地震水文地质学

地震水文地质学是地震流体地质学的重要组成部分,地震流体地质学是地震水文地质学的重要推广,因为与地震紧密相关的不只是地下水,还有地下气体、石油等其他地下流体。鉴于流体地质学这一术语还不够普及,姑且用地震水文地质学作为学科名称。 在地震发生的深度内,尤其是在地壳内,固体与流体并存,其间存在着力学和物理化学方面的相互作用和动态平衡。在固体地壳受力、变形、破裂过程中,通过岩、土、水、气间的能量传递、物质交换和信息变换,地下流体的某些物理参数和化学组分会有灵敏的反应。地壳深部信息还能比较迅速地通过地下流体传递到浅部来。     

中国大陆科学钻探主孔0-2000米流体地球化学异常与地震的关系

CCSD流体中He、N2、Ar是记录地震的敏感载体，可能记录了本地一些中小地震及远强震的异常信息。与远强震对应的流体异常幅度大，一般始于远强震前数天，且He、He／Ar、N2／Ar多为负异常，Ar多为正异常；而本地中小地震大多造成主孔流体组分的小幅度波动变化。远强震可能改变了CCSD钻探区的地下流体循环，地震期间监测到泥浆中相对富Ar贫N2和He的地下流体贡献增加，震后，地震引起的附加流体贡献逐渐消失。CCSD的流体组分和比值可能记录了区内地壳应力变化，反映了远强震期间区域构造活动乃至地球深部构造活动产生的场兆、源兆信息，地壳屈曲的假设可以加深CCSD流体作为远强震敏感载体的理解。远强震期间CCSD流体异常也可能是记录了震前长周期波传播至CCSD主孔时激发的流体变化，反映了震源区的应力变化。     

地震地球化学研究进展

本文总结了近十年地震地球化学研究的最新进展,并建议未来在该领域的研究应在同位素地球化学、深部流体地球化学和地球化学场与应力场耦合方面开展.     

地热资源与地震活动共生深部驱动机制研究现状与展望

地球内部地质过程及其相互作用不仅控制了全球地质格局的形成演化,也控制着地热资源的形成和地震活动的发生。本文通过系统调研及归纳总结,系统讨论地热资源与地震活动的共生深部驱动机制。首先,总结了全球高温地热带及大型/超大型地震带的形成背景,大多数高温地热与大型地震在空间分布上具有重合性,形成于活跃的板块边缘,而板内常形成中—低温地热且周缘伴随地震活动;其次,总结了地热资源及地震活动共生的深部驱动要素,发现流体及断裂构造在热能和地震的释放中起着至关重要的作用,是地热资源与地震活动深部主要的控制要素;再次,总结了地热资源与地震活动深部地球物理探测成果,表明大地电磁等方法可揭示地热与地震形成的同源关系与因果关系,地热与地震源于深部物质与能量的交换;最后,对地热资源与地震活动的共生深部驱动机制研究方法及发展方向进行了展望。     

断层带中超压流体及其在地震和成矿中的作用

地震断层带中的局部存在对其力学和化学过程有着重要影响的超压流体，对这种超压流本的证据。超压机制及其在地震活动和成矿中的作用等进行了探讨。流体超压是在断层带中渗透性的构造发生强烈时空变化的前提下产生的，其主要原因是构造加压及深源高压流体的注入，当流体压力升至一临界值时，断层发生灾难性破裂，即地震，增加断层的渗透性，超压流体快速向低压带（室或域）流动，同时因减压流体所携载水溶物各（包括成矿物质）大量沉淀析出，降低断层带的渗透性，地震泵吸和流体超压机制的交替作用使得这一过程得以周期性地进行。     

地震研究进展与趋势——全球地震科学钻探研究综述

近年来大地震频繁发生,造成了巨大的人员伤亡和财产损失,认识地震和地震发生机制已成为地质学家和地球物理学家共同的奋斗目标。科学钻探是获取地下深部物质、了解深部信息的最直接、最有效、最可靠的方法,因此,科学钻探是认识和揭示地震断裂作用的最佳手段。本文介绍了目前世界上主要的地震科学钻探计划,包括位于环太平洋地震带的日本野岛(Nojima)断层科学钻探计划、台湾车笼埔断裂钻探计划(TCDP)、圣安德烈斯断裂深部观测钻探计划(SAFOD)、新西兰深部断层钻探计划(DFDP)、日本南海海槽发震带试验钻探计划(NanTroSEIZE)、日本海沟地震快速钻探计划(JFAST)和大陆内部地震的汶川地震断裂带科学钻探计划(WFSD),简要概括了这些科学钻探计划所取得的有关地震研究的重要进展与贡献,并且通过这些成果探讨了未来地震研究趋势。     

