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.     

断层土壤气氡的应用综述

氡是揭示构造活动的重要化学示踪元素。研究断层土壤气氡及其同位素的地球化学特征,可以揭示流体在构造活动研究中的作用。本文简述了断层土壤气氡的地球化学特征及目前在断裂带上开展的土壤气氡观测的研究成果,归纳了氡的理论及实验研究以及形成运移机理等方面所取得的进展,分析了氡气在地壳中浓度变化的影响因素。探讨断裂带中氡浓度空间分布特征有助于深入理解地壳深部流体、构造活动与地震孕育之间的关系,对提高地震短临预报水平具有重要意义。     

哈萨克斯坦斋桑7.3级地震前后的地下流体动力学效应

分析了斋桑地震前后天山地震带不同观测井的地下流体动力学及水文地球化学地震前兆和后效的异常变化特征。认为:地震流体效应具有不可逆性,不同构造带,远距离的异常变化可能与地壳区域块体构造运动有关,强震后效敏感带反映了区域应力场的加强过程,亦可发展成为新的潜在震源区。     

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。     

十六、断裂深部流体的弱化作用与地震活动特征的关系研究

十六、断裂深部流体的弱化作用与地震活动特征的关系研究在构造活动区的上部地壳，存在着大规模的地下流体（包括水和气体组分）活动。断裂带中的流体与地震的关系有两个方面。其一是流体对地震的被动效应，即地震的孕育和发生过程引起流体成分和动态的变化，从而表现为流...     

青海玉树M_S 7.1地震震后断层流体地球化学连续观测

为了探究地震对断层流体逸出的影响和震后流体地球化学特征随时间的变化与余震对应关系,在玉树地震断层进行了震后断层土壤气氡、CO2以及泉水气氡等流体地球化学连续观测.观测结果发现震后一个月的时间内CO2和土壤气氡、水氡浓度都保持在比较高的水平.此后浓度有一个先下降在上升的变化过程,在浓度下降变化的过程中,余震比较少;而在浓度上升过程中,余震活动比较活跃,数量多,震级大.玉树地震后断层带CO2和壤气氡、水氡浓度增加,表明地震前后断层的活动性增强,改变了区域内原有的应力场水平,导致了深部流体沿着地震断裂运移到地壳浅部.     

活动断裂带断层泥研究与流体地球化学结合的可能性探讨

活动断裂带是防震减灾工作中的研究重点。目前,对于活动断裂带断层泥的研究集中在矿物学、显微构造方面,无法直接运用于地震短期临震预报。而活动断裂带的流体地球化学研究虽有利用CO_2异常进行地震临震预报的成功案例,但无法筛选与地震活动直接关联的异常指标,缺乏异常气体与地震活动关联的理论解释。本文旨在总结上述两个方向上的研究,对于活动断裂带断层泥研究与流体地球化学结合的可能性进行探讨。     

地壳形变与地下水动态异常特征研究进展

地壳变形与地下流体之间既相互联系又相互影响。地壳形变异常是地壳构造活动最直接的表现,是物理含义最为明确的地震前兆之一;地下流体异常能够提供多种型式的构造活动过程(包括地震)的前兆信息。两类异常以不同的方式和特点反映出地震孕育过程中伴随的前兆信息,从而成为地震预报的重要手段。本文综述了有关地壳形变与地下水动态异常特征方面的研究成果,从机理和前兆特征方面归纳了两种异常的相互关系。     

延怀盆地土壤气体地球化学特征

报道了延怀盆地422个测点的土壤气测量结果,讨论了各气体组分的区域地球化学特征及其控制因素,并探讨了气体地球化学背景场与区域地震地质的关系.2007年9-10月在首都圈西北部延怀盆地进行了野外土壤气体测量,获得该地区土壤气中Rn,Hg,CO2,H2He和CH4的地球化学背景值分别为8105.8(±5937.4)Bq/m3,9.7(±5.8)ng/m3,395.9(士35.3×10-6 ,4.0(士2.3×10-6,15.9(±10.4)×10-6和12.7(±8.1,×10-6.延怀盆地土壤Rn,Hg,He和CO2气体地球化学背景场在空间上呈现东部高、西部低(以延矾盆地北缘断裂为界)的特征.控制土壤气体地球化学背景场的主要因素是气体组分的来源、地壳结构、断裂构造、地层和微生物作用.延怀盆地内东部上地壳内存在的低速体,构造活动性较强,深部来源的Hg和He,以及来源于花岗岩的Rn等对土壤气的贡献较大,是盆地东部土壤地球化学背景值较高的原因.这与延怀盆地东部地震活动性较强相对应.研究结果为研究区地震地球化学流动测量和异常判识奠定了基础.     

