第三节 地下流体观测

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一、水物理、水化学观测

(一)聊城地震水化试验站
聊城地震水化试验站是山东省重要的水物理、 水化学观测站之一。台站有专用
观测井聊古一井,系1977年3月由胜利油田3219钻井队施工完成,井深2337.72米。该
井位于聊考断裂东侧, 观测井上部为松散地层,套管下至785米,套管座在古风化壳
隔水层上,封闭好,与地表水、浅层潜水、微承压水无直接的水力联系。观测井主要
含水层为奥陶系灰岩,井溢段为828米—928米,地下水活跃带在828米—888
米,开井畅喷时高达181m3/h,流量稳定,水温较高(50℃),928米以下为弱含水层。
观测井785米—828米为古风化层,是良好的隔水顶板,与上部水无直接水力联系。
主要补给方式为缓慢的深层水平径流。该区东部古生界碳酸岩出露的平阴凸起为补给
区,东阿坳陷为径流区,阳谷凸起为排泄区,井压约一个大气压。井水为高矿化度的
氯化物硫酸岩钠钙镁型,其生成时的水文地球化学环境为还原性。至2005年,井深、
井孔结构、观测环境、地下水特征均无变化,唯有水压和流量略有衰减。
聊古一井物理量观测包括动水位、 流量、水温、水压、地热;化学量观测包括
水氡、气氡、水汞、气汞、酸度、电导率、离子(钙、镁、氯)含量,气体总量及各组
分(氦、氮、氢、二氧化碳)含量。观测项目部分受气压等气象因素的影响,地热偶尔
受雷电的干扰,流量记录有时受外界电磁波的影响。
1998年,进行数字化改造,增上7套数字化仪器用于聊古一井的氦、氢、二氧化
碳、 氡、汞、动水位及地下258米处水温观测。该站流体观测资料包括模拟资料和数
字化资料两部分。其中模拟资料包括水氡(FD-105K、FD-125)、气体(H2、He、CO2、
气体总量)、水质(硬度、Ca、Mg、Cl、PH、电导率)、水汞、水物理(流量、水温、水
压) 和气压,各项资料的正常多年动态、年动态、月日动态等均为近直线型。数字化
资料包括气氡、动水位、气汞、地热、氢、氦、二氧化碳,正常多年动态、年动态等
不尽一致,主要是干扰因素影响或观测仪器本身引起的。
(二)东营胜利油田地震台
1976年3月安装FD-105K型射气仪、FD-111A型电导率仪观测地下水氡、电导率;
后又增设JZD-1型测氡仪、FD-128K型测氡仪、XSF-40型流量指示积算仪及FD-125型氡
钍分析仪,观测东水1井、西营井和菜农井的水氡、流量和水温等。1981年施工钻成1
处井孔专门用于水化观测,建立综合水化观测楼和观测室。标定室安装空调,常年温
度控制在20℃(±2℃);用油嘴闸门控制流量,测量鲁东水3井的水氡值、电导率、水
温、井口压力、井底压力、流量和西营井的水氡值、水温、电导率、流量等。1999年,
上述观测项目均已停测。
1998年数字化改造后,该台形成由一个数字化观测主台(胜利油田鲁23井) 和地
宫、孤岛两个地热子台组成的前兆观测系统,共有水位、压力、氡、氦、汞、地热、
气温、 气压8个测项, 配备SZW-1A型地热仪、GPR-1型水位仪、LN-3型水位仪、
DFG-B1型测汞仪、 HE传感器测氦仪、SD-3A型测氡仪、室温传感器、气压传感器等观
测仪器。其中胜利油田鲁23井包括水氡、水温、水位、测汞、测氦等综合性数字化观
测项目;地宫井、孤古10井均为水温观测项目。主台在观测上实现24小时自动连续观
测、数据自动采集存储、有线传输、微机汇集管理,在资料处理上,中央处理系统人
机结合进行处理,负责收集本台站数据,提供拨号接入、本台站微机与前兆台网中心
FTP服务器进行数据交换等功能。 子台采用无人值守、数据自动采集、有线传输、远
程控制管理模式。主台与子台之间通过通信线路连接,可远程调控子台、调取数据。
(三)沂水地震台
沂水地震台利用沂水-汤头断裂带上一处自流泉水, 于1973年7月起采用FD-105
型水氡射气仪进行水氡观测, 1981年1月改用FD-105K型水氡射气仪。1994-1995年、
1999年因修路两度停测。观测泉原为自流泉,泉东为太古界片麻岩,泉西为白垩系王