地震成因综述

本文从地质、地球物理、地球化学和能量等方面分析了地震的成因。源于地核地幔的流体携带大量热能,为岩浆起源、地震形成和地热田提供了充足的能量,然而岩石聚集的应变能不足以产生中等以上的地震。大地震(M≥6.0)绝大部分分布在海沟、火山岛弧和大陆裂谷带等拉张性构造带,如环太平洋海沟、东印度洋海沟、大洋中脊、非洲裂谷、地中海-黑海-里海-波斯湾、欧亚大陆中部的伊塞克湖-阿拉湖-乌布苏湖-库苏古尔湖-贝加尔湖裂谷。流体在地球深部物质运动、地壳运动、地震和火山活动中扮演着重要作用。全球到处发育的隐爆角砾岩表明隐爆作用的普遍性。深部流体向上运移、向地表逃逸的过程中发生爆炸,在地球内部产生了不同震级和震源深度的地震。因此,隐爆应该是产生地震的主要机制。地震成因的隐爆模型不仅能够更好地解释不连续、各向异性的非弹性介质中发生的各类地震,譬如中深源震、震群、慢地震和非双力偶性地震等,而且能够更好地诠释全球地震、火山和地热带在空间上的吻合以及隐爆角砾岩型矿藏的形成。     

中国大陆科学钻探主孔流体地球化学异常与远强震的关系

2001年11月14日发生的昆仑山口西 M_s 8.1级地震和2004年12月26日发生的印度尼西亚苏门答腊 M_s 8.7级地震前后,中国大陆科学钻探(CCSD)主孔流体组成出现明显的异常。两次远强震前后的流体异常幅度很大,并具有相似的演化趋势。异常始于震前2-7天,He、N_2/O_2、He/Ar、N_2/Ar 为负异常,Ar/O_2为正异常。远强震前后流体异常特征与 CCSD附近小震前后流体异常特征具有明显的区别,表明昆仑山口西 M_s 8.1级地震前后和苏门答腊 M_s 8.7级地震前后的 CCSD 主孔流体异常可能与两次远强震相关。认为 CCSD 主孔中的 He、N_2、Ar 是记录远强震的敏感载体,可能记录了震前长周期波传播至 CCSD 主孔时激发的流体变化,反映了震源区的应力变化,也可能反映了区域构造活动乃至地球深部构造活动产生的场兆、源兆信息。     

地震流体地球化学应用研究概述

综述了近几年国内外有关流体地球化学异常与地震活动、土壤气监测断裂构造活动与火山喷发以及深部流体地球化学研究方面的成果。多项研究表明,地下气体的映震能力较高,研究断层土壤气地球化学特征随时间的变化,可进一步研究地震动力学特征,从而为震情判定提供依据。因此加强断层土壤气测量来监测断裂活动,是探索地震前兆与地震预测的重要途径,是今后地震地下流体的研究方向。深部流体是地球各大圈层相互作用中最活跃因素,对地球深部构造活动起重要作用,可为地震预报提供有力依据。因此对其地球化学特征及运移机制的研究应给予充分重视。     

内蒙古准苏吉花斑岩型钼矿及外围反射地震探测

内蒙古准苏吉花斑岩型钼矿床是一个中型金属矿床,目前勘查区内还没有较深的钻孔资料。为探测深部隐伏金属矿和控矿构造及深部地质结构,在内蒙古准苏吉花钼矿区及其外围开展了高精度反射地震测量。该反射地震采用2台套大功率可控震源激发,5 m道间距,960道接收,80次覆盖的工作方法,获得了能清晰反映深部地质结构和构造的高精度反射地震剖面。在该剖面上,能够清楚地解释测区导矿和控矿构造及隐伏岩体分布及燕山期与华力西期岩体的交切关系,并据此讨论了地壳深部流体运移的路径和动力过程,为在该区寻找深部隐伏金属矿指明了新的找矿靶区。     

