劉春國(guó)，晏 銳，樊春燕，陳 志，陶志剛

(1.中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心，北京 100045；2.中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所，北京 100036)

0 引言

地下流體直接參與地殼中的各種動(dòng)力作用過程，被認(rèn)為是最有效的中短臨地震預(yù)測(cè)手段之一(劉耀煒等，2006)。我國(guó)自1966年邢臺(tái)地震后，以服務(wù)于地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及科學(xué)研究為目標(biāo)，開展了以水文地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)和地?zé)釋W(xué)為基礎(chǔ)學(xué)科的地震地下流體監(jiān)測(cè)研究與實(shí)踐。經(jīng)過五十多年的不懈努力，我國(guó)建成了覆蓋中國(guó)大陸主要地震構(gòu)造帶的地下水動(dòng)態(tài)、地?zé)岷偷厍蚧瘜W(xué)參量觀測(cè)的地下流體站網(wǎng)，獲得了揭示地球物理和地球化學(xué)動(dòng)態(tài)過程形成與演化的地下流體長(zhǎng)期觀測(cè)資料，取得了一些新的科學(xué)認(rèn)識(shí)，在我國(guó)地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中發(fā)揮了重要作用。根據(jù)1966年以來中強(qiáng)地震震例統(tǒng)計(jì)，地下流體異常的數(shù)量約占整個(gè)地震前兆異常的一半，顯示出監(jiān)測(cè)能力強(qiáng)、取得震例多、預(yù)報(bào)作用大的特點(diǎn)(岳明生，2005；車用太，金魚子，2006)。

我國(guó)地下流體監(jiān)測(cè)工作雖然取得長(zhǎng)足進(jìn)步，在地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)實(shí)踐和科學(xué)研究中發(fā)揮著重要作用，但與我國(guó)自然災(zāi)害防治需求相比，還有諸多差距，現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)水平遠(yuǎn)不能滿足地震孕育過程的中短臨階段地下流體動(dòng)態(tài)異常監(jiān)測(cè)的需求。為此，本文對(duì)現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)分析與問題梳理，提出未來我國(guó)地震地下流體監(jiān)測(cè)發(fā)展方向，進(jìn)一步提升地震地下流體監(jiān)測(cè)站網(wǎng)對(duì)強(qiáng)震的中短期前兆的監(jiān)測(cè)能力。

1 監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

1.1 監(jiān)測(cè)發(fā)展歷程

我國(guó)地震地下流體監(jiān)測(cè)始于1966年邢臺(tái)地震，歷經(jīng)創(chuàng)建階段、發(fā)展階段和提高階段，我國(guó)地震地下流體監(jiān)測(cè)網(wǎng)由局部性、臨時(shí)觀測(cè)網(wǎng)逐步發(fā)展為全國(guó)性、專業(yè)化、固定觀測(cè)網(wǎng)；觀測(cè)井由淺井為主逐步過渡到以中深井為主；觀測(cè)技術(shù)由人工觀測(cè)向模擬觀測(cè)、數(shù)字化觀測(cè)轉(zhuǎn)變。目前正處于現(xiàn)代化新階段。

創(chuàng)建階段(1966—1978年)是地下流體監(jiān)測(cè)的起步階段。1966年邢臺(tái)地震后，為了監(jiān)測(cè)余震，首先開展了地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)，并建立余震區(qū)臨時(shí)觀測(cè)網(wǎng)。隨著京津冀震情形勢(shì)的嚴(yán)峻，1969年在京津冀地區(qū)建立地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)網(wǎng)和水文地球化學(xué)觀測(cè)網(wǎng)。此后，隨著一系列強(qiáng)震的發(fā)生，地下流體監(jiān)測(cè)在全國(guó)范圍內(nèi)廣泛開展，為1975年海城7.3、1976年龍陵7.3及松潘7.2地震的成功預(yù)測(cè)作出了貢獻(xiàn)，正式被認(rèn)為是重要的地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)手段之一(王廣才等，2003)。此階段地下流體觀測(cè)井淺井多，且以民用井及機(jī)井為主；觀測(cè)方式以人工定期觀測(cè)為主。

發(fā)展階段(1979—1989年)，地下流體正式作為三大前兆觀測(cè)的重點(diǎn)之一得到大力發(fā)展，地下流體監(jiān)測(cè)開始向臺(tái)網(wǎng)化、專業(yè)化和規(guī)范化發(fā)展。明確提出布局思路與建網(wǎng)方案，在全面清理評(píng)估與調(diào)整、優(yōu)化已有觀測(cè)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了專業(yè)化的全國(guó)地震地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)網(wǎng)(255個(gè)觀測(cè)點(diǎn))、全國(guó)地震水文地球化學(xué)觀測(cè)網(wǎng)(330個(gè)觀測(cè)點(diǎn))和全國(guó)地震水溫觀測(cè)網(wǎng)(114個(gè)觀測(cè)點(diǎn))。觀測(cè)井以中、深井為主。觀測(cè)技術(shù)上，水位觀測(cè)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化模擬觀測(cè)，水溫觀測(cè)采用高精度溫度自動(dòng)化觀測(cè)技術(shù)，汞觀測(cè)作為新技術(shù)新方法開始應(yīng)用；各測(cè)項(xiàng)的觀測(cè)技術(shù)規(guī)范相繼編寫與發(fā)布(王廣才等，2003)。

提高階段(1991—2000年)，我國(guó)地震地下流體觀測(cè)技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展。隨著水溫、水位、氡、汞、氦等數(shù)字化觀測(cè)技術(shù)相繼研制成功，1996—2000年，全國(guó)114個(gè)臺(tái)站開展了數(shù)字化技術(shù)改造，104個(gè)臺(tái)站的水位與水溫觀測(cè)、61個(gè)臺(tái)站的氡觀測(cè)和21個(gè)臺(tái)站的汞觀測(cè)改造為數(shù)字化觀測(cè)，4個(gè)臺(tái)站新增了數(shù)字化氦氣觀測(cè)(中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司，2007)。

2000年以后，我國(guó)地震地下流體監(jiān)測(cè)進(jìn)入現(xiàn)代化新階段，全面推廣應(yīng)用數(shù)字化觀測(cè)技術(shù)和信息技術(shù)。