氏组页岩。地形东高西低,处在东西向的自然冲沟内,为风化壳内裂隙水,水质为亚
碳酸、 硫酸-钙镁型。观测人员每日一次从泉中取水样后进行水氡测量和分析,遇有
异常时加密观测。辅助测项有水温、流量、水位埋深、观测室的气温和湿度、气压、
降水量等。1999年因环境改变,该泉的补给水路被阻断,泉眼被覆盖地下,不再自流,
观测人员改为由30余米长的涵洞进出取出水样进行观测,辅助测项逐渐取消。另外观
测数据随降雨变化而变化,每年春末为最低值。
(四)莒县陵阳地震台
2002年4月利用二氧化碳试管在井内测量二氧化碳浓度。 井深1.8米,井壁管为
长2.0米,直径50毫米的塑料管,岩性为风化较深的安山岩,每日8时更换试管,读取
数据。
(五)德州地震台
1971年10月进行水氡观测;1972年5月电导率投入观测;1972年12月水质分析、
PH值投入观测,其中水质分析测定钙离子、氯离子、碳酸氢根、二氧化硅、氟离子、
镁离子等。配备FD-105型射气仪、DDS-11型电导仪、25型PH计、72型分光光度计、水
质分析仪等观测设备, 1978年,水氡观测仪器由FD-105改用FD-105K。观测井位于德
州市德城区西郊, 处沧东断裂带北端上盘。成井井深860米,水温35℃左右,为第四
纪砂岩孔隙裂隙水, 水质为碳酸氢钠型。该井24小时连续抽水,流量70立方米/时,
由专业人员维护、保养和检修,不受降水补给、地表水影响,且受地下水开采影响较
小,水氡年动态曲线呈冬高夏低型。至2005年,德州地震台先后对13眼井进行水化观
测。 由于地下水位严重下降和机井损坏等原因,截至2005年底,仅对深860米井进行
水氡、电导率、钙离子、氯离子4个测项的观测。

二、水位动态观测
依照国家地震局确定的建网原则与选井技术要求, 1979年起山东省开始建立地
下水动态观测网,至1984年11月,共有22口深井取得国家地震局验收证书。1985年后,
先后停测鲁08、16、18、19、20、23、24井,新增济南鲁30井、青岛鲁31井、荣成鲁
23井、蒙阴鲁33井。另外,1998年昌邑鲁02井和枣庄鲁15井进行数字化改造后增加水
温观测项目, 其他观测井采用SW-40型和SW40-1型水位自记仪进行水位观测。在所有
的井中有85%以上的井能够记录到固体潮, 但潮汐变化大小不同,大者可达20厘米,
小的仅有1厘米—2厘米。多数井孔受到气压影响,个别井孔对矿区塌方也有反映,
反映出深井观测的灵敏性。截至2005年,山东省地下水动态观测网共有水位观测井19
口。
(一)昌邑鲁02井
位于昌邑市柳疃镇姜家寨村, 地处昌邑-大店断裂带西侧,海拔高程7.6米。该
井成井于1975年, 终孔深度为1383.61米,套管直径140毫米、深度1171.90米,含水
层埋深1171.50米, 揭露厚度211.71米,井孔岩性主要为砂岩,为第三纪地层。地下
水类型为孔隙裂隙自流水,水质为混合水。
该井完钻后井深压力大, 深层水自溢而出,伴有零星原油,1978年改用为宏观
观测井。 同年5-8月对井孔进行改造,由井口焊接直径140毫米钢管,高出地面8米,
下设观测阀测流量。1985年5月,新建保护水塔及观测房(塔高10米、内径5.90米,井
管位于塔中心,观测房与保护塔相连)后,停止水流量观测,安装SW-40型水位自记仪。
1990年8月安装气压计。1998年6月鲁02井进行了优化改造,安装了数字化仪器。
该井水位高出地面7米左右,平时升降幅度很小,不受降雨量及地表水的影响;
与气压变化呈负相关。 水井能明显反映固体潮变化,同时对MS6级以上远震能清晰
记录出地震波(折射波、绕射波等)。1978年1月至1985年5月,用测绳测水位,1985年
5月后使用SW-40型水位自记仪。 1998年8月安装SZW-1A型数字地热仪和LN-3型数字水
位仪,探头分别下至180米和3.6米。
(二)广饶鲁03井
位于广饶县陈官乡高斗村西约600米,系胜利油田1971年完工的勘探井,1979年
12月改造为地震地下水位观测井。 该井井口海拔高程8米,观测层地处济阳坳陷南斜
