2001年8月2日建水县甸尾乡跃进水库库水翻花冒泡,该地的水文地质特征为地表水溶洞裂隙水。

跃进水库建于1958年,设计库容5×10⁷ m³,径流面积181 km²。现有库容4.2×10⁷ m³,库水位20 m。水库(23°44'N,102°41'E)位于建水盆地西北部、石屏—建水断裂北侧,距县城26 km,海拔1 541 m,局部构造NE向的甸尾—蚂蚁次级断裂沿旷野河进入并穿越库区,库区地下有煤层。

图2 跃进水库翻花冒泡点示意图
Fig.2 Yuejin reservoir bubble point diagram

跃进水库强烈的异常现象引起了国家、省、州、县地震局的高度重视,相关部门及时组成了现场跟踪监视组,携带多种监测设备进驻库区进行实时监测,同时采集水样、气样到中国地震局地质研究所进行分析(表1～3)。

表1 跃进水库样品说明
Tab.1 Sample description of Yuejin reservoir

表2 跃进水库水样品水离子分析结果
Tab.2 Yuejin reservoir water sample analysis results

表3 跃进水库水样品气体分析结果
Tab.3 Yuejin reservior water sample gas analysis results

注:CO₂无法测出; O₂未检测。

检测结果表明,水样中化学组份与比照样品水库化学组成基本一致。气样中以N₂为主,CH₄含量高达48.09%,而气样中的He、H₂容量均为0,说明气体源于深部的可能性极小。

那么跃进水库逸出气体中大量的CH₄又源于何处呢?中国石油总公司石油规划处对样品进行了碳同位素检测,得到G-A-1样品:δ13C值为-72.6‰,G-B-1样品的δ13C值为-73.2‰。

不同成因CH₄的δ13C值差别很大,深部无机成因CH₄的δ13C值为-20‰～-40‰,而浅部低温环境下形成的生物成因CH₄的δ13C值较低。目前,一般把δ13C值≥-20‰作为无机成因CH₄的可靠证据,δ13C值≤-40‰则作为生物成因的标志值(陈荣书,1994)。跃进水库逸出气体中CH4的δ13C值为-72.6‰,大大低于无机成因的δ13C值,而符合湖泊、沼泽环境生物成因的δ13C值,由此表明跃进水库逸出气体是生物成因形成,而不是来源于地下深处,与构造活动无关。

因此可判定该水库出现的翻花冒泡现象不是由地下构造活动引起的,与地震活动无关。

2003年6月14日建水陈官镇白水河龙潭(泉)出现鱼、虾等水生物死亡的异常现象。该地的水文地质特征为裂隙岩溶水。

现场的泉水与平时相比较无任何异常,也没有水位升降和温度变化,水体清澈、无嗅无味。水面有死去的小鱼、小虾等水生物漂浮,而塘底已没有活体存在。

经调查分析后发现:(1)水理性质没有变化;(2)没有极端天气异常;(3)对处于同一水文地质单元的小龙潭、大龙潭、西湖龙潭、虾洞龙潭、大树龙潭、西山寺龙潭等泉点,进行了认真的调查和访问,未发现任何异常;(4)微观监测资料的动态变化中也未出现异常,数据变化较为平稳;(5)黑龙潭泉、楚雄—建水断裂带上的黄龙寺、谢家湾两大泉点以及受通海—曲江断裂影响的泉点、井水等均正常,通过电话询问其余乡镇,亦没有任何宏观异常报告。

因此分析认为:白水河龙潭的水生物死亡现象应该与一些村民在此勾兑农药、电击捕鱼有关,而与构造活动无关,不是地震前兆异常现象。

2007年6月12日建水县甸尾乡哨冲村机井的井管内发出像水沸腾时一样的声响。该地的水文地质特征为岩溶裂隙水。

该井井深约70 m,水泵放置在井下约50 m,每当抽水停止后,都有类似的响声,这种现象已持续几年时间,但附近村民认为2007年的声响较往年更大。附近其它井未出现异常,而且2007年雨水比往年更多。经抽水检测,该井水清澈、无色、无味。