地球中的流体和穿越层圈构造

地球中的流体是当前科学研究的重点。从地球科学的角度来说,流体应包括气体、液体（水和石油）、熔体和地球中受应力作用而移动的物体。在半经为6378 km的固体地球中可分为7个层圈。目前对地球内部流体的了解很少,为探索流体在各层圈中的成分,物理化学性质和分布,以现阶段对地球层圈和流体研究程度来看,其重点应放在地球中穿越层圈的构造部分和地壳。地球中穿越层圈的构造主要有三个:板块构造的俯冲带是由上到下的穿越层圈构造,向下俯冲的大洋岩石圈可以抵达地幔过渡带;大洋中脊的扩张引起的由下而上的穿越层圈构造,使岩石圈和地幔的熔流体从下向上运移;地幔柱引起的由下而上的穿越层圈构造,使地幔的熔流体从下向上迁移。通过对三个穿越层圈构造和地壳中流体的研究,可以得出地壳、岩石圈、上地幔、过渡带、下地幔和核幔边界层流体的种类和成分、流动和演化。这是至今为至能鉴定到地球中深部流体的方法。这四个方面的研究是当前地球中流体科学研究的重点,并对开展深部找矿有实际意义。      

变质流体研究新进展

变质流体是变质过程的主要动力学因素之一。目前变质流体研究主要集中在下部地壳麻粒岩相变质流体，俯冲带高压－超高压变质流体和接触变质流体等方面。研究的主要问题是流体流动机制和元素迁移，流体－岩石相互作用和流体来源。下部地壳麻粒岩相变质流体以ＣＯ２为主，具有较低的ａＨ２Ｏ。δ１３Ｃ研究表明大约２／３ＣＯ２是深成的。富ＣＯ２流体流动是紫苏花岗岩形成和热扰动的原因之一，也是麻粒岩形成和大离子亲石元素亏损的主要因素。俯冲带是高压、超高压变质作用发生和流体活动最活跃的场所。流体富含Ｈ２Ｏ、ＣＨ４和ＣＯ２，可以诱导部分熔融反应和岛弧岩浆作用。高压变质条件下的矿物稳定性也与流体有关。同位素研究表明，在超高压变质期间没有化学上完全相同的流体大规模循环。流体－熔体系统模式能更有效地解释下插板片的元素再循环。接触变质流体研究主要集中在含有易于发生流体－岩石反应的不纯碳酸盐岩地区。硅灰石带中流体／岩石比率高达４０∶１，表明接触变质岩石中有大量流体存在。接触变质过程流体成分有较大差异，主要取决于流体来源、原岩性质和侵入体特征。流体流动和循环模式受控于构造变形，岩浆作用和变质过程的动力学条件及流体成分。     

Magnetotelluric Constraints on the Occurrence of Lower Crustal Earthquakes in the Intra-plate Setting of Central Indian Tectonic Zone

Lower crustal earthquake occurrence in the Central Indian Tectonic Zone(CITZ) of the Indian sub-continent was investigated using magnetotelluric(MT) data. MT models across the CITZ, including the new resistivity model across the 1938 Satpura lower crustal earthquake epicenter, show low resistive(80 ?m) mid-lower crust and infer small volume(1 vol%) of aqueous fluids existing in most part of lower crust. This in conjunction with xenoliths and other geophysical data supports a predominant brittle/semi-brittle lower crustal rheology. However, the local deep crustal zones with higher fluid content of 2.2%–6.5% which have been mapped imply high pore pressure conditions. The observation above and the significant strain rate in the region provide favorable conditions(strong/moderate rock strength, moderate temperature, high pore pressure and high strain rate) for brittle failure in the lower crust. It can be inferred that the fluid-rich pockets in the mid-lower crust might have catalyzed earthquake generation by acting as the source of local stress(fluid pressure), which together with the regional stress produced critical seismogenic stress conditions. Alternatively, fluids reduce the shear strength of the rocks to favor tectonic stress concentration that can be transferred to seismogenic faults to trigger earthquakes.     

郯庐断裂带山东段深孔地应力测量及其现今活动性分析

已有的地表调查和GPS位移测量、深部震源机制等研究结果表明,郯庐断裂山东段现今活动性表现为顺时针压扭性活动特征。为揭示郯庐（郯城－庐江）断裂带山东段地表和深部之间地壳浅表层日本大地震发生后的现今地应力状态和活动特征,在鲁东北部花岗岩地区开展了600 m的钻探工程与地应力测量工作。钻探岩芯编录初步揭示地壳浅表层岩体结构特征,随深度系统的地应力测量结果表明,现今水平主应力起主导作用,易于断层走滑作用发生,且现今最大水平主应力方向为近东西向,反映出郯庐断裂带山东段现今活动特征为压性兼右旋走滑,与地表和深部已有研究成果相吻合。研究成果为郯庐断裂带山东段现今活动性研究补充了新的资料。     

