土壤氢浓度影响因素研究

正利用地表自由逸出气体、溶解于水和吸附于土壤中的气体浓度变化来监测预报地震是当前国内外广泛采用的地震预报方法之一,随着高精度痕量氢浓度ATG-6118H型数字化测氢仪在地震观测技术中的应用,对于一个新开展的观测项目,必须研究它的动态特征及其影响因素。其研究的结果,不仅对于异常变化的识别,而且对于异常机理解释和对预测效能的评价,都有重要的作用。利用痕量氢自动分析仪开展断层土壤氢气观测时间不长,目前处于实     

震前土壤痕量氢气异常特征

<正>断层气是地球内部气体及挥发组分不断沿着活动板块和活动块体边界以及其他活动性断裂等地壳薄弱地带向地表迁移和释放的气体。氢气逸出对断层的运动、地震的发生有直接的诱发作用。由于断裂带岩层中氢浓度背景值较低,即土壤中氢气的背景值约为0.5×10-6,因此,氢浓度观测受到观测技术的限制而未能在地震预报中得到充分应用。近年来,随着氢气分析技术的发展,新研制出的痕量氢自动分析仪能够满足地震系统观测技术的要求。     

黑龙江肇东痕量氢野外定点观测实验与分析

利用ATG-300H便携式测氢仪,对黑龙江省高寒地区肇东痕量氢进行野外定点连续观测,并对泰来3.3级地震震兆关系进行初步分析。结果表明:肇东痕量氢表现为高值突跳,异常幅度大,持续时间短;氢气浓度4组高值异常,表现为"先上升、后下降"趋势,具有持续性和重复性。通过对高寒地区肇东痕量氢异常特征及异常机理分析,为痕量氢资料在地震预测中的应用提供一定的观测依据。     

阿克苏痕量氢观测资料初步分析

使用ATG-6118H衡量氢分析仪在阿克苏开展连续观测,观测数据显示测点300 km范围内2次5级地震前痕量氢资料都出现异常,异常特征表现为高值突跳,异常幅度大,持续时间短。通过分析阿克苏痕量氢资料的映震效能,为痕量氢资料在地震预测中的应用提供一定的事实依据。     

夏县痕量氢气背景值突变分析

应用ATG6118H痕量氢分析仪在山西夏县地震台开展了试验测试,记录到比较翔实的观测数据。根据观测数据结果分析,地震前观测到断层氢气的异常特征是高值突跳,异常幅度大、时间短。对2012年3-11月痕量氢观测的背景值突变现象进行重点分析,对观测资料的进一步使用奠定基础,为新型仪器观测提供事实依据。     

夏县痕量氢气背景值突变分析

应用ATG6118H痕量氢分析仪在山西夏县地震台开展了试验测试,记录到比较翔实的观测数据。根据观测数据结果分析,地震前观测到断层氢气的异常特征是高值突跳,异常幅度大、时间短。对2012年3—11月痕量氢观测的背景值突变现象进行重点分析,对观测资料的进一步使用奠定基础,为新型仪器观测提供事实依据。     

地震预测方法Ⅵ:气体地球化学方法

地球化学地震预测方法是常见的地震预测方法,该方法通过研究地球化学组分在地震前的异常变化,得到其变化规律,推导其与地震三要素的关系,从而进行地震预测.气体地球化学预测则是通过震前气体异常给出预报意见.因为地球的脱气作用一直存在,震前震源区岩层岩石力学性质会发生很大改变,导致大量流体涌出,渗透性较好的活动断层为深部流体提供了通道,使它们能更容易地到达地表,造成地表断层带土壤气体(简称断层气)组分异常,为地震预测提供了依据.本文主要介绍断层气气体异常、温泉气气体异常、遥感气体异常几部分.常见的气体地球化学异常组分主要有土壤氡、H_2、CO、CO_2等,这些气体测值在震前会出现明显的异常,多数为突跳式升高、降低,异常幅度变大,异常持续时间增加等等.我们分析了这些异常的特征,并且从地震三要素出发,判断二者之间的关系,从而对气体化学地震预测方法进行评价.由于气体的活动性较好,因而容易将地下孕震信息带到地表,气体化学异常的映震性较高,所以该方法极少虚报,但存在漏报的可能性,仍然需要与其他地震预测方法相结合从而增加地震预测的准确性,不能单独完成地震预测.     