调查与分析后认为:此类异常声响常常出现在抽水机井内,应是机械原因造成,若泵内或井管内有空气则响声更甚,与构造活动无关。

2007年7月3日建水县东山大龙潭出现浑水。该地水文地质特征为裂隙溶洞水。

该泉点位于山脚,因富水的石炭系灰岩被隔水的震旦系砂泥岩切割而出露。出水点为两处,一处出清水,一处出浑水(褐黄色泥浆水),浑水向周围扩散。龙潭出露于石灰岩层中,面积约700 m²,水源由东北(利民)方向补给。

经现场调查发现:(1)该龙潭每年8月至10月雨季期间都会出浑水,受降雨影响明显,但补给区半个多月没有降雨;(2)两处出水点只有一处出浑水,是局部异常;(3)该龙潭2007年6月29日清潭完毕,清潭后一直出清水,7月3日发现出浑水,可排除潭底淤泥泛起可能;(4)附近泉点及水井并无异常;(5)当天中午12点左右,水逐渐变清,异常持续时间短。

分析认为:地下水流通道中有石块塌落,并由此改变了原来水流的形态,导致已沉积的泥沙泛起,产生浑水。浑水并不是由构造活动引起,与地震无关。

2008年6月5日建水岔科镇东风水库涵洞出水口出浑水。该地水文地质特征为填土裂隙潜水。

水库建造于泥盆系的砂页岩地层上,为小一型水库,土坝。库容3.26×10⁶ m³,现有水量2.6×10⁶ m³左右,库区周围植被茂密,水土保持良好,雨后库区周围也不会形成浑水,库水清澈。前坝区周围没有浑水流入,但后坝泄水涵洞却有浑水流出。浑水从何而来?现场调查中发现,水库后坝坡中部有一检修竖井,开口1.6 m×2 m,深17 m左右,库水涵洞排水管道由此穿过,由于管道之间焊接不好,有错位现象,因此,竖井成为内外连接的通道,该塘水可流入出水管道。此外,水库后方左坝肩附近有大块的风化土层,与出水通道相对高差约30 m,浑水颜色与土层颜色极为相似。

现场调查后发现:⑴ 浑水不是来自库内,也不是来自坝体; ⑵破碎的基岩、填压的坝体土层和左坝肩附近的风化土层之间有连接通道,被雨水渗入以致水口出现浑水; ⑶ 也可能有其它原因。

分析认为:该异常非地下深层水所致,与附近两条小断裂无关,可能是地表水影响的结果,与地震无关。

2008年12月9日建水县东山大龙潭出浑水,且水位上升。该地水文地质特征为裂隙溶洞水。

面积约700 m² 的龙潭水已发浑,呈褐红色、(土红色)无异味、实测水温21 ℃。浑浊的潭水已把周围几千平方米的农田染成了一片褐红色,9日11:00左右发现出浑水,水位上升了2 cm,出水量较之前明显增加。

在干旱少雨的冬季,龙潭水量不减反增且由清变浑,这意味着什么?是否是附近的通海—曲江断裂在平静几十年后,开始了新的活动?

调查后发现:(1)这是当月龙潭第4次出浑水,前三次(1日、4日、7日)均是当日发浑次日变清,都没有这次严重;(2)气象资料显示12月6日全县有一次普遍的降雨,最大雨量为普雄乡3.8 mm,东山坝降雨量<0.2 mm,补给区几乎没有雨;(3)周围泉点、机井和民用井没有异常变化;(4)建水县及周边县、市地下水微观观测数据无明显变化(异常)。

综合看到的现象及掌握的资料,分析认为造成龙潭水发浑和水位上升的原因可能是:2008年7～10月雨季期间大量的降雨重新充满了早期形成的溶洞(也可能是更早前就已充满),由于泄水通道被泥沙及杂物堵塞,形成暂时的“地下水库”。之后,随着时间的推移,在水流的溶蚀及水体压力的共同作用下,泄水通道被逐渐打开,本月1、4、7号的3次水体发浑就是这种原因产生的结果。9号,当通道被完全打开的“地下水库”泄水,造成龙潭水发浑及水位上升。

图3 “地下水库”示意图
Fig.3 “Underground reservoir” diagram

2008年9月17日,建水二中食堂水井出浑水。水文地质特征为断裂破碎带、岩溶裂隙水。

水井建于20世纪80年代,凿于石灰岩中。井口直径0.9 m,井深约3 m,井水从北侧(靠山一面)的石灰岩中涌出,水量较大,采用水泵抽水,多年来从未干涸。出浑水的现象以前曾有过,但浑浊程度没有这次大,时间没这次长。水体,呈褐红色(泥浆色)、没有异味、水温正常,井内亦无冒泡等现象、水流之处沟边有黄泥沉淀物。至17日上午,浑水已持续2天,且更加浑浊。

