2012年6月30日新源Ms6.6地震前后北天山泥火山及温泉的水化学变化

2012年6月30日新源-和静M_s6.6地震前后,新疆北天山地区的泥火山及温泉出现了明显的水化学异常。在地震前后4天内,采集了两批泥火山和温泉水样品,测定了泥火山和温泉水样的水化学参数。资料表明,泥火山喷溢水属于低温、弱碱性咸水或盐水,水化类型为CI-Na,来源于储存在封闭构造中并与干旱海相、河湖相沉围岩发生了漫长而复杂水岩作用的大气降水。温泉水为中温、弱碱性SO₄·CI-Na型淡水,形成于地表水沿断裂深循环过程中的水岩作用。安集海泥火山出现同震喷溢,震后泥水温度(T)、总矿化度(TDS)、K+、Na+及Ca2+大幅上升;独山子、白杨沟及AM02泥火山为震前喷溢,独山子、白杨沟泥火山表现为T.TDS、EC、Na+、CI的升高和K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺的降低;AM02泥火山K⁺、Mg⁺明显降低,Ca²⁺上升达223%。震后沙湾25号泉T降低7℃, TDS、电导率(EC)、K⁺、Na⁺、 Ca²⁺、 .Mg²⁺、CI^-及$SO_{4}^{2-}$升高。研究结果可用于北天山地区的地震趋势分析和改进利用各泥火山、温泉进行北天山地区地震活动性监测的水化学方法。     

2003年新疆石河子5.4级地震前地震活动异常分析

分析了2003年2月14日石河子5．4级地震前北天山地震活动图像和地震学参数异常过程。5．4级地震发生在2002年北天山4级地震集中活动区空段，震前12项地震学参数时间进程存在中、短期异常，3项地震波参数出现短期异常。震前3个月乌鲁木齐震情窗出现超警戒线异常。震前10天震中附近地区地震和震群活动显著。     

青藏高原周缘三次强地震伴生的卫星高光谱遥感地球化学异常

利用卫星遥感高光谱AIRS数据, 获取了发生在青藏高原周缘三个不同构造单元的2017年8月九寨沟M_S7.0地震、 2019年4月西藏墨脱M_S6.3地震和2020年6月新疆于田M_S6.4地震伴生的CH₄气体地球化学异常。 用Matlab编程处理AIRS数据的结果表明, CH₄柱含量在三次地震前一周到半个月出现高值异常, 异常沿着断裂带分布, 其中断裂带的交会部位异常幅度较大。 由于地震所处的构造环境、 发震类型、 震级大小差异, 三个构造单元地震引起的CH₄气体浓度异常出现时间、 持续时间、 异常强度等方面存在一定差异。 三次地震前后遥感信息异常与地震活动对应较好, 这归因于在孕震应力场作用下地下气体沿着裂隙及裂缝的逸散作用。 研究结果对利用卫星高光谱分辨率遥感技术监测地震及其在大地震短临预测中的应用具有重要意义。     

中国火山温泉气体地球化学特征及其在火山监测中的应用

中国火山温泉主要分布在吉林长白山、云南腾冲和黑龙江五大连池等火山区。这些火山虽然处于休眠状态,但大面积的温泉分布指示着岩浆房存在的可能性。本文总结了前人研究成果,分析了中国主要火山区温泉气体地球化学特征,并探讨了温泉气体在火山监测中的应用。长白山、腾冲和五大连池火山区温泉气体地球化学性质类似,都以CO₂为主要气体,含量在80%以上,最高可达99%以上,其它气体组分包括CH₄、N₂、O₂、SO₂、H₂S、He和H₂等。长白山火山温泉气体中氦同位素比值（3He/4He）最高,约为4—6R_A,CO₂中碳同位素比值（δ13C）为-7.9‰—-1.3‰,CH₄中碳同位素为-48.0‰—-28.7‰;腾冲火山温泉气体氦同位素比值为3—5.5R_A,CO₂中的碳同位素为-6.49‰—-2.07‰,CH₄中碳同位素为-23.5‰—-9.3‰;五大连池火山温泉气体氦同位素比值约为3R_A,CO₂中的碳同位素比值为-9.6‰—-3.1‰,CH₄中碳同位素为-47.2‰—-44.4‰。3个火山区的温泉气体均显示地幔来源的岩浆气体特征,并在上升运移过程中受地壳或古俯冲物质的影响。     