“十五”期間(2001—2007年)數(shù)字化觀測(cè)技術(shù)進(jìn)一步升級(jí)為網(wǎng)絡(luò)化觀測(cè)技術(shù)，支持觀測(cè)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控與自動(dòng)采集，實(shí)現(xiàn)了觀測(cè)數(shù)據(jù)向中心節(jié)點(diǎn)臺(tái)站、區(qū)域臺(tái)網(wǎng)中心和國(guó)家級(jí)中心的自動(dòng)匯集。據(jù)國(guó)家前兆臺(tái)網(wǎng)中心前兆數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)，到“十一五”末期，我國(guó)地下流體觀測(cè)網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)字化觀測(cè)的臺(tái)站總數(shù)已達(dá)到400個(gè)左右。實(shí)現(xiàn)數(shù)字化觀測(cè)的臺(tái)站數(shù)量占地下流體臺(tái)站總數(shù)的85%；實(shí)現(xiàn)數(shù)字化觀測(cè)測(cè)項(xiàng)總數(shù)為960個(gè)左右，約占地下流體測(cè)項(xiàng)總數(shù)的86%。全部的國(guó)家臺(tái)與大部分區(qū)域臺(tái)完成數(shù)字化改造，此外還有相當(dāng)多的市、縣級(jí)臺(tái)也進(jìn)行了數(shù)字化改造。

“十一五”結(jié)束后，地下流體觀測(cè)網(wǎng)進(jìn)入平穩(wěn)運(yùn)行期。為確保平穩(wěn)運(yùn)行，“十二五”期間，開展了儀器維修與保障體系的建設(shè)。建立了儀器定期更新機(jī)制，建成8個(gè)片區(qū)維修中心并投入運(yùn)行，地下流體觀測(cè)網(wǎng)的觀測(cè)設(shè)備初步實(shí)現(xiàn)了快速修復(fù)和定期更新(劉高川等，2016，2021)。為了控制入網(wǎng)儀器質(zhì)量，“十三五”期間，開展計(jì)量檢測(cè)系統(tǒng)建設(shè)。相繼在江西省地震局、中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所(現(xiàn)應(yīng)急管理部國(guó)家自然災(zāi)害防治研究院)和中國(guó)地震第一監(jiān)測(cè)中心建立了測(cè)氡儀、測(cè)汞儀、壓力式水位儀和測(cè)溫儀的計(jì)量檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，在江西九江地震臺(tái)、安徽廬江地震臺(tái)分別建立了測(cè)氡儀、測(cè)汞儀的比測(cè)場(chǎng)地。到2019年，地下流體主要觀測(cè)項(xiàng)目的計(jì)量檢測(cè)系統(tǒng)已初步建立，改變了我國(guó)地震地下流體觀測(cè)儀器計(jì)量檢測(cè)長(zhǎng)期依賴社會(huì)計(jì)量機(jī)構(gòu)的歷史。此外，為了保障地下流體監(jiān)測(cè)可持續(xù)性發(fā)展，繼續(xù)推動(dòng)新技術(shù)新方法研究，其中氫觀測(cè)技術(shù)在“十二五”期間取得突破，新型數(shù)字痕量氫儀器研制成功，并作為新技術(shù)新方法應(yīng)用于溫泉逸出氫氣和斷層土壤氫氣的自動(dòng)化連續(xù)觀測(cè)(車用太等，2015；范雪芳等，2016)。

1.2 監(jiān)測(cè)網(wǎng)概況

根據(jù)場(chǎng)地條件和觀測(cè)周期的不同，我國(guó)地震地下流體站網(wǎng)可分為固定站網(wǎng)和流動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)。

地下流體監(jiān)測(cè)固定站網(wǎng)以井、泉及斷層帶中地下水、地?zé)岷偷叵職庾鳛橛^測(cè)對(duì)象，觀測(cè)項(xiàng)目主要包括水位、地?zé)?水溫)、流量、氡、汞、水質(zhì)和氣體組分(H、He、CO、N、CH、Ar、O等)，其中水位、水溫、氡和汞為主要觀測(cè)項(xiàng)目。據(jù)最新統(tǒng)計(jì)，地下流體監(jiān)測(cè)網(wǎng)中有548個(gè)觀測(cè)點(diǎn)(觀測(cè)井439個(gè)、觀測(cè)泉78個(gè)和斷層氣觀測(cè)孔31個(gè))已接入國(guó)家臺(tái)網(wǎng)管理，其中水位觀測(cè)站370個(gè)，水溫394個(gè)、氡171個(gè)、汞54個(gè)、水質(zhì)23個(gè)、氣體組分51個(gè)。

與其它行業(yè)的地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)相比，地震地下流體監(jiān)測(cè)網(wǎng)采用的儀器具有觀測(cè)精度和分辨力較高、采樣頻率較快等特點(diǎn)(Liu，2016)，用于觀測(cè)的井以承壓井為主，觀測(cè)泉以上升泉為主，觀測(cè)井、泉和土壤氣觀測(cè)孔大都布設(shè)在活動(dòng)構(gòu)造帶上，避開地下水開采等干擾影響區(qū)域，空間分布上主要位于華北、東北、東南沿海、南北地震帶和天山地震帶中段，總體呈現(xiàn)東密西疏的特點(diǎn)。

流動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)作為固定站網(wǎng)的補(bǔ)充，主要對(duì)地震多發(fā)區(qū)域和地震潛在危險(xiǎn)區(qū)溫泉水質(zhì)、氣體及同位素組成和斷層帶土壤氣體進(jìn)行定期或不定期觀測(cè)，為判定斷層的活動(dòng)狀態(tài)、捕捉地殼深部信息提供基礎(chǔ)觀測(cè)資料。據(jù)最新統(tǒng)計(jì)，用于震情會(huì)商的溫泉點(diǎn)約為615個(gè)，斷層土壤氣剖面有200多條。溫泉點(diǎn)主要分布在川滇、新疆、華北及東南沿海地區(qū)。斷層土壤氣剖面觀測(cè)主要在華北、西北和天山地區(qū)的潛在地震危險(xiǎn)區(qū)開展，剖面測(cè)線的間距為50～100 m，每條測(cè)線點(diǎn)間距為5～20 m。一般觀測(cè)周期為1次/季度、1次/半年或1次/年。

鑒于流動(dòng)觀測(cè)長(zhǎng)期以任務(wù)和項(xiàng)目的形式來開展，流動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)運(yùn)行未能常態(tài)化、業(yè)務(wù)化，下面的分析討論只針對(duì)固定站網(wǎng)展開。

1.3 觀測(cè)技術(shù)

觀測(cè)技術(shù)以數(shù)字化觀測(cè)技術(shù)為主，數(shù)字化觀測(cè)站點(diǎn)在全國(guó)地下流體站網(wǎng)中所占比例約86%。但仍有部分臺(tái)站部分觀測(cè)項(xiàng)目采用了人工觀測(cè)技術(shù)。

