唐山断裂带南西段和北东段土壤气Rn和CO2浓度特征

本文通过测量唐山断裂带南西段王兰庄和北东段巍峰山的土壤气Rn和CO₂浓度, 探讨了Rn和CO₂浓度的空间分布特征及其与断裂活动的关系。 测量结果显示, 王兰庄剖面和巍峰山剖面土壤气Rn浓度范围分别为691~57 671 Bq/m³和471~32 739 Bq/m³, CO₂浓度范围分别为0.17%~7.21%和0.08%~1.71%。 两个剖面Rn和CO₂浓度均高于区域背景值, 这与唐山断裂带断层的开放状态有关。 Rn和CO₂释放强度(K_Q)在王兰庄剖面分别为2.90和4.04, 在巍峰山剖面释放强度分别为0.90和0.99。 王兰庄剖面测线中部土壤气浓度明显高于两端, 而巍峰山剖面测线中部与两端浓度平均值相近, 这种浓度空间分布特征的差异主要是断层破碎程度不同所致。 巍峰山剖面土壤气Rn浓度水平较高, 地球物理学研究发现此区域应力值高, 断层活动性较强, 表明土壤气Rn浓度与断层活动性有着密切的关系。     

瑞昌—武宁活动断裂带土壤气地球化学特征

对瑞昌—武宁断裂带瑞昌段进行了跨断层气体地球化学流动测量,测定了断裂带土壤气Rn和CO₂浓度,分析了该断裂带的气体地球化学特征,结合赣南地区b值讨论了断裂带气体分布特征与构造活动性的可能关系。结果显示：桂林桥、伍家畈土壤气Rn和CO₂浓度均表现出强正相关特征,说明断裂带Rn是基于CO₂载气运移至地表浅层。Rn和CO₂浓度峰值均出现在断裂带附近,桂林桥测线中部土壤气浓度明显高于两端,而伍家畈测线中部与两端浓度平均值相对接近,这种浓度空间释放特征的差异可能主要是震后断裂带愈合程度不一所致。两条测线土壤气Rn浓度水平较高,b值扫描发现研究区应力呈增强趋势,表明断裂带活动性较强,可能意示土壤气Rn浓度与断裂带的活动性有着密切的联系。     

吉兰泰断陷盆地周缘断裂带气体释放及其对断层活动性的指示意义

为了研究吉兰泰断陷盆地周缘断裂带气体排放及其对断层活动性的指示意义,在盆地周缘4条活动断裂上布设了5条土壤气测量剖面和1条电磁测量剖面,观测了土壤气中Rn,Hg和CO₂的浓度、释放通量和地电阻率,对各测量剖面进行了土壤化学组分分析,计算得到了断层活动性相对指数K_Q。研究结果显示:土壤气体CO₂和Rn受渗透性较低的粉砂土阻挡,主要沿结构破碎的断层上盘逃逸,并形成浓度高峰;吉兰泰盆地南缘土壤气Rn,Hg和CO₂的浓度和释放通量最高,可能与盆地西南缘花岗岩中U和Ra的运移以及盆地南缘碳酸盐岩的分解有一定的关系。各测量剖面的断层活动性相对指数K_Q值的变化特征表明,正断层和逆断层的K_Q值大于走滑断层,且巴彦乌拉山山前断裂上的K_Q值最高,揭示其活动性最强,有可能是地震发生的潜在危险区。      

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。     

降水过程对断层CO2气体异常排放响应的个例分析

为了从观测事实的角度揭示岩石圈的热异常对大气圈的影响,本文利用怀来后郝窑测点的断层气CO₂排放观测数据和中国752站降水的逐日观测资料,分析了断层气CO₂异常排放与降水事件的时空演变联系.个例分析结果表明,断层气CO₂的异常排放会导致局地降水的增多.以1991年为例,伴随着断层气CO₂排放的异常增加,在大范围降水负异常的背景下,CO₂排放点周边区域出现显著的降水正异常（降水距平百分率大于零）区.同时,CO₂异常幅度较大的时段,相应的降水正异常区的中心值也较大.此外,分析降水响应断层气CO₂排放异常的时间还发现,断层气CO₂异常排放对其后10天内的降水过程影响最为显著.     