2008年汶川MS8.0地震前后川西含碳气体卫星高光谱特征

2008年汶川地震导致了大量地下含碳气体释放. 本文基于卫星高光谱数据采用差值法获取了汶川地震前后川西地区含碳气体异常的时空分布特征. 结果显示汶川地震前后不同含碳气体异常的时空分布特征不同. 空间分布上,CH₄,CO₂和CO异常分布于震中附近且受断裂控制明显,与热红外异常特征类似;CO和CO₂异常的范围较CH₄大,CO除沿断裂带分布外,在四川盆地也大面积出现. 异常出现时间上,CO₂异常最早,其次为CH₄和CO. 气体来源上,CO₂和CH₄主要来源于地球内部沿断裂带释放,在地球内部还原条件下,CH₄还可由CO₂还原形成;CO异常除了沿断裂带释放和由断裂带释放的CH₄氧化生成外,还由四川盆地渗漏的CH₄氧化生成. 本文结果可用于地震监测预测研究,不仅提供了新的地震前兆观测参数,还为地震热红外异常机制“地球放气温室效应”提供了科学依据,同时对地震引起的地质碳排放研究也有重要意义.      

2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗MS5.8地震前后CH4和CO变化

基于卫星高光谱数据讨论鄂尔多斯西缘CH₄和CO气体背景场特征和2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗M_S5.8地震前后气体异常变化。 结果表明, CH₄和CO气体总量在时间上均存在显著的季节变化, 空间分布上受构造地质背景、 地形地貌影响, 高值区位于银川、 吉兰泰、 河套断陷盆地。 2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗M_S5.8地震当月, CH₄异常沿鄂尔多斯西缘断裂带呈线性展布, 地震前1周左右, 震中两侧油气田出现CH₄异常, 异常幅度达到6倍标准偏差, 与地震引起附近油气田CH₄逸出增加有关; CO异常空间分布与CH₄基本一致, 时间上滞后CH₄异常1周左右, 持续2周左右后消失。 CH₄和CO关系密切, CO异常部分源自CH₄氧化。     

甘肃东南地区温泉流体地球化学特征

根据氢、 氧、 氦同位素与水化学组分资料, 讨论了甘肃东南地区温泉水的来源、 地球化学变化及其与2008年汶川M_S8.0地震的关系。 测定结果表明: 样品的溶解性固体总量(TDS)范围为241.7~2 372.1 mg/L。 采集的7处温泉(通渭汤池河温泉、 清水地震台、 天水地震台、 武山地震台、 武山22号井、 成县地震台、 武都地震台)水样可归为四种化学类型: Na·Ca-SO₄、 Ca·Mg-SO₄、 Na-HCO₃·SO₄、 Ca·Mg-SO₄·HCO₃。 地下热水的化学类型与裂隙深度和围岩的岩性有关, 离子浓度和断裂深度基本成正相关。 通渭汤池河温泉和武都地震台的δ18O和δD值分别在-11.4‰ ~ -7.6‰和-85.7‰ ~ -57.1‰的范围内, 通渭汤池河温泉和武都地震台中³He/⁴He的值分别为0.4×10^-7和12.7×10^-7。 氢、 氧、 氦同位素组成特征表明温泉水源于大气降水, 在循环过程中经历了水岩反应, 且可能有地表水的混入。 2008年汶川M_S8.0地震发生后, 研究区域内温泉水中K⁺、 Ca²⁺含量总体上升, SO^2-₄、 Cl^-含量总体下降, Na⁺含量变化不明显; 热水循环深度受地震影响发生变化。 本文确定了甘肃东南地区温泉来源、 水化学类型成因及其与汶川M_S8.0地震的关系。     