(1)數(shù)字化觀測(cè)技術(shù)

水位、水溫、氡、汞數(shù)字化觀測(cè)技術(shù)已在全國(guó)廣泛應(yīng)用，氫、氦和流量數(shù)字化觀測(cè)技術(shù)亦在少數(shù)臺(tái)站推廣應(yīng)用。據(jù)最新統(tǒng)計(jì)，納入國(guó)家臺(tái)網(wǎng)的觀測(cè)站，水位和水溫觀測(cè)站已全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、自動(dòng)化觀測(cè)；氡、汞觀測(cè)站的數(shù)字化占比分別44%、72%；數(shù)字化氫觀測(cè)站7個(gè)，數(shù)字化氦觀測(cè)站8個(gè)，數(shù)字化流量觀測(cè)站14個(gè)。采用的主要數(shù)字化觀測(cè)儀器基本信息(中國(guó)地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司，2002；劉春國(guó)等，2015a，b；張彬等，2015；郭麗爽等，2016)見表1。

水位和水溫?cái)?shù)字化觀測(cè)均采用投放傳感器至水面以下來觀測(cè)的方法。水位傳感器的投放深度一般為水面以下3～5 m；水溫傳感器的投放深度一般通過溫度梯度測(cè)量來確定，選擇水溫梯度較大、背景噪聲較小的區(qū)段(地震地下流體觀測(cè)方法 井水和泉水溫度觀測(cè)，DB/T 49—2012)，大都放置在水面以下100～500 m。多年的觀測(cè)實(shí)踐結(jié)果表明不同置深的水溫傳感器記錄到的水溫動(dòng)態(tài)特征存在差異，水溫動(dòng)態(tài)形成機(jī)理非常復(fù)雜，水溫傳感器最佳置深這一科學(xué)問題還存在爭(zhēng)議(汪成國(guó)等，2012；張慧等，2013；車用太等，2013，2014)。為了滿足異常核實(shí)與動(dòng)態(tài)形成機(jī)理分析研究的需要，初步統(tǒng)計(jì)至少有52個(gè)觀測(cè)站采取了多層觀測(cè)，即同井在不同深度分別放置水溫傳感器的方法。流量主要采用在泄流管路上安裝數(shù)字化電磁流量計(jì)來觀測(cè)，電磁流量計(jì)是一種無阻式流量計(jì)，與渦輪流量計(jì)相比，更適合地震行業(yè)高礦化度等水質(zhì)的流量觀測(cè)(許秋龍，2016)。

與水位、水溫、流量等物理量觀測(cè)方法不同，氡、汞、氫和氦氣化學(xué)量數(shù)字化觀測(cè)除了需要有數(shù)字化觀測(cè)儀器外，還需要有自動(dòng)獲取氣體的裝置，即脫氣-集氣裝置，如圖1a所示。我國(guó)地震系統(tǒng)在“九五”和“十五”期間自主研制了鼓泡式脫氣裝置、濺落式脫氣裝置、臥式脫氣裝置和浮動(dòng)罩式集氣裝置4大基本類型，其中以濺落式脫氣裝置應(yīng)用最廣。以濺落式脫氣裝置為例，脫氣裝置包括水氣分離裝置、水路(引水管、出水管)和氣路(含引氣管、冷凝裝置等)，如圖1b所示。為了客觀測(cè)量地下水中氣體的瞬時(shí)含量，要求脫氣裝置具有較高且穩(wěn)定的脫氣率和換氣率，但由于大多數(shù)觀測(cè)井泉流量變化大、水質(zhì)條件較差，水路流量難以控制，水路與氣路容易堵塞以及水氣分離裝置結(jié)構(gòu)缺陷等問題較為突出，脫氣裝置技術(shù)尚不能滿足地下水中氣體連續(xù)穩(wěn)定觀測(cè)的需要。

(a)地下流體觀測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成 (b)脫氣裝置示意圖(據(jù)地震臺(tái)站建設(shè)規(guī)范 地下流體臺(tái)站第2部分，氣氡和氣汞臺(tái)站，DB/T 20.2—2006改繪)

表1 地下流體監(jiān)測(cè)網(wǎng)主要數(shù)字化觀測(cè)儀器基本信息

(2)人工觀測(cè)技術(shù)

部分氡、汞、氫及氦觀測(cè)站和大部分流量觀測(cè)站采用人工觀測(cè)技術(shù)進(jìn)行觀測(cè)。受觀測(cè)技術(shù)所限，水質(zhì)和其它大部分氣體觀測(cè)沒有數(shù)字化觀測(cè)技術(shù)，亦均采用人工觀測(cè)技術(shù)觀測(cè)。目前，采用的主要人工觀測(cè)儀器基本信息見表2。

井或泉流量觀測(cè)：目前普遍采用的是現(xiàn)場(chǎng)容積式或稱重式人工觀測(cè)方法觀測(cè)。

氡觀測(cè)：觀測(cè)點(diǎn)取水樣或氣樣，觀測(cè)室測(cè)試。水樣在測(cè)量前還需要鼓泡、脫氣。觀測(cè)儀器主要包括FD-125、SD-3B、BG2015D、DDL-2測(cè)氡儀。

汞觀測(cè)：觀測(cè)點(diǎn)取水樣，現(xiàn)場(chǎng)加保護(hù)劑，觀測(cè)室脫汞、富集、測(cè)試；或直接在觀測(cè)點(diǎn)通過大氣采樣器將土壤氣中的汞(零價(jià)汞)富集到捕汞管帶回到觀測(cè)室測(cè)試。觀測(cè)儀器有XG-4、RG-BS、ATL-2000和XGY-1011a測(cè)汞儀。

水質(zhì)觀測(cè)：觀測(cè)地下水中電導(dǎo)率、pH值、Eh值、常量離子濃度和微量元素含量的變化。觀測(cè)方式為觀測(cè)點(diǎn)取水樣，觀測(cè)室采用滴定管法或離子色譜儀(主要為CIC-200型離子色譜儀)進(jìn)行分析測(cè)試。

氣體觀測(cè)：觀測(cè)地下水中H、He、CO、N、CH、Ar、O含量變化。觀測(cè)方式為觀測(cè)點(diǎn)取水樣，在觀測(cè)室脫氣后，利用氣相色譜儀分析測(cè)試氣體含量，常用儀器有SP-2304、SP-2305和SP-3400型氣相色譜儀。

表2 地下流體監(jiān)測(cè)網(wǎng)主要人工觀測(cè)儀器基本信息

1.4 儀器檢測(cè)技術(shù)

