当期目录

2023年 第45卷 第3期    刊出日期：2023-06-20

上一期    下一期

目录

第45卷第3期目次

2023, 45(3):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (202KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

综述

地震流体地球化学短临预测研究进展与展望

李营, 方震, 张晨蕾, 李继业, 鲍志诚, 张翔, 刘兆飞, 周晓成, 陈志, 杜建国

2023, 45(3):  593-621.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.03.001

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (2594KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

建立地震短临预测方法是减轻地震灾害损失的最有效手段, 也是科学难题。流体是地球内部最为主动、 活跃的组分, 携带了地球各圈层的地球化学信息。地震流体地球化学的组成和变化对地下物理化学条件的改变响应灵敏, 是指示地震和构造活动的有效指标。文中综述了国内外流体地球化学短临预测机理的研究进展, 介绍了国内外已经建立的流体地球化学地震短临预测模型和方法, 利用《中国震例》数据对主要预测模型和方法进行了检验分析, 评述了各方法的适用性和效能。结合团队已有的工作基础, 提出了基于前兆机理进行地震流体地球化学短临预测的思路, 并对中国地震科学实验场地球化学子系统的地震短临预测研究和应用进行了展望。

中国地震断裂带氢气观测研究现状

蒋雨函, 王子思, 刘佳琪, 梁卉, 周启超, 高小其

2023, 45(3):  622-637.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.03.002

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (2106KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

中国地震断裂带氢气观测的分析手段主要有气相色谱仪和数字化高精度测氢仪2种。文中基于这2种不同分析手段及大量震例, 整理了地震断裂带氢气观测的研究进展。断裂带地壳逸出氢气的浓度在地震前几个月或几天内呈几倍、 几十倍甚至百倍的异常升高, 与地震有良好的对应关系, 是重要的地震短临预报指标。文中总结了地壳逸出氢气形成的3种机理: 地下应力改变导致地下裂隙连通使氢气逸出、 岩石发生水岩反应生成氢气及温度梯度致使氢气逸出; 进而对比分析了不同观测点氢气浓度的其他影响因素, 对于不同的地质和气候条件, 影响因素所起作用大小也不同。断裂带地壳中逸出氢气的地球化学特征是很好的地震短临预报参考指标。

研究论文

利用微水试验方法研究井-含水层水力参数及其与地震的对应关系

吕芳, 穆慧敏, 李艳, 郭文峰, 姚林鹏, 宫静芝

2023, 45(3):  638-651.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.03.003

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4651KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

准确及时地获取井-含水层系统的水力参数, 是当前地震地下水异常识别、 异常核实分析面临的关键技术问题。文中基于山西地区8口地下流体观测井, 利用微水试验方法估算了各井孔的观测含水层导水系数, 对比分析了各井-含水层导水系数及其对井水位同震响应的影响, 得到以下认识: 1)导水系数大的井孔, 同震响应多为震荡型; 2)利用微水试验方法可动态获取井-含水层水力参数, 捕捉含水层介质状态的细微变化, 更准确地解释井水位动态变化; 3)水位秒采样观测仪器的普及使用, 使得利用微水试验方法测定地下流体含水层介质参数时更为方便实用。

基于井水位气压效应计算含水层的水力参数

刘伟, 白细民, 吕少杰, 史浙明, 齐之钰, 何冠儒

2023, 45(3):  652-667.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.03.004

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (3448KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

研究井水位对气压信号的响应可揭示地下水运动规律、 含水层储水机制等众多水文地质信息, 也可为求解含水层的水力参数提供新的途径。相较于传统野外水文地质试验, 利用井水位气压响应求解参数的方法具有原位、 低成本、 低扰动的优势。文中以位于曲江断裂带的高大井为研究对象, 基于不同时间段内井水位对气压信号的响应, 计算了含水层的水力参数。结果表明: 不同观测时段内高大井所在含水层的渗透率为8.89×10^-15~11.10×10^-15m², 导水系数为2.44×10^-6~3.05×10^-6m²/s, 总体变化不大, 说明地震后高大井含水层的渗透性并未发生显著改变, 曲江断裂带的渗透性相对比较稳定。利用气压响应方法计算的结果与前人利用固体潮响应和微水试验计算所得结果存在一定差异, 反映了利用不同井-含水层系统的响应模型反演的含水层水力参数所代表的空间尺度、 模型的适用性及参数范围的差异性。由于气压信号作用的频段更宽, 模型反演的参数更多, 且在不同水文地质条件下均能记录其响应, 使得气压响应模型的适用性更为广泛。

井水位潮汐响应与小地震调制作用的关系

李继业, 晏锐, 张思萌, 胡澜缤, 孟令蕾, 周晨

2023, 45(3):  668-688.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.03.005

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4797KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