坡构造下第三系砂岩, 测段埋深2047.20米—2048.60米。在0米—40米浅层
为380毫米大口径保护钻进; 40米—2260米为140毫米取芯钻进, 浅层套管下至
2260米。因试油失败,抽油管置留于井中,现该井观测液面即在抽油管中。该井观测
段裂隙较为发育,对气压响应效率可达5.60毫米/hpa;由于外围岩体致密,气压响应
动态滞后约为10小时左右。1980-1994年,该井水位持续升高,1982年6月井管由距地
面0.7米加高到1.5米; 1984年9月又加高到2.5米,保护房加高到4米,并采用室内二
层平台观测;1986年6月井管加高到3米;1994年11月后水位高度逐年回落至正常范围。
广饶鲁03井观测仪器为SW-40型水位自记仪, 观测精度0.001米,观测资料正常
年变清晰,气压变化、降水干扰和固体潮响应明显。
(三)禹城鲁04井
位于禹城市梁庄乡东吕洼村, 原为胜利油田钻探油井,完钻后没有出油,改用
为地震宏观观测井。 该井井口海拔高程21.06米,地处聊考断裂北端,井孔岩性主要
为砂岩,第三纪地层,地下水类型为孔隙裂隙承压水。钻井终孔深度为2657米,含水
层埋深300米—970米, 水井套管属优质无缝钢管,套管直径140毫米,套管深度
550米。井周围地势开阔平坦,与气压相关性很好,呈负相关。
1980年1月使用SW-40型水位自记仪投入观测。 随着禹城市工业用水开采增加,
该井水位呈下降趋势。 该井能清楚地反映出固体潮变化,同时对MS6级以上远震能
清晰记录出地震波。
(四)兖州鲁06井
位于兖州市颜店镇翟四村, 原属兖矿集团煤炭勘探井,1979年改用为地震宏观
观测井。该井地处孙氏店断裂带东侧,井孔岩性主要为灰岩,地下水类型为岩溶裂隙
承压水。该井完钻深度为1076.9米,裸孔,井孔灰岩埋深45.1米。
1979年11月使用SW-40型水位自记仪、 滚筒气压计、水银U型管大气压力测量计
对该井水位、井口大气压力进行观测。1997年改用SW40-1型水位自记仪。该观测
井受降雨量及地表水的影响较大, 与气压变化呈负相关,高值一般出现在7-9月,雨
季水位明显上升, 其他时间水位平稳下降。水井能明显反映固体潮变化,同时对M
S6级以上远震能清晰记录出水震波。
(五)栖霞鲁07井
位于栖霞市藏家庄镇韩家疃村, 由山东省冶金地质勘探公司三队施工,1979年
11月完工。该井地处莱阳-栖霞-福山断裂交汇部位,井孔岩性主要为花岗岩,地下水
类型为裂隙承压水。 终孔深度为600米, 开孔直径170毫米, 终孔直径110毫米,自
75.77米处变径为130毫米,451.22米处变径为110毫米。套管直径170毫米,套管深度
为75.77米。 主要观测段在73.55米—600米之间,揭露厚度526.45米,水位埋深
4.2米。
1979年11月采用SW-40型水位自记仪进行观测, 1980年1月,因套管较细,改用
小浮标进行观测, 至2005年仍稳定运行。井水位微动态可显示固体潮效应、记录到强
震的水震波。年变特征明显,年变幅可达4.8米。
(六)商河鲁09井
位于商河县白桥乡陈坦村西北角,为胜利油田32358队施工的钻探废弃油井,井
深2836米,水位埋深约2.02米。该井地处济阳坳陷王判镇潜山带白桥潜山 (济阳坳陷
带) ,含水层为奥陶系灰岩,地下水类型为奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水。该井封闭性
好, 受降雨、地表水及人类活动影响较小。井周围环境地势平坦,徒骇河距井500米
左右,无抽水干扰,映震能力强。
1982-2005年, 采用SW-40型水位自记仪和自记气压计进行观测,能够记录到固
体潮汐变化和水震波现象。观测资料主要受外界气压的干扰。
(七)巨野鲁11井
位于巨野县章缝镇燕洼村西南,由山东省地质局第三水文地质队施工,1979年1
月成井,井孔终孔深度为259.32米。该井地处巨野断裂东侧,为第四系砂层地层。开
孔直径220毫米, 自128.25米以下变径为210毫米。采用石棉管为套管下至246.8米,