北天山地区2011 年以来两次6 级地震前的地震学中短期异常特征

通过分析北天山地区历史强震、构造活动背景、区域应变能积累特征以及2011 年11月1 日尼勒克、巩留交界6. 0 级和2012 年6 月30 日新源、和静交界6. 6 级地震前区域地震活动异常特征等,探讨了这两次6 级地震前的地震学中短期异常特征。结果表明,2011 年6 月以来北天山地区中强以上地震处于加速活动状态,进入应变能释放阶段;尼勒克、巩留交界6. 0 级和新源、和静交界6. 6 级地震震前先呈6 级地震平静而后被打破、中强地震成组活动和空间迁移、条带和空区等较明显的中期异常;震前还出现了较为相似的4 级以上地震围空和5 级逼近地震,且逼近地震与主震发生时间间隔均为14 天,显示了较清晰的异常图像和较明显的中短期震兆特征。     

2020年5月6日新疆乌恰5.0级和5月9日柯坪5.2级地震总结

2020年5月6日、5月9日,新疆地区南天山西段先后发生乌恰5.0级和柯坪5.2级地震,系统总结2次地震发生前出现的地震活动和地球物理观测异常,其中：①地震活动：震前存在调制地震集中、地震窗、5级以上地震成组等中短期异常;②地球物理观测：2次地震震中附近震前出现形变、电磁和流体观测异常,其中形变异常3项、电磁异常4项、流体异常1项,主要分布在柯坪5.2级地震震中附近。通过对2次地震序列进行跟踪,发现：乌恰5.0级地震余震较少,震后60天内共记录M_L 3.0以上余震4次,最大震级为M_L 4.5;柯坪5.2级地震后余震较丰富,震后60天内共记录M_L 3.0以上余震10次,最大震级为M_L 4.7,计算得到序列h值为1.6,b值为0.73。综合分析认为,2020年5月新疆地区2次5级以上地震前存在的地震活动异常较少,但区域地震活动水平较强,主要存在具有中短期指示意义的地球物理观测异常。     

长白山天池火山近期气体地球化学的异常变化

气体地球化学监测结果显示,2002—2003年地幔来源CO2、He和CH4的含量出现明显的异常变化;2003年火山区深断裂型泉群逸出气体He的3He/4He比值都出现了异常升高,2004年该比值明显降低。热储型长白聚龙泉群逸出He中3He/4He比值2003年上升缓慢,2004年持续上升,其中逸出He中幔源He含量在2004年明显增加。2002—2004年天池火山区逸出气体及其He同位素异常变化与该区地震活动呈一定的对应关系,其中锦江泉群在2004年下半年地震活动趋势减弱后,异常明显减弱;而长白聚龙泉群在地震活动减弱后,异常反而明显增加,显示热储型泉群岩浆来源气体异常释放明显滞后于深断裂型泉点。上述异常特征对识别和判定火山区深部岩浆异常活动及预测未来火山地震可能有重要意义     

THE FLUID GEOCHEMICAL VARIATION CHARACTERISTICS OF THE WUSU MUD VOLCANOES BEFORE THE JINGHE EARTHQUAKE OF MS6.6 ON AUGUST 9, 2017