地下流体在地震孕育和发生过程中发挥着至关重要的作用。文中从黑龙江地区18个水位观测井中, 筛选出2016年以来符合一定条件的延寿台、 通河台、 肇东台、 甘南台和绥化北林台的井水位数据, 应用维尼迪柯夫调和分析方法进行潮汐分析, 得到井水位潮汐响应全日波群中的周日波潮汐因子, 分析了吉林松原宁江 M_S5.0、 M_S5.7、 M_S5.1 地震前后周日波的高值异常变化特征, 并结合震源区M_L≥3.0小地震调制比异常, 进一步探讨了周日波异常与小地震调制作用的关系。结果显示: 1)周日波潮汐因子背景变化相对稳定, 异常更容易被识别, 具有较高的信噪比。2)吉林松原宁江地震前, 井水位潮汐响应的周日波异常具有准同步性和形态一致性, 主要表现为3个及以上台站的配套性异常。3)吉林松原宁江地震发生在周日波高值配套性异常结束后的2.6个月内, 最短仅为7d, 具有明显的短临特征, 且异常持续时间、 异常幅度与震级大小相关。4)吉林松原宁江地震前震源区M_L≥3.0小地震调制比存在低值异常, 主要表现为短临特征, 井水位潮汐响应的周日波异常反映内部应力状态的改变, 小地震调制比则能更好地揭示震源区构造应力达到或接近临界状态, 对二者进行联合分析有助于识别和捕捉地震前兆短临异常。

川西理塘毛垭温泉群的成因及深部地热过程

申华梁, 杨耀, 周志华, 芮雪莲, 廖晓峰, 赵德杨, 梁明剑, 陈梦蝶, 官致君, 任宏微

2023, 45(3):  689-709.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.03.006

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (9916KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

毛垭温泉目前的成因模式及深部地热过程的研究程度较低。文中以理塘毛垭温泉群和周边的冒火温泉为研究对象,对其进行水化学组分和氢、氧同位素分析。研究结果表明,毛垭温泉群和冒火温泉的水化类型均为Na-HCO₃型。温泉水在深循环过程中,深部水、岩、气的相互作用使得热储层中的长石发生水解,是形成Na-HCO₃型地热水的主要原因。氢、氧同位素的测量结果表明温泉水均起源于大气降水。毛垭温泉群与冒火温泉相比,具有更高浓度的离子组分,且表现出轻微的氧同位素漂移现象,表明毛垭温泉的循环深度更深,经历了更强烈的水-岩作用,此外,Cl^-的深部来源比例更高。通过SiO₂温标和硅焓混合模型估算得到毛垭温泉群的浅部热储温度为75~103℃,深部热储温度为235℃,冷水混合比例为87%~94%。基于深部热储温度计算得到毛垭温泉的最终循环深度接近5km。深部地热水受静水压力和水热对流作用,沿理塘断裂带向上运移,在此过程中,受构造裂隙的影响,地热水与冷水发生第1次混合,混合水的温度约为100℃。地热水循环至近地表时,与盆地内的冷水进行第2次混合,最终出露地表,形成中低温温泉群。

辽南地区断裂带的断层土壤气地球化学特征及其对区域应力调整的指示

王喜龙, 罗银花, 金秀英, 杨梦尧, 孔祥瑞

2023, 45(3):  710-734.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.03.007

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (10798KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

辽南地区历史中强地震活动频繁, 尤其是金州断裂与海城河断裂, 近代曾发生多次中强地震。对辽南地区金州断裂不同区段与海城河断裂开展多期次构造地球化学土壤气浓度观测, 可为查明断层活动状态、 区域应力调整与分析地震活动规律及特征起到至关重要的作用。文中对辽南地区2条活动断裂的6条剖面进行了多期跨断层土壤气Rn、 CO₂与H₂浓度观测。测量结果表明, 同一剖面、 不同期次断层土壤气的浓度变化趋势基本一致, 但断层不同区段的土壤气浓度变化存在一定差异, 分析认为不同区段的断层性质及地质地貌等特征是造成这种差异性的主要原因之一。各剖面土壤气浓度的时空变化特征显示, 金州断裂与海城河断裂土壤气浓度空间变化特征在一定范围内主要受地质构造、 地下介质结构与地壳垂直速率变化等因素控制, 土壤气浓度的时间变化特征主要与断裂活动性质、 地震活动及区域应力调整作用有关。研究结果表明, 多期次构造地球化学观测方法可有效反映断层活动状态, 对区域应力调整具有良好的指示意义, 是进行监视断层活动与地震监测预测的一种有效手段。

雄安新区主要断裂带土壤气体的Rn与CO₂脱气特征

王江, 陈志, 张帆, 张志相, 张素欣

2023, 45(3):  735-752.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.03.008

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4120KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