定期對(duì)地下流體觀測(cè)儀器進(jìn)行檢測(cè)，是保障入網(wǎng)觀測(cè)儀器的質(zhì)量與運(yùn)行儀器產(chǎn)出數(shù)據(jù)的可靠性、準(zhǔn)確性和一致性的主要手段。儀器檢測(cè)技術(shù)包括現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)室計(jì)量檢測(cè)技術(shù)。

(1)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)

地下流體主要觀測(cè)項(xiàng)目的觀測(cè)儀器基本上都有現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法，只有水溫儀一直缺乏有效的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)。水溫儀難以現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的主要原因有兩個(gè)：一是用于地震監(jiān)測(cè)的水溫儀器本身具有很高的分辨力和較高的觀測(cè)精度，是觀測(cè)點(diǎn)“點(diǎn)溫”的測(cè)試，難以找到參考標(biāo)準(zhǔn)儀器。另外一個(gè)重要原因是水溫傳感器大都放置在一個(gè)溫度梯度較大而噪聲較小的區(qū)段，再投放一個(gè)參考傳感器將破壞現(xiàn)有的水溫平衡狀態(tài)，很難根據(jù)短時(shí)間的測(cè)量偏差來判斷儀器是否正常。

水位儀現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)主要采用校測(cè)的方式。早期采用帶測(cè)量尺的測(cè)鐘，現(xiàn)在測(cè)鐘大部分被便攜式電子水位計(jì)代替。以電子水位計(jì)作為參考，通過對(duì)比電子水位計(jì)與水位觀測(cè)儀器的測(cè)量偏差來判斷儀器是否工作正常。

測(cè)氡儀主要采用固體氡氣源法來進(jìn)行檢測(cè)與校準(zhǔn)。近年來，考慮到固體氡氣源作為放射性源存在安全隱患，科研人員開始尋找替代方法，其中采用氡標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量參考儀器(AlphaGUARD P2000測(cè)氡儀)的校準(zhǔn)方法經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)研究已基本成熟，目前正在推廣應(yīng)用(任宏微等，2017；姚玉霞，2017)。研制移動(dòng)的微型氡室用于臺(tái)站測(cè)氡儀的校準(zhǔn)亦取得了一定的進(jìn)展(黃仁桂等，2020)。

測(cè)汞儀的校準(zhǔn)方法為飽和汞蒸氣法，利用汞在不同溫度下具有固定的蒸汽壓的特性來獲取已知濃度的汞氣作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。早期臺(tái)站需要制作飽和汞蒸氣瓶用于校準(zhǔn)，存在汞泄露、溫度波動(dòng)、標(biāo)準(zhǔn)汞氣量體積難以控制等問題。近年來，科研人員以飽和汞蒸氣瓶為原型，研制成功標(biāo)準(zhǔn)汞發(fā)生與控制裝置并推廣應(yīng)用，校準(zhǔn)工作較為簡(jiǎn)便和準(zhǔn)確。

(2)實(shí)驗(yàn)室計(jì)量檢測(cè)技術(shù)

地下流體觀測(cè)儀器的計(jì)量檢測(cè)長(zhǎng)期存在檢測(cè)方法不成熟、不完備，缺少計(jì)量檢定與檢測(cè)平臺(tái)等問題。盡管計(jì)量科學(xué)研究院、測(cè)試技術(shù)研究院等具有計(jì)量資質(zhì)的社會(huì)計(jì)量機(jī)構(gòu)可以為測(cè)氡儀、測(cè)汞儀、水溫儀、水位等主流流體儀器提供量值溯源服務(wù)，但檢測(cè)項(xiàng)目、指標(biāo)要求與地震監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)的需求還有一定的差異，不能滿足地震監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的檢定與入網(wǎng)檢測(cè)要求。

為了改變這種現(xiàn)狀，自“十一五”開始，科研人員開展了地下流體計(jì)量檢測(cè)技術(shù)研究。經(jīng)過多年的試驗(yàn)與檢測(cè)實(shí)踐研究，提出了利用模擬井孔法和壓力輸入法相結(jié)合來檢測(cè)水位儀的觀測(cè)誤差，利用微自流模擬井孔裝置測(cè)試水位儀長(zhǎng)期穩(wěn)定性(劉春國(guó)等，2018；地震觀測(cè)儀器進(jìn)網(wǎng)技術(shù)要求 地下流體觀測(cè)儀第1部分：壓力式水位儀，DB/T 32.1—2020)，利用相對(duì)溫度變化可控的恒溫箱來測(cè)試水溫儀器的分辨力與穩(wěn)定性等新的測(cè)試方法(張光順等，2018)。針對(duì)壓力式水位儀、測(cè)溫儀、測(cè)氡儀(含人工和數(shù)字)、測(cè)汞儀(含人工和數(shù)字)，建立了一套相對(duì)完備和成熟的包含觀測(cè)儀器的分辨力或靈敏度、準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性等性能指標(biāo)，供電、溫濕度等環(huán)境適應(yīng)性指標(biāo)和儀器控制、數(shù)據(jù)產(chǎn)出、通信等功能性指標(biāo)在內(nèi)的檢定與檢測(cè)方法。

基于以上的檢定與檢測(cè)方法，購(gòu)置壓力控制器、恒溫槽、固體氡發(fā)生器、汞標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)發(fā)生裝置及其標(biāo)準(zhǔn)儀器等國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的計(jì)量檢測(cè)設(shè)備，研究建設(shè)適合于地震系統(tǒng)水位儀、測(cè)溫儀、測(cè)氡儀和測(cè)汞儀檢測(cè)的計(jì)量檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室與比測(cè)平臺(tái)，2019年完成建設(shè)并投入運(yùn)行。自此，我國(guó)地震系統(tǒng)已經(jīng)具備壓力式水位儀、測(cè)溫儀、測(cè)氡儀和測(cè)汞儀計(jì)量檢定與入網(wǎng)檢測(cè)能力。

1.5 臺(tái)網(wǎng)管理

在“十五”以前，臺(tái)網(wǎng)管理主要依靠臺(tái)站定期報(bào)送觀測(cè)資料、學(xué)科組年度資料評(píng)比來管理。隨著數(shù)字化觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展、數(shù)字化觀測(cè)站的不斷增加，這種傳統(tǒng)的管理模式不再適用。