滤水管长度为54.21米。井孔含水层总厚度19.01米,井孔观测段为111米—245米。
1979年2月使用RSW水位自记仪进行观测, 1981年1月改用SW-40型水位自记仪,
至2005年仍正常运行。该井水位稳定,数据连续可靠,有微弱的固体潮显示,最大潮
差1厘米左右。
(八)莒南鲁14井
位于莒南县汀水镇小官庄村东,原为临沂矿务局地质队探矿井,于1972年5月完
成钻孔施工, 井深321.44米,井孔开孔为150毫米,在20米处变径为110毫米,在100
米处变径为91毫米至终孔。 井孔套筒直径146毫米,下至20米深处,水泥固封,井下
部直径91毫米,井口标高85.24米。该井地处昌邑-大店断裂西侧,属丘陵地区。
1980年使用SW-40型水位自记仪、感应式水温计进行水位、水温观测。当时井口
套管高1.7米。 1982年6月井水出现自流, 年底加高套管至4.2米, 并加盖二层楼。
1984年又加高套筒到地面之上6.638米处,观测楼随之增建成3层,至2005年未再变化。
该井能记录到正常年变,且能记录到潮汐影响、气压变化、水震波、远震效应等;主
要干扰来自降水影响,该井对承压十分敏感,一场小的降雪也能引起水位变化。
(九)枣庄鲁15井
位于枣庄市薛城区邹坞镇马庄村,由枣庄矿务局地质勘探队于1979年施工完成,
井深501米,在陶枣断层以南约200米,岩性为砂岩,地下水类型为孔隙裂隙承压水。
1979年2月使用SW-40型水位自记仪进行水位观测;1981年4月使用DYJ1仪器进行
气压观测;1998年6月进行数字化改造,并增加DSQ-4型仪器进行地热观测。该井水位
自观测能清晰记录到固体潮, 受气压影响较小,对陶庄矿区塌方和全球MS7级以上
地震也有反应;地热观测数据稳定,年变差很小,主要干扰为降雨、附近农田灌溉等。
(十)威海鲁17井
位于威海市环翠楼公园东门北侧、威海奈古山脚下,成井于1977年8月,岩性为
前寒武纪片麻岩,地处威海北西向断裂构造带,系裂隙承压水。
1979年6月使用SW-40型水位自记仪进行水位观测。2002年1月进行数字化改造,
改用LN-3型数字水位仪。该井水位埋深与大气气压变化有一定联系,但受降雨和城市
用水影响较大。
(十一)苍山鲁22井
位于苍山县卞庄镇中兴路南段、 县地震局办公楼下,1985年11月成井,钻井深
度162.69米,套管直径146毫米,下至40米处,井下部直径110毫米,井口标高58米。
该井地处沂沭断裂带西侧,苍尼断裂带南侧,井址基岩是奥陶纪灰岩,夹有构造角砾
岩,覆盖层为黏土,厚约25米。含水层分布在34米—48米处、130米处。
1987年1月起使用SW-40型水位自记仪进行水位观测,1988年1月上电阻率观测手
段,1997年起使用SZW-1A型数字水温计进行水温观测。
(十二)乐陵鲁26井
位于德州市乐陵刘武官大齐村北, 1977年12月完钻,井深2474.79米,井斜2°
45′, 方位290°,人工井底至2296.88米,水位埋深2米左右,完钻层位为前震旦系
灰岩。该井地处平原地带,邻近义南断裂。
1985年起使用SW40-1水位自记仪进行水位观测, 辅以水银气压计、膜盒气压计
进行气压观测。资料有正常年变,能记录到潮汐影响、气压变化、水震波、远震效应
等。
(十三)菏泽鲁27井
位于菏泽市牡丹区高庄镇贺庄村北500米,1983年12月成井。完钻井深2000米,
0米—96米井孔直径为444毫米,1144米处变径为318毫米,终孔直径216毫米。自
井口至1138米处套管为钢管,套管初始直径346毫米,内径323毫米,套管91米处变径,
内径为244毫米;1138米以下为基岩裸眼,孔径216毫米;井深40米处有一不明物卡住
井管, 无法探明实际井孔深度,但不影响水位观测。该井312米以上为松散沙黏土,
312米—1160米为灰色和灰绿色砂泥岩互层, 1160米以下为灰岩,井底为紫红色
页岩。
1986年11月起使用SW-40型水位自记仪行水位观测,初始水位12.213米。井水位
微动态可反映固体潮变化, 最大潮差达12厘米。气压效应明显,井气压效应达7.0毫