图4 建水盆地黄龙寺单元断裂阻水富水构造示意图
Fig.4 Jianshui basin Huanglongsi schematic diagram of water-blocking and water-rich tectonic fracture

调查分析:(1)井体之山上有跃进高沟经过,山脚的水井与山腰的跃进高沟垂距约70 m,沟中水浑浊;(2)当地村民反映:9月14日晚当地有较大降雨,同时在水井上部补给区约1.5 km的山顶有一名为蚂蚁塘的水塘可积蓄降雨,且塘底有一落水洞与该区地下水系相连;(3)周围民用井未出现浑水现象;(4)与井相隔约30 m处的黄龙寺龙潭水,清澈见底无变化;(5)在与该井直线距离约1.37 km的黄龙钢铁厂深水井现场抽水调查,水质清澈。

综合以上信息认为造成二中食堂浑水的原因是:降雨后外部浑水浸入,不是地震宏观异常; 9月15日石屏坝心3.5级地震可能破坏了地下水径流通道上岩体的稳定,引起局部岩体松动、垮塌,扰动多年沉积的泥沙所致。

2008年12月22日西庄镇荒地大口井井水发浑,该地的水文地质特征为风化带上层潜水。

该井凿于震旦系砂岩的风化层中,井口大,直径约2.5 m,井深约7 m,井边用条石垒彻,井水呈灰白色(米汤色),无异味。22日早晨9时左右发现井水发浑(无人为扰动),21时浑水浊度有所减弱。

调查分析:(1)井水主要由降雨渗透基岩风化层供给,因为补给面积较大,井水从未干涸。周围没有河流、沟渠,该井为一独立的水文地质单元,没有其它水力联系,水文地质条件简单;(2)每年都要清洗此井(今年还未清洗),井水主要由围井石缝浸透而入,每年雨季井水都会发浑,井口周围有陷落;(3)周围机井和同处一个单元的民用井没有异常变化;(4)建水县及周边县、市观测数据无明显异常。

由人力开凿的民用井往往位于基岩风化带、松散的砂、土层中,补给范围小、埋藏浅、运移途径短、出水量少、受降雨影响大、径流条件单一。具有各向同性是它们的共同特征。处在同一水文单元的民用井还会同涨落同清浊同质同味。受非人为因素干扰时,将呈现出同一变化特征。就大口井而言,所出现的变化是独立的,也是短暂的,不具普遍性,与同一单元民井的共性不符。因此,井水发浑的原因与外界无关,属自身问题。

综上所述,认为造成井水发浑的原因极可能是井口周边有塌落现象,造成地下水带入泥土,再由围井石缝隙渗透而致,与地震异常无关。

2.10 水位变化

2007年9月12日建水利民乡芋头寨坝塘水位突升突降。该地水文地质特征为地表水碳酸盐岩泉水补给。

据村民小组长介绍,9月12日晚上约20时,有五六个村民看见坝塘水尤如涨潮一样,波浪突起,从东向西逆行,反复几次,浪高约40 cm,持续时间十余分钟。这一怪异现象以前从未出现过,引起部分村民的恐慌。

调查分析认为:该小坝塘处于震旦系的砂页岩层上,坝塘北面约20 m处有一条宽约10 m的冲沟,沟北面地表有碳酸岩出露,沟东面地表则是砂岩层出露,两者地质构造区别明显,为一小断裂带,该坝塘恰处于此。坝塘现蓄水约2.0×10⁴ m³,最深处约6 m,水质良好、清澈透明,长年不竭,为当地村民生活水源。据云南省地震台网测报:2007年9月12日19时10分24秒印尼发生8.5级地震,震中距约2 000 km; 此外,县域内的李浩寨、青龙等乡镇在同一时段也出现了类似的现象,与8.5级地震时间上非常吻合,应为印尼地震的影响所致。

由以上分析可知,这次水位变化应为印尼地震的同震效应,不是地震前的宏观异常。

在2008年5月12日汶川8.0级地震后的1小时内,建水县青龙、东山、西庄等乡镇连续报告有井水、龙潭发浑及坝塘水位突升突降的现象。均是受汶川地震影响而产生的同震效应,与地震前宏观异常无关。