通过水热系统对地球固体潮的响应特征进行水温观测机理研究

从全国地震地下流体台网中的300多口水位水温同井观测井中，筛选出20～30口有水位与水温潮汐响应的观测井，建立起本项目的研究对象- - 水热系统。通过分析这些水热系统对地球固体潮汐的响应特征（主要是水位潮汐响应和水温潮汐响应）进行水温观测的机理研究。探明水温的潮汐效应是水位潮汐效应的次生效应，还是对地壳应力的直接响应这一关系到水温观测的基本原理甚至是有没有必要进行水温观测的基础问题，从而揭示水温对地球固体潮的响应模型、水温观测的直接物理量以及水温观测机理，并利用现场试验的方式对上述理论成果进行修正与检验。通过对水温观测机理的认识，对如何科学利用水热系统来进行地震监测有着重要意义、为有一定物理基础的水温异常预测地震预的理论与方法提供依据。

通过对全国地热数据的收集与筛选、观测数据的初步分析，确认全国具有水温潮汐效应的观测井为41口（其中海口、川03、川32井为单井多传感器观测，共有45个测项）。分别对上述观测井的水位、水温、理论固体潮汐进行频谱分析、相关性分析；并收集这些井孔的基础资料（如井孔柱状图、传感器安装深度、井孔含水层特性），分析水温潮汐与岩性、含水层埋深、水温背景值、水温传感器的安装深度等之间的联系；计算水温与水位观测数据的相关系数、水温观测数据与理论固体潮汐的相关系数、水位观测数据与理论固体潮汐的相关系数。通过这些分析与计算结果显示，水温的潮汐效应是水位潮汐的直接作用结果，由于存在质的传递过程，水温潮汐通常滞后于水位潮汐；水温潮汐通过地下水的活动间接地反应着地壳形变的作用。水温潮汐没有水位潮汐清晰与直观，许多台站需要经过数据处理、频谱分析，才可以看出其潮汐信息，部分观测井的水温潮汐幅度都在0.0001度这个量级，可见水温潮汐除了水位潮汐的主导作用之外，还存在着许多成份的信息叠加作用。同时，我们也应该清晰地看到，有水温潮汐的观测井，许多都在100米之内，这些传感器的置深可能还处在太阳辐射带之内，其水温与水位之间存在完全相关等现象，这应引起主管部门的重视，因为这些井的水温观测，可能直接就是水位观测的附加，起不到真正意义上的监测区域内地球热状态的微动态过程。.上述41口井中有新疆32井、温泉井两口特殊的井，只在特定深度处表现出其水温潮汐效应，且浅层水并未表现出更为清晰的水温潮汐；通过精细梯度测量分析，这两口井都存在着复杂的温度梯度（即有正梯度段、又有负梯度段），这些复杂的梯度环境说明这两口内含有着不同的含水层；浅层水的上下运动在这些含水层中由于横向的剧烈交替运动而导致浅层水温的潮汐运动弱化甚至消失。.通过多口干井实验（地温）来看，其温度值一般都比较稳定，日变化都在0.0005℃范围之内，反过来说明水的参与是温度潮汐的必备条件。但许多有温度潮汐效应的井，并不一定就是十分理想的地震前兆观测井，相反这些数据受水位干扰、受外界干扰很严重，在实际的水温数据处理中，得运用到一些基本模型（回归模型、滑动平均模型、kalman滤波器、最大似然估计）来处理潮汐效应；可见在日常台网运行中，水温观测能否观测到潮汐效应，并不能说明该井即可用水温来很好的对应地壳形变，也并不意味着该井在监测地球内部热动态有着优越性。