米/hpa。震时能够记录到水震波。水位年变幅27.1厘米左右。
(十四)高青鲁28井
位于淄博市高青县常家乡台李村,由胜利油田古潜山勘探施工,1978年5月完工,
井孔标高13米, 终孔井深2886米,套管深度2764米;井孔开孔直径150毫米,至2763
米处变径为130毫米;地下水位埋深3.1米,观测段岩性为奥陶纪灰岩;0米NFDA1
200米钻孔岩心岩性主要为中砂、细砂、淤泥互层,含钙锰结核;200米—1200米
砂岩、泥砂互层,中下部砂岩占优势,并含砾石;1200米—2200米砂岩、泥砂互
层,砂岩中部分含砾,中下部分布薄层泥灰岩;2200米—2800米砂岩、泥灰岩、
灰岩互层,并含两薄煤层;2800米—3200米为灰岩,地层岩石裂隙发育。该井地
处高青断层西侧上盘15公里,黄河大坝以南约1公里,周围池塘、稻田,常年积水。
1986-2005年, 采用SW-40型水位自记仪进行水位观测,辅以气压自记仪测量气
压变化。观测水位年变化较平稳,幅度30毫米左右。
(十五)聊城鲁29井
位于聊城市新区办事处王官屯,于1983年4月14日由山东省地质局第二水文地质
队施工成井, 井孔直径110毫米,终孔深度400.65米;水位观测段为314米—348
米,地层岩性为上第三系地层灰岩;地下水类型为裂隙承压水。该井地处聊考断裂带
西侧,莘县坳陷东部边沿。
1985年12月使用SW-40型水位自记仪记录水位变化。 2001年7月在此井新增SZW-
1A型数字水温仪。
(十六)济南鲁30井
位于济南市珍珠泉院内, 1981年7月12日成井,终孔深度200.96米,开孔130毫
米,42.5米处变径为120毫米,105.92米处变径为100毫米,终孔直径80毫米。套管直
径120毫米,套管深度为42.5米。地下水类型为岩溶承压水,地质岩性主要为灰岩。
1981年7月起采用SW-40型水位自记仪观测水位变化,能清晰记录固体潮汐变化,
水震波反应灵敏。水位变化主要受降雨、城市用水及气压等干扰因素的影响,呈现年
变规律。
(十七)青岛鲁31井
位于青岛市山东路南端海军潜艇学院院内, 1981年2月成井, 钻井终孔深度为
140米, 套管自地面下10米。该井地处青岛市市区内的劈石口断裂带西侧,含水层埋
深135米, 井孔岩性主要为黑云母花岗岩,地质年代为第四纪地层,地下水类型为孔
隙裂隙自流水。
1981年2月安装HCJ1型水位观测仪器进行地下水位观测。 1987年7月,在观测井
东侧绿地安装三分向地电观测仪器进行地电场观测。 1992年3月,青岛安装雨量计、
7151型水温计、 气压计等辅助观测设备。1993年水位仪更新为SW-40型。该井水位变
化受降雨量及地表水影响较小,升降幅度相对平稳,多年来年变规律比较明显,高值
一般出现在7-8月,低值出现在1月。
(十八)荣成鲁32井
位于荣成市成山卫镇松埠咀村,由威海环翠区温泉镇机井队施工,1998年3月成
井, 井深为105米,套管深度16米,直径30毫米;水位埋深0.7米—1.2米,井孔
岩性为花岗岩,地下水类型为基岩裂隙水。该井地处俚岛-海西头断裂东侧。1999年6
月使用SW-40型水位自记仪进行水位观测,主要干扰来自海潮。
(十九)蒙阴鲁33井
位于蒙阴县蒙阴镇古城路57号县地震局院内,1986年12月成井,井深491米,套
管直径219毫米, 下至8米处,水泥固封;井下部直径91毫米。井口标高187.385米,
地下水为岩溶承压水, 含水层位于井下370米处;96.51米以上为泥质粉砂岩,96.51
米—331.05米为砂、页岩互层,331.05米—442.05米为砂砾岩,以上均为第
四纪地层,以下为奥陶纪石灰岩。该井地处新泰-蒙阴断裂带以南4.5公里处,地势平
坦,属山前平地,岩性为泥质粉砂岩。
1987年7月起使用SW-40型水位自记仪及深井水温仪进行水位、 水温观测。1998
年4月增加深井电阻率后, 深井水温仪工作不稳定停测。水位观测能记录到固体潮、
水震波,主要干扰因素来自降水补给、地表水渗透以及地下水开采。

图2-6 2005年山东省地下流体观测台点分布示意图