诸广铀成矿区矿床成因探讨

本文通过对诸广地区内生铀矿床成矿地质背景分析,系统论述了矿区地质特征及矿床地球化学特征,对本区矿床成因进行了探讨,提出诸广地区存在富铀的前寒武纪结晶基底;成矿物质来源于上地幔流体与下地壳富铀前寒武纪结晶基底的混熔交代;成矿作用受晚中生代伸展裂陷构造——深源热流体演化机制控制,形成中高温热流体充填成矿的高品位脉型矿化和中低温热流体交代成矿的较低品位碎裂蚀变岩－微脉浸染型矿化。     

Enrichment of Mantle-derived Fluids in the Formation Process of Granitoids: Evidence from the Himalayan Granitoids around Kunjirap in the Western Qinghai-Tibet Plateau

Taking the Himalayan granitoids around Kunjirap in the western Qinghai-Tibet plateau as an example, the authors present in this paper the characteristics of the granitoids rich in mantle-derived fluid components and discuss their rock-forming mechanism. The research results indicate that the rock assemblage of the studied granitoids involves diopside syenite-diopside granite-biotite (monzonitic) granite, consisting mainly of K-feldspar, oligoclase, quartz, iron-phlogolite, diopside and edenite. The rocks are rich in mantle-derived fluid components of volatiles including F, alkali metal elements such as K, Na, Rb, Sr and Ba, and radiogenic heat-producing elements such as U and Th. They were generated by the influx of mantle-derived fluids into the lower crust to give rise to partial melting during the lithosphere thinning in the Qinghai-Tibet plateau.     

内生金矿床的成矿流体

流体具有媒介和作用剂的双重属性,流体作用贯穿于整个内生金矿成矿作用过程.不同地区、不同类型金矿床具有相似的原始成矿流体——来源于上地幔或下地壳的、富含SiO₂、挥发份、成矿元素的C-H-O体系.在从深部至浅部的运移过程中受岩石建造性质、岩石(层)中流体成分的混入以及水-岩反应等因素作用,原始的成矿流体物理化学性质、组成成分等发生了不同程度的改变,最终形成直接导致金矿化的成矿流体.造成成矿流体中金等成矿物质发生沉淀的主要原因是流体的沸腾作用、流体中挥发份的逸失、流体相的分离作用、不同类型流体之间的混合作用以及热液蚀变(水-岩反应)作用等.     

古地幔流体及其在大陆克拉通地幔演化中的意义——以华北地台为例

古生代含捕虏体的金伯利岩和新生代含捕虏体的玄武岩同出于华北地台，提供了研究自古生代以来岩石圈演化的深源探针。古生代含金伯利岩的侵位表明古生代时曾存在冷厚的岩石圈；而新生代含捕虏体玄武岩的喷发，表明新生代时存在热薄的岩石圈。岩石圈减薄与“大洋化”是层圈物质交换作用在一定历史阶段中的反映。地幔流体是地幔演化产物，反之又作用于地幔演化。富含地幔流体的幔内剪切带及交代矿物层作为幔内软薄弱带，存在热、流体、化学及机械的耦合，是岩石圈减薄拆沉作用的重要界面位置。     

华南陆块岩石圈有效弹性厚度及其构造意义

华南陆块受多阶段超大陆聚合、裂解, 碰撞、陆内造山, 及伸展等作用影响, 造成其深部结构和构造极其复杂。岩石圈有效弹性厚度(Te)是表征地质时间尺度上岩石圈力学强度的定量指标, 可为深入认识岩石圈力学结构及演化提供有效约束。本文基于导纳和相关函数联合方法对地壳布格重力异常和地形数据进行计算, 获得华南陆块Te的空间分布。Te高值(>20 km)区域主要分布于扬子地块的四川盆地周边区域, 而Te低值(<20 km)区域集中于华夏地块和江南造山带区域。由于Te分布特征与地热场、地震关系密切。通过分析研究区Te与地热场(地表热流、居里面深度)、地震之间的关系, 本文得到如下认识: (1)Te与地热场参数具有较好的相关性, 但受浅部地壳被破坏, 深部仍为克拉通地壳影响, 导致龙门山断裂带和江南造山带区域的Te与地表热流或居里面深度之间的部分对应关系相反。(2)Te与地震关系复杂, Te较薄区域并不代表着地震频发区域, 地震活动性与其所处的深部环境相关。龙门山断裂带强震频发的原因是受周边两块体中上地壳刚性地层长期相互作用, 致使应力和能量积累较强; 华夏地块区域地震较少是因为深部热物质上涌对华夏地块的壳幔进行强烈改造, 且地壳中存在横向不均匀分布的软弱地层对应力吸收, 造成能量和应力不易积累; 扬子地块的岩石圈力学强度较强是该区较少发生地震的重要原因。