自“十五”開始，中國(guó)地震局啟動(dòng)適應(yīng)數(shù)字化臺(tái)網(wǎng)的臺(tái)網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)建設(shè)。升級(jí)數(shù)字化觀測(cè)儀器為網(wǎng)絡(luò)化觀測(cè)儀器，建立地震行業(yè)專網(wǎng)，改造臺(tái)站為行業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)到臺(tái)站，IP到儀器”。建設(shè)區(qū)域前兆臺(tái)網(wǎng)中心技術(shù)系統(tǒng)和國(guó)家前兆臺(tái)網(wǎng)中心技術(shù)系統(tǒng)。研究數(shù)據(jù)匯集、數(shù)據(jù)處理、質(zhì)量評(píng)估和產(chǎn)品加工處理模型(周克昌等，2011；李正媛等，2018)，基于模型，研制開發(fā)了數(shù)據(jù)匯集管理、數(shù)據(jù)處理與分析、質(zhì)量監(jiān)控與評(píng)估、產(chǎn)品產(chǎn)出與服務(wù)等相關(guān)業(yè)務(wù)的專業(yè)軟件，分別部署在臺(tái)站、區(qū)域前兆臺(tái)網(wǎng)中心、國(guó)家前兆臺(tái)網(wǎng)中心和學(xué)科臺(tái)網(wǎng)中心(表3)。

表3 地下流體臺(tái)網(wǎng)各級(jí)節(jié)點(diǎn)部署業(yè)務(wù)軟件一覽表

伴隨著技術(shù)系統(tǒng)建設(shè)，規(guī)制標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)也逐步完善。中國(guó)地震局陸續(xù)組織制定了包括臺(tái)網(wǎng)設(shè)計(jì)、環(huán)境技術(shù)要求、臺(tái)站建設(shè)、儀器入網(wǎng)技術(shù)要求、臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)定、觀測(cè)技術(shù)與方法等一系列運(yùn)行管理技術(shù)規(guī)范。臺(tái)站、省級(jí)前兆臺(tái)網(wǎng)中心和國(guó)家級(jí)前兆臺(tái)網(wǎng)中心(學(xué)科中心)依托運(yùn)行管理技術(shù)系統(tǒng)和技術(shù)規(guī)范對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)實(shí)施分級(jí)管理。臺(tái)站承擔(dān)觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)維、數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理，省級(jí)前兆臺(tái)網(wǎng)中心主要承擔(dān)所轄臺(tái)網(wǎng)的數(shù)據(jù)匯集與運(yùn)行監(jiān)控，國(guó)家級(jí)前兆臺(tái)網(wǎng)中心承擔(dān)全國(guó)臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)的匯集與分發(fā)、運(yùn)行監(jiān)控與產(chǎn)品產(chǎn)出工作。

到“十一五”末，現(xiàn)代化的地下流體監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)運(yùn)行管理體系已初步形成，臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行管理水平進(jìn)入到一個(gè)全新階段。地下流體臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一規(guī)范化的管理與存儲(chǔ)，制定了地震前兆數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)、場(chǎng)地信息、觀測(cè)儀器信息、日志信息的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了規(guī)范(周克昌等，2010)，在節(jié)點(diǎn)臺(tái)站、省級(jí)中心、國(guó)家級(jí)中心建立了數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)相同的地下流體數(shù)據(jù)庫(kù)，通過部署的管理系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)了儀器觀測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集入庫(kù)，數(shù)據(jù)從臺(tái)站、省級(jí)中心、國(guó)家級(jí)中心的自動(dòng)匯集與分發(fā)。

地下流體臺(tái)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了日、月、年3個(gè)時(shí)間尺度的全網(wǎng)、主要測(cè)項(xiàng)的質(zhì)量監(jiān)控。臺(tái)網(wǎng)質(zhì)量監(jiān)控工作以國(guó)家地下流體學(xué)科臺(tái)網(wǎng)中心為主，省級(jí)臺(tái)網(wǎng)中心協(xié)同、臺(tái)站響應(yīng)來完成。質(zhì)量監(jiān)控內(nèi)容主要包括數(shù)據(jù)匯集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)質(zhì)量、觀測(cè)運(yùn)維、產(chǎn)品產(chǎn)出等，依據(jù)監(jiān)控內(nèi)容的時(shí)效性開展不同尺度的監(jiān)控。

地下流體臺(tái)網(wǎng)產(chǎn)出實(shí)現(xiàn)了單一的觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品向多元化、信息化產(chǎn)品的發(fā)展。目前，臺(tái)網(wǎng)定期產(chǎn)出觀測(cè)背景信息、觀測(cè)日志、事件分析記錄等基礎(chǔ)性信息產(chǎn)品，觀測(cè)數(shù)據(jù)內(nèi)涵更加豐富，一定程度上提升了觀測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值；定期產(chǎn)出觀測(cè)報(bào)告、圖像專業(yè)產(chǎn)品、地震分析研究報(bào)告等專業(yè)化產(chǎn)品，從監(jiān)測(cè)視角給出觀測(cè)分析結(jié)果與說明，對(duì)于分析預(yù)報(bào)與科研具有一定的參考價(jià)值(劉春國(guó)等，2015b)。

1.6 存在的主要問題

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國(guó)地震地下流體監(jiān)測(cè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，在地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)實(shí)踐和科學(xué)研究中發(fā)揮了重要的作用，但與我國(guó)防震減災(zāi)需求相比，還有諸多差距。主要問題有：

(1)站網(wǎng)布局有待完善。理論基礎(chǔ)薄弱，缺乏科學(xué)布局的指導(dǎo)思想；站點(diǎn)分布明顯東密西疏，在地震多發(fā)的西部地區(qū)數(shù)量嚴(yán)重不足；現(xiàn)有觀測(cè)項(xiàng)目的區(qū)域針對(duì)性不強(qiáng)；有21%的觀測(cè)站只有單一觀測(cè)項(xiàng)目，缺少相互印證的多參量綜合觀測(cè)。缺少基于物理模型布設(shè)的密集地下流體觀測(cè)臺(tái)陣。

(2)觀測(cè)場(chǎng)地基礎(chǔ)條件有待改善。部分觀測(cè)站的觀測(cè)條件、場(chǎng)址和井孔不完全符合地震地下流體觀測(cè)的技術(shù)要求，抗干擾能力較差，降雨和開采干擾較為普遍。初步統(tǒng)計(jì)，大約43.3%的觀測(cè)點(diǎn)受到降雨的影響，有39.8%受到地下水開采的影響。

(3)觀測(cè)技術(shù)仍不成熟。水氡、水汞、水質(zhì)和氣體組分等是具有較高地震預(yù)測(cè)效能的觀測(cè)項(xiàng)目，目前仍主要延續(xù)三十年前的人工觀測(cè)方式。數(shù)字化觀測(cè)系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性較差，特別是化學(xué)量的數(shù)字化觀測(cè)技術(shù)，受不成熟的氣體獲取技術(shù)的限制，數(shù)字化氡和汞的觀測(cè)效能明顯偏低。此外，部分觀測(cè)儀器的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)尚未取得突破性進(jìn)展。