山西地震带南部断裂土壤气地球化学特征分析

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,活断层是连接深部和深部气体释放的天然通道。断层气溢出空间主要集中在断裂带附近,大量资料表明,断层活动越强的地区,断层气含量越高。近年来,随着便携式土壤气仪器的研发,新仪器具有采样简单、快速、成本低等优点,有关土壤气的观测也越来越成熟。跨断层土壤气的研究结果表明,断裂带土壤气的浓度与地震活动     

河北何家庄流体观测井水文地球化学特征分析

应力、应变或地震活动会打破地壳中流体原有的水-岩平衡状态,引起地下流体化学组分和同位素的变化。根据河北何家庄流体观测井氢氧同位素和离子化学组分测试结果,分析了该井的地球化学特征及与构造活动的关系。由氢氧同位素结果及高程效应,判定井水来源主要为大气降水,大气降水沿断裂裂隙渗入,深循环后温度增加,经溶滤作用等形成热水;按照舒卡列夫分类法,何家庄井水为Cl-Na.Ca型。受2015年9月14日昌黎M4.2地震的影响,区域应力变化使井孔断裂岩石裂隙增大,深部热水上涌,引起何家庄井水离子组分和氢氧同位素组成等发生变化。研究结果表明,对何家庄井流体地球化学特征进行分析,可以为井孔附近断裂构造活动和地震前兆异常分析提供地球化学依据。     

祁连山断裂带中东段断层土壤气氡浓度强度时空分布特征及其地震危险性分析

基于祁连山断裂带中东段9个观测点2016—2021年的土壤气体氡浓度观测数据,深入分析其浓度强度时空分布特征。同时结合历史大震背景、现今地震活动与断裂带滑动速率的对比分析,从地球化学的角度对祁连山断裂带中东段进行地震危险区段判定。研究表明：祁连山断裂中东段土壤气体氡浓度强度的空间分布特征为东强西弱,其时间序列变化特征总体呈下降趋势;断层土壤气氡浓度强度的空间分布特征、历史及现今地震活动和断裂滑动速率具有较好的耦合性。研究结论可以提供研究区深部地下流体活动的证据,对进一步研究追踪未来可能发生地震的断层和活动段具有重要意义。     

理塘水温预报效能检验

1 研究背景及内容 地下流体是地壳中的活跃介质.地下流体中水温的微小变化,可能反映了地震孕育过程中地壳构造活动引起的热状态变化.在地震监测预测多年实践中,水温成为一项重要的短临异常指标. 自1975年观测以来,理塘毛垭温泉测项积累了大量震例,且针对水温异常变化与地震的关系已有部分研究,但对理塘水温在7级地震发生前异常变化规律性总结的研究较少,且对理塘水温观测数据的预报效能缺乏系统检验.     

区域应力作用引起的北天山地区地下流体异常特征分析

大量观测事实表明 ,赋存于地壳深部的流体 (水、气、油 )作为弹性介质 ,对深层地壳应力的分布、变化、转移过程及地震孕育、发生等有着较为灵敏的反映。地震的形成与区域构造应力活动强度密切相关 ,这种大范围的区域应力作用会形成多个应力集中点 ,在众多应力集中点上可产生地下流体前兆异常变化。在对新疆地下流体数十年的监测中 ,发现强震前出现大量与地震有关的由区域构造应力活动引起的前兆异常 ,异常范围广且种类繁多 ,它们在成因、特征上与震源应力活动的前兆异常明显不同 ;这种地下水位地震前兆异常场 ,不能完全孤立地与单个地震事件相对应 ,应充分考虑到它与一组或系列地震有关 ,而这些地震往往与块体挤压、断裂活动等区域性的应力活动有关。因此 ,正确区分并掌握其不同的特性 ,对地震预报具有一定的意义     

昆明基准地震台流体观测井水文地球化学特征浅析

1 研究背景 利用地下流体进行地震研究,地下水的地球化学特征及成因是重要的研究内容之一,如:盛艳蕊等(2020)利用化学组分来判定水质类型、水岩作用强度,并探讨水体之间的水力关系;Skelton等(2014)根据地震前后氢、氧同位素的差异特征,较好地识别地下水成分改变与区域构造活动的关系.可见,利用水化学组分、同位素开展地下流体的示踪和分析,对于判定水位异常、震前跟踪分析以及预测区域构造活动具有重要价值.     