Mud volcano is a conical sedimentary body formed by high-pressure mud and gas-dominated fluid migrated to the surface through faults and other channels deep underground, which looks like a volcanic cone formed by magma-volcanism. As a product of crustal movement, mud volcano can bring a large amount of valuable information from deep to the surface when erupting. Therefore, mud volcano is called "god-given borehole" with a depth of 7~12km. Mud volcanoes are the result of upthrust of trapped gases released by the pressure in the stratum and also the channel for the upward migration of gases in the earth. The submarine mud volcano is one of the signs of hydrate and the living evidence of hydrate. The Wusu mud volcanoes are located in the northern Tianshan tectonic belt. Since the mud volcamoes locate in the active part of the tectonic belt and are well connected to the underground, their active degree has a good correlation with the seismicity. The earthquake cases studies based on the 7a long real-time macroscopic monitoring data and the more than 3a long geochemical monitoring data of the Wusu mud volcanoes show that in the earthquake cases of M_S ≥ 5.0 within the range of 300km around the Wusu mud volcanoes, the abnormal mud gushing quantity obviously increased by macroscopic monitoring before 9 out of 13 earthquakes. The geochemical microcosmic monitoring data showed obvious abnormal changes before 3 out of 6 earthquakes. The anomalous duration from the emergence of the anomaly to the occurrence of the earthquake is mainly of the mid-term(6~12 months). Before the Jinghe M_S6.6 earthquake on August 9, 2017, the Wusu mud volcanoes spewed violently and the chemical components showed an obvious high value anomaly. In January 2017, there was a significant increase in the amount of mud spewing in Aiqigou No.1mud volcano and Baiyanggou No.1mud volcano, and one month before the earthquake, there was the phenomenon that mud gushing amount of Aiqigou No.2 mud volcano gradually increased and the volcano was from dormant to active. There were obvious high values appearing before the earthquake in F^-and SO₄^2- in the Aiqigou No.1mud volcano and in F^-, CO₃^2-, SO₄^2-, Rn(gas), CH₄, Ar and N₂ in Baiyanggou(No.1 and 2)mud volcanoes. The values of F^-, CO₃^2-, SO₄^2-, Ar and N₂ showed short-term anomalies, while CH₄ and Rn(gas)showed medium term anomalies. Giggenbach triangular diagram (Na-K-Mg) indicates that the water-rock reaction of Baiyanggou mud volcanoes is complete and little disturbed by the outside. The water-rock reaction of the Aiqigou mud volcanoes is still ongoing, which can explain why the precursor anomaly of the chemical components of the Baiyanggou mud volcanoes is more obvious than that of the Aiqigou mud volcanoes. The geothermal reservoir temperature of the study area is estimated by using a cationic (Na-K, K-Mg, Na-K-Ca) geothermometer. The geothermal reservoir temperature of the Wusu mud volcanoes is about 70℃, and the circulation depth is about 3km. In the process of earthquake preparation, the mud carries deep chemical components to the ground surface due to the effect of compression stress(the result of focal mechanism)or the concentration of regional tectonic stress with earthquake preparation; Or the rock strata in or near the seismogenic area are deformed, the depth of liquid circulation will increase, and the water-rock reaction will be accelerated, which will increase the concentration of some ionic components, and the squeezing process will cause a large number of mud to gush out of the ground, carrying geochemical components. Therefore, the gushing quantity and some chemical components of the mud volcanoes were obviously abnormal before the earthquake.     

2020年3月23日新疆拜城5.0级和7月13日霍城5.0级地震总结

2020年3月23日和7月13日,新疆天山中部地区分别发生拜城5.0级和霍城5.0级地震,其中拜城5.0级地震发生在南天山地震带中段,霍城5.0级地震发生在北天山地震带西段。系统总结2次地震前出现的地震活动和地球物理观测异常,结果表明：①拜城5.0级地震：震前主要存在5级地震成组和尼勒克钻孔应变中短期异常;②霍城5.0级地震：震前中短期异常比较丰富,存在3级以上地震带状分布、地震发生率指数、D值、调制比、b值异常,而地球物观测则以形变异常为主,主要出现在震中附近区域。综合分析认为：①拜城5.0级地震前地震活动异常较少,地球物理观测以趋势异常为主,短期指示意义不明确;②霍城5.0级地震前具有中短期预测意义的地震活动和地球物理异常较为丰富,为后续中强地震的发生提供了判定依据。     