口泉断裂断层气地球化学变化特征及断层活动性

2015年对口泉断裂进行了3期断层气地球化学重复观测, 分析了中段石井村剖面和北段上皇庄剖面CO₂、 Rn、 Hg浓度及通量时空变化特征, 发现这两条剖面内CO₂、 Rn浓度及通量时空变化特征基本一致。 石井村剖面CO₂通量、 Rn浓度及通量高于上皇庄剖面。 上皇庄剖面Hg浓度及通量3期随时间持续上升。 认为口泉断裂断层活动活跃, 第四纪活动性中段高于北段, 且北段断层活动呈增强趋势。     

江西南昌新建—樵舍断裂土壤气Rn、CO2地球化学特征

为研究南昌新建—樵舍断裂土壤气体地球化学特征及构造地球化学背景,采用野外断层土壤气测量方法,于2021年4月和9月开展2期土壤气Rn、CO₂的重复观测,结果发现：(1)土壤气浓度范围：第1期Rn、CO₂的浓度范围分别为2 280—81 408 Bq/m³和0.09%—1.49%,背景值分别为21984Bq/m³和0.53%;第2期Rn、CO₂的浓度范围分别为5 560—97 000 Bq/m³和0.33%—7.05%,背景值分别为30 500 Bq/m³和1.44%。(2)断裂带位置判定：测线上测点2附近土壤气浓度出现高值异常,由于气体在断裂带附近较为富集,判断此处可能为新建—樵舍断裂浅层位置所在。基于2期实测土壤气Rn浓度的断裂活动性评价结果,认为新建—樵舍断裂带现今活动较弱或活动不明显。本研究结果可为研究区土壤气的进一步研究和地质构造活动分析提供地球化学基础资料。     

汤西断裂带土壤气体地球化学特征与跨断层短水准变化的关系

为探究卫辉西代村跨断层短水准出现的趋势性变化与断裂活动间的相关性,在跨断层水准观测场地布设1条土壤气Rn和H₂浓度测线,复测周期与跨断层水准测量周期基本一致,分别于2018年4月、7月、10月开展3期土壤气Rn和H₂浓度测量。同时,为增加观测数据的可靠性,于2018年8月布设了1条与上述3期测线平行的测线并开展土壤气Rn和H₂浓度测量。4期土壤气H₂浓度测量结果显示,该区土壤气H₂浓度背景值处于较低水平,H₂浓度异常值所处位置主要集中在距起点150—210 m处,该处为断裂通过处。4期中Rn浓度最大值、背景值和均值的变化幅度均在正常范围内,Rn浓度异常值所处位置也主要集中在距起点150—210 m处,该处可能为断裂通过处。土壤气显示的断裂通过处与该区探槽显示的断裂位置一致。4期土壤气测量结果表明,近期汤西断裂带可能处于相对稳定状态,跨断层水准观测数据的趋势性变化与断裂活动之间相关性不大。     

鲜水河—小江断裂带土壤气地球化学特征

在鲜水河—小江断裂带上布设10个测区,每个测区布设4条土壤气测量剖面,共640个测点,跨断层测量了土壤气CO₂、CH₄、H₂、Rn和Hg的浓度,分析了土壤气的空间分布特征及其成因,讨论了土壤气地球化学特征与断层活动的关系。结果表明,(1)鲜水河—小江断裂带土壤气CO₂、CH₄、H₂、Rn和Hg的平均浓度分别为0.4%、12.0 ppm、5.3 ppm、13.53 kBq/m³、11.29 ng/m³;(2)鲜水河断裂炉霍段、安宁河断裂冕宁—西昌段和则木河断裂上高土壤气浓度值表明,历史大地震离逝时间越短、近期小震活动性越强、滑动速率越高的断层,其裂隙发育程度越高,从而导致土壤气浓度也越高;(3)鲜水河断裂雪门坎段和小江断裂北段低土壤气浓度值表明,历史强震离逝越久、现今地震活动性越弱、滑动速率低的断层,其裂隙发育程度越低,从而导致土壤气体浓度也越低。     