文中基于对野外流动观测数据的分析处理, 初步研究了雄安新区主要断裂带土壤气体的Rn与CO₂脱气特征及其对区域环境的影响。经观测分析发现, 新区3条地震剖面上方的土壤气体浓度高值异常区域与深部断裂的分布高度吻合, 展现出沿断裂带集中脱气的现象。受局部生物活动影响, 个别断裂区段土壤气体Rn和CO₂可能存在不同的补给来源, 导致个别区段的Rn和CO₂浓度高值异常区域不一致, 以及Rn和CO₂浓度与通量测值之间较弱的相关性。计算结果显示, 新区主要断裂带存在强脱气特征, 各剖面土壤气体Rn通量平均值的变化范围为71.44~335.35mBq/m²·s, CO₂通量平均值的变化范围为25.96~78.23g/m²·d; Rn浓度强度平均值的变化范围为0.91~2.30, CO₂浓度强度平均值的变化范围为1.13~2.61, 与国内外其他典型断裂带及地震带的土壤气体脱气强度相当。结合室内气体环境污染综合防治标准对雄安新区主要断裂带释放气体的环境效应进行评估, 结果表明, 新区容城断裂的氡气释放最高值达675mBq/m²·s, 牛东断裂2条分支的最高值分别达395.70mBq/m²·s和334.84mBq/m²·s, 有必要对建在容城断裂和牛东断裂带上方的建筑物进行综合防氡处理。CO₂释放量的初步估算结果表明, 新区主要断裂带的CO₂脱气对大气的日贡献量约为1 622.56t, 年贡献量高达0.59×10⁶t, 其对区域环境的影响应予以重视。文中的研究成果对于新区城市规划、 环境治理及断裂带释放气体环境影响的综合评估具有重要的科学意义。

六盘山东麓断裂带土壤气体He浓度的空间分布特征及其与构造活动之间的关系

张文亮, 李营, 刘兆飞, 胡乐, 路畅, 陈志, 韩晓昆

2023, 45(3):  753-771.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.03.009

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4026KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

断裂带土壤气体地球化学特征与区域构造演化密切相关。文中为探讨六盘山东麓断裂带土壤气He浓度的空间分布特征及其与构造活动之间的关系, 在六盘山东麓断裂跨断层布设了8条土壤气测量剖面, 沿测线开展土壤气He浓度的测量; 同时, 为进行对比分析, 选择位于六盘山东麓断裂以东14km的小关山断裂布设3条跨断层土壤气测量剖面, 沿测线开展土壤气He浓度的测量。测量结果显示, 六盘山东麓断裂各测量剖面的He浓度平均值为4.983~6.335ppm; 小关山断裂各测量剖面的He浓度平均值为4.784~5.235ppm。2条断裂的He浓度在空间分布上均呈现出断裂北部高于断裂中南段的特征, 这与断裂的区域活动性差异密切相关。结合前人对六盘山东麓断裂活动时代、 闭锁程度、 滑移速率、 构造应力的研究成果, 分析表明六盘山东麓断裂北段的活动性强于断裂中南段。经对比分析认为, 六盘山东麓断裂和小关山断裂的构造演化过程相似, 且断裂性质均为逆冲型, 因此2条断裂土壤气He浓度的空间分布特征一致。

玛多 M_S7.4地震断层土壤气特征与地表破裂的相关性

王博, 崔凤珍, 刘静, 周永胜, 徐胜, 邵延秀

2023, 45(3):  772-794.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.03.010

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (8810KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

2021年5月22日2时4分, 青海省果洛藏族自治州玛多县发生 M_S7.4 地震。震后一个月, 在对地震地表破裂带的展布和同震位移进行详细勘察后, 有针对性地沿地表破裂带不同部位(西段、 中西段、 中东段、 东段)布设了7条800~3 000m的跨断裂测线, 对土壤气Rn、 H₂、 Hg和CO₂进行浓度测量和气体采集, 并对采集样品进行了碳同位素和氦同位素分析。测量结果表明, 地表各破裂段土壤气浓度的最大值差别较大, 破裂带东、 西两端的气体浓度较高而中段气体浓度较低, 可能与断层不同分段的破裂方式和应力分量不一致有关。土壤气中H₂和Hg的浓度特征具有较好的一致性, 在地表破裂带内或紧邻处浓度较高。玛多 M_S7.4 地震的发震断层东端出现多条分支, 破裂具有复杂性。从土壤气浓度测量结果来看, 南支和北支断层的活动都较强, 但北支断裂土壤气逸出浓度的曲线形态特征和断层产状不一致, 可能与北支断裂地表破裂范围大且存在多条次级断裂有关。³He/⁴He测定结果表明, 研究区土壤气中的稀有气体主要为大气来源, 但δ¹³C测值和CO₂/³He计算结果显示玛多地震断层土壤气具有大气组分与地壳组分的混合特征。

田庄断裂变形带的演化机制分析

韩晓飞, 史双双, 董斌, 薛晓东, 范雪芳

2023, 45(3):  795-810.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.03.011

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (16671KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

田庄断裂是山西太原盆地晚更新世活动明显的一条重要隐伏断裂。文中对田庄断裂浅层地震剖面进行了处理和解释, 分析了多期断裂的时空分布特征, 确定了中更新世以来最新一次走滑挤压活动的主断面$\mathbb{F}_{1-\mathbb{Q}_{\mathbb{P}}^3} $和拉张正断活动的主断面F_2-Qh; 结合断层气剖面确定前缘活动主断面F_2-Qh两侧外延30m为变形带范围, 结合钻孔联合剖面和断层气剖面最终确定后缘活动主断面$\mathbb{F}_{1-\mathbb{Q}_{\mathbb{P}}^3} $两侧外延55m为变形带范围。同时, 最终揭示了田庄断裂带主断层的位置变化和断裂带形成与扩展的演化机制。