2020年新疆于田MS6.4地震温泉水文地球化学异常特征研究

2020年6月26日新疆于田县发生M_S6.4地震, 地震发生前后对震中80 km内的两个温泉在2019年9月至2020年10月的水文地球化学的变化特征进行了研究, 结果表明: ①温泉水的来源为其周围昆仑山的冰川融水, ②克孜勒沙衣温泉补给高程6 km, 水化学类型为Na-HCO₃、 部分平衡水、 温泉循环深度达到1.7 km左右, 其主要气体组分为N₂, 幔源氦占10.6%。 ③乌什开布隆温泉补给高程为3.1 km, Ca·Na-HCO₃·SO₄型, 未成熟水, 可能与浅层冷水发生了混合作用, 循环深度仅达到0.5 km, 该温泉的水化学组分对周围的地震活动有明显的异常响应, 伽师M_S6.4地震前, 区域应力的不断加载使断裂带内裂隙发生明显变化, 从而温泉流体行为发生变化, 使乌什开布隆温泉的离子浓度小幅度上升, 且Cl^-含量在于田M_S6.4地震后16天突增。 因此, 对乌什开布隆温泉及克孜勒沙衣温泉的流体地球化学特征进行连续监测, 可以为未来阿尔金断裂及西昆仑断裂的交会区地震危险性提供有效判断指标。     

2013年芦山MS7.0地震前后甲烷排放时空演化分析

为研究地震活动与大气甲烷浓度时空演变之间的关系,以芦山M_S7.0地震为例,基于极轨卫星AQUA上搭载的卫星大气红外探测器(AIRS)获取的甲烷数据产品,通过背景值差值法对该地震前后甲烷柱浓度信息、垂直浓度廓线信息及长时间序列变化信息进行提取,挖掘芦山地震前后甲烷异常排放的时空演化特征.结果表明:2013年1—4月芦山震中区存在明显的甲烷浓度升高;甲烷浓度时空演化趋势为初始排放→激增扩散→聚敛加强→相对减弱→震后排放→回复平静;震前震中区甲烷柱浓度为该地区2008年1月—2016年8月异常最显著的时段.因此认为芦山M_S7.0地震前甲烷排放浓度升高现象或为该地震的前兆信息.      

探测与2014年新疆于田MS7.3地震相关的大气CO和O3异常变化

基于AQUA AIRS传感器提取了2014年2月12日新疆于田M_S7.3地震前后CO和O₃数据, 讨论了数据变化与地震活动的关系。 差值法和异常指数法结果表明, 于田地震后CO和O₃在3月份达到最大异常, 且气体柱浓度异常沿NE向发震构造呈线性分布; 不同高度的CO和O₃的VMR值变化与差值法和异常指数法得到的结果相吻合; 地震前后短时间内CO和O₃气体柱浓度出现下降, 且地震当月最低。 初步推断可能是阿尔金断裂尾部在SW向运动过程中使得震区断裂带在弹性挤压状态下出现闭锁, 气体不流通导致; CO和O₃异常更多的可能是由于田地震引起地下气体大量释放, 其次可能是与地下气体逸散在大气圈中发生的一系列化学反应有关。 研究表明, 卫星高光谱遥感数据获得的CO和O₃的地球化学信息与地震有密切联系, 在地震监测及预测领域具有重要的应用价值。     

origin of the mud volcano in northern tianshan constrained by geochemical investigation

Mud volcano is a kind of structural geological phenomena under certain hydrogeological environment and can bring plenty of valuable information to the ground when it erupts, therefore, many researchers call it as "Heaven granted well" whose depth can be up to 12km. Mud volcanoes in Xinjiang are distributed in the central-west region of North Tianshan, and five of them are representative, namely, Horgus, Dushanzi, Wenquan, Poplar valley, and Sailetike. We tested the gas, fluid and solid components of these mud volcanoes through investigations and studies of topography and geomorphology, geological and hydrogeological conditions, and mud debris characteristics, and preliminary obtained the origin of these mud volcanoes based on geochemical features. Finally, the paper describes briefly that the continuous enchancement of regional crustal tectonic stress can not only give rise to the seismogenesis and earthquake occurrence, but also break the original cycle of mud volcano to bring about significant activity, therefore, the two have a certain homology relationship.