(4)運(yùn)行管理面臨挑戰(zhàn)。自2018年起，地震系統(tǒng)啟動(dòng)了業(yè)務(wù)體系改革，建立了以中心站、省級(jí)臺(tái)、國(guó)家級(jí)業(yè)務(wù)中心為站網(wǎng)管理運(yùn)行主體的新業(yè)務(wù)體系架構(gòu)，各業(yè)務(wù)主體的職責(zé)與職能發(fā)生變化，業(yè)務(wù)鏈條更加細(xì)分與完整，現(xiàn)有運(yùn)行管理體系已經(jīng)不能滿足新業(yè)務(wù)改革的需求，運(yùn)行規(guī)范與技術(shù)要求亟待更新、完善與補(bǔ)充。此外，在“十五”期間建立的運(yùn)行管理技術(shù)系統(tǒng)，其技術(shù)水平明顯落后于當(dāng)今信息技術(shù)的發(fā)展水平。

2 新技術(shù)新方法探索

為了進(jìn)一步提升地下流體站網(wǎng)的監(jiān)測(cè)效能，充分發(fā)揮地下流體監(jiān)測(cè)在地震預(yù)測(cè)中的作用，近十多年來，圍繞地下流體的觀測(cè)技術(shù)和觀測(cè)方法，科技工作者開展了大量的研究和探索工作，其中以地?zé)嵊^測(cè)和數(shù)字化地下氣體觀測(cè)的新技術(shù)新方法探索較為突出，并取得了一定的進(jìn)展。

2.1 地?zé)嵊^測(cè)

地震地下流體通過深井水溫、泉水溫和地溫觀測(cè)來監(jiān)測(cè)地?zé)釀?dòng)態(tài)變化，其中深井水溫觀測(cè)已經(jīng)發(fā)展成為地震地下流體臺(tái)網(wǎng)的主要觀測(cè)項(xiàng)目之一，實(shí)現(xiàn)了成網(wǎng)觀測(cè)。而泉溫觀測(cè)點(diǎn)只占地?zé)嵊^測(cè)網(wǎng)的5%，地溫觀測(cè)自建點(diǎn)更少，基本上采用的是為氣象觀測(cè)服務(wù)的地溫觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)孔深不超過320 cm，易受氣象因素和淺層地下水活動(dòng)的影響。

溫泉作為地下深部熱流的天然通道，具有良好的映震效能，而地溫觀測(cè)具有反映短臨地震前兆的潛力，長(zhǎng)期的地溫觀測(cè)對(duì)于地球科學(xué)研究具有重要意義(黃少鵬，安芷生，2010)。近年來，在國(guó)家工程項(xiàng)目與科研項(xiàng)目的支持下，開展了溫泉水溫觀測(cè)網(wǎng)與地溫觀測(cè)網(wǎng)建設(shè)實(shí)踐與研究，所采取的觀測(cè)思路、觀測(cè)技術(shù)與觀測(cè)方法及其實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)未來溫泉觀測(cè)網(wǎng)和地溫觀測(cè)網(wǎng)的建設(shè)具有一定的借鑒意義。

(1)溫泉水溫觀測(cè)

“十一五”期間，在云南的龍陵地區(qū)和四川的甘孜理塘地區(qū)建立了自動(dòng)化溫泉水溫臺(tái)陣，選擇在同一個(gè)構(gòu)造活動(dòng)單元和相同水文地質(zhì)條件的地區(qū)建立溫泉觀測(cè)臺(tái)陣對(duì)于地下流體臺(tái)網(wǎng)來說尚屬首次。

龍陵溫泉臺(tái)陣地處邦臘掌溫泉景區(qū)，由20個(gè)出露泉點(diǎn)組成，這些泉點(diǎn)大都沿香柏河(推測(cè)存在一條張性的香柏河斷裂)一側(cè)呈條帶狀展布，為深循環(huán)溫泉，泉溫大都在50 ℃以上，最高在90 ℃以上，富含腐蝕性氣體。水溫觀測(cè)設(shè)備采用低精度的溫度采集器(觀測(cè)精度為±0.5 ℃、分辨力為 0.1 ℃)，將水溫探頭直接固定于泉點(diǎn)出水眼底部，雙探頭設(shè)計(jì)。理塘溫泉臺(tái)陣位于理塘斷裂帶的主斷裂 NE 側(cè)的分支小斷裂上，由毛埡溫泉群中密集分布的10口泉點(diǎn)組成，泉點(diǎn)為中-深循壞溫泉，泉溫大都在30 ℃～60 ℃。觀測(cè)儀器為高精 度 測(cè) 溫儀(觀測(cè)精度為±0.05 ℃、分辨力為 0.000 1 ℃)。溫度探頭放置在溫泉自然出露處，對(duì)于流量較小或溫泉出露口較淺的泉鉆孔10 m，將探頭放置在鉆孔底部。

溫泉臺(tái)陣在盈江5.6及6.1地震、景谷6.6和九寨溝7.0地震前監(jiān)測(cè)到較為明顯的水溫異常變化(衛(wèi)青等，2017；國(guó)家地下流體臺(tái)網(wǎng)中心，2017)。密集的測(cè)點(diǎn)與較高的時(shí)間分辨率為泉點(diǎn)溫度的時(shí)空演化規(guī)律研究提供了豐富的觀測(cè)數(shù)據(jù)。但也存在觀測(cè)儀器故障率偏高、運(yùn)維困難等問題，采用的觀測(cè)儀器尚不能滿足高溫、富含腐蝕性氣體的溫泉水溫長(zhǎng)期穩(wěn)定觀測(cè)需求，亟待升級(jí)改造。

(2)地溫觀測(cè)