活断层上覆土壤中气体成份特征

本文是应用壤气地球化学探测方法,研究覆盖层较厚地区隐伏断层及其现今活动,并取得初步结果。在民乐盆地,对第四系覆盖厚度为200—500米的一条隐伏断层进行多剖面跨断层地表壤气成份含量探测,结果表明:断层上覆土壤中R_n、H_2、O_2、CO_2含量,在空间分布上构成一条明显的异常带,异常带的分布方位与其下伏断层的方位走向相一致;断层不同区段的上覆土壤中,气体成份H_2/O_2·CO_2/O_2之值,有显著差异,其H_2/O_2·CO_2/O_2值的大小,可能与下伏断层在不同区段上的现今活动程度自关。     

我国地震断层土壤气流动观测调查

地球是一个巨大的开放系统,地壳放气现象是地壳不同层次进行物质、能量、信息交换的重要形式。因此,强烈放气通道实际上是一个洞察地球内部物理变化、化学变化、应力应变的"窗口"。通过系统观测和记录释放地点、释放量与释放方式,可以了解地壳内压力的变化与通道的开启状况,从而给地震预报、构造活动监测提供重要信息。断层土壤气测量在地震科学领域中应用广泛,且发挥了一定作用。本文在前人研究基础上归纳断层土壤气流动观测研究现状,并对其技术思路、数据分析等展开调查,为深入开展断层土壤气与气体运移关系的研究提出设想,以期形成相对成熟的观测技术系统,为开展地震相关研究服务。笔者认为,地震断层土壤气观测方法尚处于研究初期,不够成熟,但因其具有轻便、快捷、价廉的优点,具有广阔的应用前景与巨大的科学潜力。     

利用卫星光谱分析技术进行断层逸出气体监测

在不少震例中,临震前地壳出现气体异常,震前地下岩石受力产生裂隙,隐藏在地层中的CO2、CH4等温室气体逸出地表或水面。利用卫星光谱分析技术对断层逸出气体组分含量和总量进行监测,筛选出能够反应地震孕育过程中地下逸出气体异常演化特征的参数,建立地震短期预测的动态演化方法。对于认识震前地表气体异常机理,了解流体震兆的演变规律与这些气体异常的动态关系,改善卫星遥感地震预测,是很必要的。     

河北张北M6.2地震前怀来地震台的中短期异常

基于强震前主破裂潜在变化过程中产生的地壳形变异常及伴随地壳形变而产生的地下水化学前兆现象随时间变化显示出的动态异常，依据河北怀来地震台形变、地下流体观测资料，研究了1998年河北张北M6．2地震前地形变、地下流体异常特性及同步性，认为其有由短期向临震演化的不同阶段的群体演化特征。形变异常早于流体异常出现，临震异常集中，反映明显。断层气CO2、水汞体应变异常同时在震前2个月出现，显示出异常的集中性、同步性。     

基于孕震物理模式的断层气流动监测网络布设技术

为了解决我国地震地下流体流动监测网络布设中目前存在的一些问题,以“坚固体孕震模式”为理论基础,以西秦岭北缘断裂带为研究对象,通过高密度地下流体背景值探测,结合地壳垂直形变特征以及地震活动性特征,寻找区域活动断裂带流体与形变以及地震活动的耦合段及断层气响应的灵敏点,综合判断断裂带活动分段性。断层形变、地震活动与地下流体活动有着良好的对应性与耦合关系,震源区均表现为“断层闭锁区”特性,发震地点都显示出一种相对平静的状态。基于以上研究,形成从活动断裂带—“坚固体”闭锁段—近震区前兆场地的追踪思路,规划具有一定物理预报思想的标准化断层气流动观测方案,并建立研究区域观测网络的雏形。这对今后全国地震重点危险区流体流动监测台网布设提供技术思路,并为我国地震预报、震情跟踪及防震减灾工作提供重要依据。