山西夏县痕量氢观测资料的初步分析

应用ATG6118H痕量氢分析仪在山西夏县开展短期专项测试,记录到比较翔实的观测数据。根据实验结果,地震前观测到断层氢气的异常特征是高值突跳,异常幅度大、时间短。本文对2011年1月6日夏县痕量氢及东郭井水位、水温在地震监测预报中跟踪情况进行论述,并对映震情况进行分析,为新型仪器观测提供一些事实依据。     

黑龙江中西部跨断层土壤氢气初步分析

地质构造运动多伴随地下气体的逸出,观测并研究地下逸出气体,会抓住某些地下构造活动信息。作为地球化学观测的灵敏指标之一,地下逸出的氢气能够指示断裂活动的过程。地处松辽盆地黑龙江中西部地区多年来已开展多期跨断层土壤氢气野外测量工作,利用积累的观测数据,初步分析该地区跨断层土壤氢气背景动态变化及构造活动、地震活动特征,以便为地震孕育过程中断层氢气演化异常判定提供依据,为建立区域地震短期预测动态方法提供思路。     

河南新郑—太康断裂东段土壤气体地球化学特征

土壤气浓度测量能够揭示断裂位置和活动特征。 由于河南新郑—太康断裂北西向隐伏断裂带空间定位精度有待提高, 以及2016年5月该区出现地下逸出气异常的宏观现象, 在太康县西近垂直于断裂走向布设了一条长约13 km的NE—NNE走向的地球化学观测剖面, 用于分析隐伏断层浅层位置及其与地下逸出气宏观异常的关系。 观测结果表明: 该剖面的异常段与该区浅层地震勘探显示的断裂带地表出露位置相吻合, 其中Rn体积活度和H₂、 CO₂浓度异常揭示出南段有4条断层, 北段有2条断层, 且均具有高角度特征, 南段的CO₂浓度异常区与地下逸出气宏观异常位置相符, 但代表构造特征的Rn体积活度和H₂浓度没有出现异常, 认为与构造关系不密切。     

山西夏县中心地震台断层逸出气氡、溶解水氡测值干扰因素分析

山西夏县中心震台断层逸出气氡及溶解水氡分别观测中条山山前断裂土壤逸出气氡及热水井的水中溶解氡值。观测灵敏度高、信息量大,但易受其他因素的干扰。通过对观测值进行分析,发现,夏县台断层逸出气氡测值与气温呈正相关,与气压呈负相关;气温、气压对夏县台热水井溶解水氡测值几乎没有影响,但受水位的影响较明显。     

ATG-6118H型测氢仪校准与性能检测及其结果

氢气具有较强的映震灵敏性,氢气观测是探索地震短临预报的新途径。ATG-6118H痕量氢气在线自动分析仪是一种用于测量地下流体逸出氢气的新型数字化观测仪器,可以现场进行全自动连续测定,具有灵敏度高、自动化程度高、功耗低、操作简单等特点,具有网络远程诊断和数据处理分析功能,可以精确分析空气及井水中逸出的痕量氢背景值。目前我国尚未形成统一的痕量氢分析仪的检测规范,本文根据实际检测要求,对ATG-6118H痕量氢气在线自动分析仪进行了校准实验、检出限实验以及精确度实验,并对8台仪器性能进行了对比。通过指标评价确定了该仪器的性能检测方法的可行性,适合在具备数字化观测条件的全国地震地下流体台站以及具备断层气观测条件的台站推广应用。     