2009—2020年，中國(guó)地震局地質(zhì)研究所研究團(tuán)隊(duì)在川滇和新疆等地區(qū)建立了多個(gè)基巖地溫觀測(cè)網(wǎng)，通過基巖地溫觀測(cè)來獲取地殼應(yīng)力的動(dòng)態(tài)變化(陳順云等，2009；Chen，2016)。觀測(cè)方法是：沿?cái)嗔褞Ъ案浇鶐r區(qū)鉆20～50 m不等的孔，每個(gè)孔多個(gè)深度安裝有傳感器，儀器安裝完成后用水泥灌封整個(gè)鉆孔。為了探測(cè)地震前或地震時(shí)的0.01 MPa到幾MPa量級(jí)的應(yīng)力變化(相當(dāng)于0.000 01 ℃～0.001 °C量級(jí)的溫度變化)，該團(tuán)隊(duì)研發(fā)了分辨力達(dá)到0.000 01℃～0.000 003℃的高精度溫度測(cè)量系統(tǒng)用于觀測(cè)(張智河等，2018，2021)。陳順云等(2020)將康定6.3地震鮮水河斷裂帶觀測(cè)網(wǎng)地溫同震獲得的應(yīng)力變化量級(jí)及空間分布特征與測(cè)震學(xué)方法的結(jié)果對(duì)比，結(jié)果一致，證實(shí)了基巖地溫探測(cè)地殼應(yīng)力變化的有效性。而通過基巖觀測(cè)網(wǎng)獲得的地震前兆異常卻很少，基巖地溫觀測(cè)機(jī)理模型尚需繼續(xù)研究與完善，儀器的性能與長(zhǎng)期穩(wěn)定性有待提升(陳順云等，2021)。

2017年，天津市地震局建立了一個(gè)服務(wù)于大震短臨跟蹤的地溫連續(xù)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，這也是地震系統(tǒng)建設(shè)的第一個(gè)專業(yè)化數(shù)字化地溫觀測(cè)網(wǎng)。地溫監(jiān)測(cè)網(wǎng)由30個(gè)測(cè)點(diǎn)組成，測(cè)點(diǎn)均布設(shè)在主要斷裂帶附近，每個(gè)測(cè)點(diǎn)均鉆孔32.0 m，2個(gè)溫度傳感器捆綁在一起放置在鉆孔31 m處，灌注2 m石英砂，再灌注粘土球封孔。鉆孔所揭露地層巖性以粉質(zhì)黏土、粉土和粉砂為主。與基巖地溫觀測(cè)不同，該觀測(cè)網(wǎng)采用了低精度測(cè)溫儀器(分辨力0.01 ℃、絕對(duì)精度0.05 ℃)。目前測(cè)網(wǎng)運(yùn)行正常，觀測(cè)數(shù)據(jù)已經(jīng)接入國(guó)家地下流體臺(tái)網(wǎng)投入運(yùn)行。

從以上地溫觀測(cè)資料分析結(jié)果來看，采用深度不小于20 m的鉆孔及其鉆孔灌封技術(shù)可以減少氣象因素的影響，降低淺層地下水活動(dòng)的干擾，而這兩類因素正是傳統(tǒng)地溫觀測(cè)的主要干擾源；雙探頭并行或同鉆孔多層多探頭觀測(cè)可以互相映證，觀測(cè)方法與觀測(cè)技術(shù)有所突破。

2.2 數(shù)字化地下氣體觀測(cè)

數(shù)字化地下氣體觀測(cè)技術(shù)近二十年來一直是地下流體學(xué)科新技術(shù)新方法的探索重點(diǎn)。

一些新型CO、CH、H、He、Rn數(shù)字化儀器陸續(xù)被研制與引入來開展地下流體相關(guān)測(cè)項(xiàng)的觀測(cè)試驗(yàn)研究(朱旭等，2011；任佳等，2013；張曉剛等，2016)，主要包括河北省地震局研發(fā)的RZW-1A型數(shù)字化二氧化碳測(cè)量?jī)x，杭州超距公司研制的ATG-C600二氧化碳在線分析儀、ATG-CH甲烷在線分析儀、ATG-H800氦氣在線分析儀，智能(廈門)傳感器有限公司研制的HDZA02測(cè)氫儀和賽睿環(huán)儀(北京)NRSM-D01型地埋式土壤氡在線監(jiān)測(cè)儀等。這些設(shè)備目前主要安裝在省局及地方自籌建設(shè)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)等科研項(xiàng)目建設(shè)的觀測(cè)點(diǎn)上運(yùn)行，儀器性能與監(jiān)測(cè)效能有待評(píng)估。

除了新型數(shù)字化儀器外，與數(shù)字化氣體連續(xù)觀測(cè)配套的氣體自動(dòng)化收集技術(shù)(即脫氣-集氣裝置技術(shù))是研究探索的另一個(gè)熱點(diǎn)(陳華靜等，2002；許秋龍，崔勇，2005；邱鵬成等，2007；孔令昌等，2011；邱永平，2014)。許秋龍(2019)在濺落式脫氣裝置的基礎(chǔ)上研制了自吸氣式脫氣裝置，這種裝置適用于大流量、低礦化度冷水井泉，已經(jīng)應(yīng)用在全國(guó)約30個(gè)觀測(cè)點(diǎn)改造中。高小其等(2021)對(duì)自吸氣式脫氣裝置、鼓泡式脫氣裝置和浮動(dòng)罩式集氣裝置進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化改造，并新提出了引入高頻振動(dòng)的適應(yīng)高礦化度的脫氣-集氣裝置和適合觀測(cè)單次測(cè)量所需氣量較小的測(cè)項(xiàng)(如H、CO、CH、He等)的真空脫氣-集氣裝置，這些裝置一定程度上提升了脫氣效率和穩(wěn)定性，但由于這些新的脫氣裝置大都需要配套電子控制裝置，增加了技術(shù)環(huán)節(jié)和系統(tǒng)的復(fù)雜性，帶來一些新的干擾因素，應(yīng)用效果還有待實(shí)踐檢驗(yàn)。

目前，脫氣-集氣裝置問題大都集中在復(fù)雜的水、氣管路上，一種新的研究思路是簡(jiǎn)化或去除脫氣-集氣裝置的管路設(shè)計(jì)。針對(duì)氫、氦氣體質(zhì)量輕、難溶于水的特點(diǎn)，基于排水法的簡(jiǎn)易脫氣-集氣裝置(Zhou，2021)在井泉氦和氫自動(dòng)化連續(xù)觀測(cè)中被采用，這種裝置去除了水管路，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，應(yīng)用效果較好。此外，從儀器端進(jìn)行改進(jìn)，探頭與主機(jī)分離，將探頭直接放置在氣體收集腔內(nèi)，去除氣路設(shè)計(jì)部分，達(dá)到簡(jiǎn)化脫氣-集氣裝置的效果，新型HDZA02測(cè)氫儀和NRSM-D01型測(cè)氡儀的探頭設(shè)計(jì)就是采取這種思路(Wang，2021)。最新的研究方向是不用脫氣-集氣裝置，而是直接測(cè)量，目前，地下水中氡濃度直接自動(dòng)連續(xù)測(cè)量技術(shù)已經(jīng)取得一定進(jìn)展。

3 發(fā)展趨勢(shì)與展望

3.1 國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)