新保安—沙城断裂带土壤气地球化学特征分析

测量断裂带土壤气浓度变化, 是监测断裂活动性和地震危险性的重要途径之一。 2014年5月, 我们在怀来地区新保安-沙城断裂测量了断层土壤气H₂、 He、 CO₂、 Rn、 Hg浓度以及CO₂、 Rn、 Hg的通量。 测量结果显示: H₂、 He、 CO₂、 Rn、 Hg浓度变化范围分别为, H₂: (0.4～34.2)×10^-6、 He: (2.8～7)×10^-6、 CO₂: (0.051～1.19)%、 Rn: (0.31～18.22) kBq/m³、 Hg: (2～54) ng/m³。 土壤气H₂和Rn是揭示断层位置的有效参数之一, 在断层附近以及有陡坎的地区有明显高值异常。 通过对怀来地区新保安-沙城断裂土壤气浓度及通量地球化学研究初步确定断裂带有较高的脱气强度, 与此区域地震活动性有一定的关系。     

怀涿盆地北缘断裂带土壤气体地球化学特征

在河北怀涿盆地的郝家坡和小水峪布设两条测线开展了四期土壤气Rn,CO₂和Hg的浓度测量,并基于此研究该盆地北缘断裂带南西段和北东段土壤气地球化学特征的空间分布差异及其与断裂活动的关系。结果显示：郝家坡剖面土壤气Rn, CO₂和Hg的浓度平均值分别为8 371.16 Bq/m³,0.85%和14.82 ng/m³;小水峪剖面土壤气Rn,CO₂和Hg的浓度平均值分别为2 813.18 Bq/m³,0.42%和13.08 ng/m³,可见郝家坡地区土壤气Rn,CO₂和Hg的浓度平均值均高于小水峪地区,这种浓度空间分布的差异性可能是断裂活动性和断裂破碎程度不同所致。对区域土壤Hg浓度(total mercury,简称为THg)与土壤气测量浓度的对比分析可知,深层THg浓度与土壤气Rn,CO₂和Hg浓度在空间分布上具有一定的一致性,且高值异常点分布于断裂带附近。结合区域定点前兆观测数据及地震活动性分析...     

汤东活动断裂带气体地球化学特征

本文采用野外多期跨断层流动观测测定了汤东活动断裂带H₂,Rn和CO₂的分布特征,以此分析了该断裂带的气体地球化学特征及其活动背景,从而揭示了气体地球化学特征与构造之间的联系。分析结果显示:不同测量期次的H₂,Rn和CO₂浓度存在显著差异,其中张河村测线的各期次测量结果中6月份各组分气体浓度均显著高于其它期次,而邢李庄测线的测量结果中1月份各组分气体浓度均显著高于其它期次;各测量期次的各气体组分分布曲线特征相似,高值异常点的重现性较好。张河村测线多期测量的H₂和Rn浓度背景值分别为（8.93±3.92）×10?6和（17.38±4.28） kBq/m3,在测线西部距汤东主断裂135 m和230 m处H₂与Rn同步出现高值异常;邢李庄测线H₂和Rn的背景值分别为（41.20±16.64）×10?6和（29.00±8.28） kBq/m3,H₂与Rn在测线西部距汤东主断裂60 m处同步出现异常。两测线的气体浓度高值异常部位与地球物理、跨断层联合钻孔详勘结果之间存在较好的对应关系,由此可推断观测气体浓度能够敏感地指示断裂带位置,而且H₂和Rn浓度是汤东断裂带气体地球化学观测的关键指标。      

降水过程对断层CO2气体异常排放响应的个例分析

为了从观测事实的角度揭示岩石圈的热异常对大气圈的影响,本文利用怀来后郝窑测点的断层气CO2排放观测数据和中国752站降水的逐日观测资料,分析了断层气CO2异常排放与降水事件的时空演变联系.个例分析结果表明,断层气CO2的异常排放会导致局地降水的增多.以1991年为例,伴随着断层气CO2排放的异常增加,在大范围降水负异常的背景下,CO2排放点周边区域出现显著的降水正异常(降水距平百分率大于零)区.同时,CO2异常幅度较大的时段,相应的降水正异常区的中心值也较大.此外,分析降水响应断层气CO2排放异常的时间还发现,断层气CO2异常排放对其后10天内的降水过程影响最为显著.     