山西夏县中心地震台温泉水化学特征

采集夏县中心地震台温泉水及周边水点样品进行水化学组分特征分析。利用矩形图、Na-K-Mg三角图等方法,初步分析温泉水的水质类型、水-岩平衡状态、热储温度以及循环深度等,并结合氢氧同位素组成特征,初步分析温泉水补给来源。研究表明,夏县中心地震台温泉水化类型属于Na-Cl·SO₄型,水-岩反应属于部分成熟水,热储温度为148.8℃,循环深度为3.91 km,补给源主要为大气降水,温泉为断裂型温泉。以上结果可为该台流体异常分析提供基础研究资料,为夏县地区水化研究奠定基础。     

庐山星子温泉及其地热田的基本特征

庐山星子温泉,位于庐山南麓的星子县温泉村,泉水水温最高达72℃。热矿水类型为氟水、硅水、硫化氢水和氡水,适宜休闲、旅游、度假、理疗开发利用。在温泉出露处以西约1km南山公路的南侧,钻孔揭露见地热水,水温63℃。两地地热水的特征有其相似性,其形成与分布都受控于EW、NNE、NWW向断裂,但二者又有各自相对独立的热储结构。     

Near-surface study of a hot spring site in Fiji

A geophysical investigation of a hot spring system located in Rabulu, Fiji, was carried out from October 2014 to March 2015. The investigation covered a survey area of 6075 m². Self-potential (SP), ground temperature and soil carbon dioxide (CO₂) concentrations were measured and investigated for their distribution characteristics and inter-linkages. Results indicated obvious anomalous zone at the hot spring discharge site. The SP profile analysis highlighted thermal water upwelling zones and elevation-driven subsurface groundwater pathways. Measurement of subsurface temperatures up to 1 m depths revealed increasing temperatures, indicating potentially high thermal gradients in the area. Surface soil CO₂ distributions also agreed with SP and ground temperature results. The overall result of the study demonstrated that synchronised measurements of SP, ground temperature and soil CO₂ can be instrumental in identifying anomalous zones near the hot spring sites. Other parameters such as spring water temperature, discharge rate and energy flux estimates from the spring were calculated and analysed. The high-dense multi-parameter data coverage allowed interpretation of geothermal features at a scale never conducted in Fiji before. The near-surface investigations reported in this study corroborate previously suggested steady geothermal activity in the region, deserving further detailed investigation.     

四川石棉公益海温泉水文地球化学特征

利用水文地球化学数据建立温泉水文循环模型, 探讨温泉水文地球化学变化与地震的关系, 对中强地震短临流体异常判断具有重要的意义。 通过对石棉公益海温泉水常量元素、 微量元素和氢氧同位素以及锶同位素的测量, 探讨了该区域水文地球化学时空变化特征。 因此, 于2008年10月至2019年9月, 共对公益海温泉采集水样206个, 并对温泉水中离子组分和浓度, 温泉逸出气组分、 温泉气体同位素、 碳同位素和氢氧同位素含量进行测量。 分析结果表明: ① 公益海温泉主要为Na-HCO₃·Cl型水, δD、 δ¹⁸O同位素测值分别为-14.19‰~-14.83‰和-108.67‰~-110.47‰, 分布于大气降水线附近, 说明温泉水主要源于大气降水; ② 据SiO₂地温计计算热储温度约94.12℃, 循环深度约4.3 km, 表明大气降水入渗地下, 在热源加热后, 沿着断层和裂隙循环到地表, 形成温泉补给; 并且, 锶同位素和微量元素研究发现, ⁸⁷Sr和⁸⁶Sr主要来自硅酸盐类矿物, 微量元素含量较低, 水岩反应程度较弱; ③ 通过对研究区进行长时间连续观测发现, 在公益海周围300 km范围内的3个五级以上的地震使温泉水中常量元素的浓度, 分别出现了震前异常、 同震响应和震后效应。 推测这可能是因为公益海温泉位于公益海断裂和安宁河断裂的交会区, 推测周围的地震会触发公益海温泉水中的离子地球化学特征产生变化。 结合已有地质资料与公益海温泉水文地球化学数据, 建立公益海断裂带温泉水文循环模型, 这些对公益海断裂带周围未来中强地震短临流体异常判断具有重要的意义。     