國(guó)際上多震國(guó)家對(duì)地下流體的觀測(cè)和研究極為重視，日本、美國(guó)、中亞各國(guó)、俄羅斯、意大利、土耳其等國(guó)家在地震多發(fā)區(qū)、火山區(qū)或地震預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)建有地下流體觀測(cè)網(wǎng)。與我國(guó)相比，這些國(guó)家的觀測(cè)網(wǎng)在布局方式、觀測(cè)場(chǎng)地、觀測(cè)手段等方面具有自己的特點(diǎn)，呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢(shì)。

觀測(cè)網(wǎng)主要以密集臺(tái)陣方式布設(shè)，并具有較高的科學(xué)性和目的性。美國(guó)在圣安德烈斯斷裂及其附近布設(shè)了密集的地下流體觀測(cè)手段，建立了具有潛在預(yù)報(bào)能力的動(dòng)力學(xué)模型。為了研究地下流體前兆場(chǎng)與活動(dòng)斷裂的關(guān)系，中亞各國(guó)觀測(cè)井(泉)總體上沿主要活動(dòng)斷裂帶布設(shè)，并在若干地段布設(shè)多條與主要活動(dòng)斷裂垂直的剖面(車用太等，2006)。

觀測(cè)場(chǎng)地方面，為盡可能避開環(huán)境干擾，注重對(duì)可能反映地殼深部物質(zhì)活動(dòng)的深井、溫泉和斷層土壤氣等的觀測(cè)。近年來，研究人員通過在日本野島斷層(Nojima)、圣安德列斯斷裂(SAFOD)、日本海溝(JFAST)和新西蘭深部斷層(DFDP)等區(qū)域鉆探深井開展采樣分析與溫度、地下水位、孔隙壓力和應(yīng)變等監(jiān)測(cè)，獲得斷層活動(dòng)區(qū)域的地下介質(zhì)熱動(dòng)力條件、斷層活動(dòng)熱效能轉(zhuǎn)換和物質(zhì)活動(dòng)特征的有效信息(劉耀煒，2005；李海兵等，2019)。美國(guó)、日本、土耳其和意大利等國(guó)家在主要活動(dòng)斷裂帶及火山地區(qū)開展溫泉流體觀測(cè)和土壤氣體觀測(cè)用于地震監(jiān)測(cè)與研究(Caracausi，2005；Kulongoski，2013；Italiano，2009；Kop，2014；Camarda，2019)。

觀測(cè)手段方面，注重深、淺流體的對(duì)比觀測(cè)和多手段的聯(lián)合觀測(cè)研究。如日本建設(shè)的部分流體臺(tái)站，深、淺井配套，水位及水溫與測(cè)震、鉆孔應(yīng)變、GNSS等其他學(xué)科觀測(cè)手段聯(lián)合觀測(cè)；美國(guó)在帕克菲爾德臺(tái)網(wǎng)開展了地下流體中深井、泉與斷層帶氣體聯(lián)合觀測(cè)。地下水位、電導(dǎo)率、地?zé)?、地下氣體觀測(cè)大都為自動(dòng)化連續(xù)觀測(cè)，大部分水化學(xué)組分采用現(xiàn)場(chǎng)直接快速測(cè)量或取樣觀測(cè)(車用太等，2006；Matsumoto，Koizumi，2013)。

3.2 監(jiān)測(cè)工作展望

我國(guó)地震地下流體監(jiān)測(cè)的首要任務(wù)是為地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù)。為全面提升地震地下流體站網(wǎng)的監(jiān)測(cè)能力，2021年中國(guó)地震局正式啟動(dòng)《中國(guó)地球物理站網(wǎng)(地下流體)規(guī)劃》(2021—2030年)的編制工作。以滿足未來十年我國(guó)地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)震情監(jiān)視跟蹤需求為目標(biāo)，基于我國(guó)地震地下流體監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀和國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)，本文提出地下流體監(jiān)測(cè)發(fā)展方向與未來工作重點(diǎn)：

(1)開展現(xiàn)有觀測(cè)網(wǎng)的技術(shù)清理與站點(diǎn)效能評(píng)估，加強(qiáng)地下流體觀測(cè)機(jī)理與布局技術(shù)研究，科學(xué)規(guī)劃、分類標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)地下流體監(jiān)測(cè)網(wǎng)；加強(qiáng)以前兆機(jī)理探索為目的的流體觀測(cè)臺(tái)陣建設(shè)與研究。

(2)廣泛應(yīng)用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的觀測(cè)技術(shù)，提升地下流體觀測(cè)儀器的性能與長(zhǎng)期穩(wěn)定性；應(yīng)用化學(xué)量觀測(cè)新技術(shù)，繼續(xù)發(fā)展氣體自動(dòng)化連續(xù)觀測(cè)技術(shù)，加快提升現(xiàn)有化學(xué)量人工觀測(cè)的智能化、自動(dòng)化水平；加強(qiáng)地下流體新技術(shù)新方法研究，提升地下流體觀測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)能力與抗干擾能力。

(3)依托國(guó)家重大項(xiàng)目、地方投資項(xiàng)目、共建項(xiàng)目，優(yōu)化改造現(xiàn)有觀測(cè)井泉條件，提升其觀測(cè)資料的信噪比。在我國(guó)大陸主要活動(dòng)地塊邊界和首都圈、川滇、新疆等地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)加密布設(shè)，新建深井觀測(cè)站，因地制宜發(fā)展有可能獲得深部物質(zhì)活動(dòng)信息的溫泉流體觀測(cè)和斷層氣體觀測(cè)，滿足重點(diǎn)監(jiān)視區(qū)近震源區(qū)應(yīng)變及深部活動(dòng)監(jiān)視需求。

(4)清理、完善現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)制體系，建設(shè)協(xié)同、高效的一體化運(yùn)行管理平臺(tái)，打造新型運(yùn)行管理體系。加強(qiáng)數(shù)據(jù)融合處理技術(shù)，建立跨行業(yè)地下流體虛擬觀測(cè)網(wǎng)，推進(jìn)地震地下流體觀測(cè)資料與外行業(yè)流體觀測(cè)資料互連互通、共享服務(wù)。

本文是在編制《中國(guó)地球物理站網(wǎng)(地下流體)規(guī)劃》(2021—2030年)的背景下撰寫的，編制工作得到了周曉成、孫小龍、張彬、趙剛、周志華、王博、何案華、張光順等工作組成員的大力支持和幫助，車用太、劉耀煒、孔令昌和高小其研究員為未來地下流體監(jiān)測(cè)發(fā)展方向提出了寶貴的意見和建議，在此表示衷心感謝！