jié)構(gòu)、井口裝置、井水自流狀態(tài)、儀器工作環(huán)境、臺(tái)站工作環(huán)境。觀測(cè)工作：水樣的采集、觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)、儀器與設(shè)備（老化、故障、更新等）、操作與規(guī)范、標(biāo)定與檢查。其它偶然因素。2021/1/437第七章汞觀測(cè)技術(shù)一、汞的物理化學(xué)特性

電離勢(shì)高，1價(jià)和2價(jià)汞易從化合物中還原成零價(jià)汞；具有化學(xué)穩(wěn)定性，不易同其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；汞能溶解許多金屬而形成金汞齊，且易被黃金吸附；揮發(fā)能力強(qiáng)。常溫下即具有明顯的蒸汽壓，它的蒸汽壓力、揮發(fā)速度隨溫度升高而急劇增加；具有極強(qiáng)的穿透力，容易沿裂隙、孔隙等向周圍介質(zhì)擴(kuò)散遷移。2021/1/438第七章汞觀測(cè)技術(shù)二、汞觀測(cè)的技術(shù)思路

與地震活動(dòng)有關(guān)的深部斷裂帶上都存在汞氣暈，某些汞氣濃度的增高與地震活動(dòng)有關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明巖層瞬時(shí)加壓和持續(xù)過程中汞量變化最為明顯、清晰。汞具有很高的蒸汽壓。沿?cái)嗔褞Ш蛶r石空隙的遷移能力強(qiáng)。構(gòu)造活動(dòng)伴有應(yīng)力、熱力作用，使圍巖與周圍介質(zhì)發(fā)生相互作用，定點(diǎn)、定期測(cè)量各種介質(zhì)中汞量變化可了解構(gòu)造的活動(dòng)性，捕捉地震前兆信息。2021/1/439第七章汞觀測(cè)技術(shù)三、汞觀測(cè)的對(duì)象

井（泉）水中汞（水汞）斷層帶土壤氣中汞（土汞）井口逸出氣中汞（氣汞）2021/1/440第七章汞觀測(cè)技術(shù)四、數(shù)字測(cè)汞儀器工作原理

某一種元素的基態(tài)原子蒸汽對(duì)同