秦岭北缘断裂带温泉水循环深度与地震活动性的关系研究

研究了秦岭北缘断裂带温泉水的氢氧同位素和氦同位素,同时通过温泉水的热储温度和当地地温梯度计算了温泉水的循环深度;统计分析了1900-1997年间的地震频度.从水对断裂及其围岩的弱化的角度讨论了温泉水深循环对地震活动性的影响.结果表明各段地震活动性的差异与温泉水循环深度的差异有关.认为循环深度较深的陕西段孕育强震的可能性较小,而循环深度较浅的青海段和甘肃段是孕育强震的危险区,其中甘肃段可能是强震的最危险区.     

秦岭北缘断裂带温泉水渗流特征与地震活动水平研究

前人对秦岭北缘断裂带出露温泉水的氢氧同位素、He同位素和SiO2含量进行了计算,得到了温泉水的热储温度和循环深度。在此基础上,运用温度场作用下的热水垂向运移数学模型演算了循环深度和断层带渗透性之间的关系。根据1970～2008年的区域台网资料,对断裂带进行了分段地震活动多参数组合方法分析,并结合历史中强地震(公元前781年～公元2008年)的空间分布特点,分析总结了断层带不同区段渗透特征和地震活动的关系。最后对秦岭北缘断裂带的渗透性成因进行了解释。     

断层带土壤H2浓度变化特征及影响因素研究

收集全国15个不同区域、不同地质环境、不同深度测点的H2浓度,以及气温、气压整点值连续观测资料,研究高精度土壤H2浓度日、月动态变化特征,通过计算H2浓度与气温、气压的相关系数,定量分析不同观测孔深气温、气压对H2浓度的影响程度。结果表明:土壤H2浓度动态变化与气象因素密切相关,观测孔优选深度为4~11 m。     

Geothermal energy

The potential of a geothermal area is primarily dependent on volume and temperature of the reservoir and adequacy of fluid supply. Inadequate fluid supply may be a more common limiting factor than inadequate heat supply, for heat stored in the upper 10,000 ft of many hot spring systems is 1,000 to 10,000 times their annual natural heat flow. Except in very porous reservoirs, most of this heat is stored in rocks rather than in pore fluids. Geothermal fields can be classified as hot spring systems or as deep insulated reservoirs with little surface expression; gradations also exist. Hot spring systems have high near-surface permeability, at least locally on faults and fractures, permitting fluids to escape at high rates. Owing to vigorous circulation and escaping fluids and heat, near-surface temperatures are high, but temperatures deep in the system are lower than would prevail with inhibited escape. Deep reservoirs with little surface expression require permeable reservoir rocks capped by insulating rocks of low permeability. Larderello, Italy, and Salton Sea, California, have slight leakage, but others may have no leakage. Liquid water, which can be at temperatures far above 100° C because of existing pressures, is generally the dominant fluid. Steam can form by boiling as hot water rises to levels of lower pressure. However, in several explored systems the heat supply is so high and rate of discharge of water so low that steam exists even deep in the system. Dry steam areas are probably rare. About 30 areas in the United States have been explored for geothermal energy, but dry steam has been proved only at « The Geysers ». Extensive utilisation of geothermal energy must therefore depend largely upon steam « flashed » from hot water with decrease in pressure. Problems that confront broad utilisation of geothermal energy include: 1) discovery of reservoirs with adequate supply of energy and natural fluids; 2) deposition of CaCO; or SiO₂; 3) chemical corrosion; 4) objectionable chemicals in some effluents; and 5) inapplicability of existing public laws. The optimum environment for a geothermal reservoir includes:

1. 1.
   Potent source of heat, such as a magma chamber. A depth of at least two miles provides enough pressure to insure water of high temperature; 5 miles may be too deep for effective transfer of heat to circulating water. Such heat sources are most likely to occur in regions of late Cenozoic volcanism.