CO2浓度升高对稻田CH4和N2O排放的影响——Meta分析

CO₂浓度升高对稻田生态系统碳(C)氮(N)循环具有重要作用,阐明CO₂浓度升高对稻田CH₄和N₂O排放的影响是农业生产应对全球气候变化的重要组成部分.文章采用Meta分析的方法,讨论了不同CO₂浓度升高状况和田间管理措施条件下CO₂浓度升高对稻田CH₄和N₂O排放的影响,结果可为未来气候条件下稻田温室气体减排提供参考.结果表明:整体平均而言,CO₂浓度升高显著增加稻田CH₄排放(增幅为23%,P<0.05),同时显著降低稻田N₂O排放(降幅为22%,P<0.05).CO₂浓度升高对稻田CH₄和N₂O排放的影响程度与CO₂熏气年限和CO₂浓度梯度有关.CO₂熏气年限≥10a时,CO₂浓度升高同时显著降低稻田CH₄和N₂O排放,降幅分别为27%和53%(P<0.05);随CO₂浓度梯度上升,CO₂浓度升高对稻田CH₄排放的促进作用呈现先减弱后增强的趋势,而对稻田N₂O排放的影响则由促进作用变为抑制作用.不同N肥施用量、秸秆还田、水分管理和水稻品种等田间管理措施不同程度地影响稻田CH₄和N₂O排放对CO₂浓度升高的响应.无秸秆和半量秸秆还田时,CO₂浓度升高显著促进稻田CH₄排放(增幅分别为27%和49%,P<0.05),而全量秸秆还田时,CO₂浓度升高对稻田CH₄排放无显著影响(P>0.05);随秸秆还田量的增加,CO₂浓度升高对稻田N₂O排放的抑制作用不断增强.对比持续淹水,间歇灌溉条件下CO₂浓度升高减弱了对稻田CH₄排放的促进作用,却增强了对稻田N₂O排放的抑制作用.未来CO₂浓度升高条件下,建议推广全量秸秆还田和间歇灌溉相结合的稻田管理措施,并辅以优化N肥管理和选育"高产低排"水稻品种等方法,达到最优的"增产减排"效果.此外,有必要进行多尺度、多要素和多方法的综合研究,以期有效降低稻田CH₄和N₂O排放对CO₂浓度升高响应的不确定性.     

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.      

2017年琉球群岛6级地震前佘山地震台应变观测异常

2017年5月9日琉球群岛6级地震发生前,佘山地震基准台YRY-4型钻孔应变仪的2个观测分量S₂、S₄,在M₂波潮汐因子分析中表现出明显的趋势异常。通过实地调查排除环境、气象干扰,对应变与气压观测曲线的M₂波潮汐因子γ值进行对比及量化分析,认为应变分量观测异常非环境干扰造成,应与琉球群岛6级地震发生有关。     

怀安盆地北缘断裂东段土壤气体地球化学特征

活动断裂带的土壤气体地球化学测量在活动断裂危险性评价方面起着重要作用。 本文讨论了怀安盆地北缘断裂东段的土壤气体地球化学特征及其构造意义。 我们于2012年7月和2013年6月在怀安盆地北缘断裂东段的羊窖沟以及张家窑两地现场测量了土壤气体组分的浓度和通量。 测量结果表明: ① 断裂带土壤气H₂、 Rn、 CO₂和Hg浓度空间分布曲线呈现双峰模式, 且断裂下盘土壤气的Rn、 CO₂和Hg浓度较上盘的高; H₂、 Rn、 CO₂和Hg浓度平均值分别是4.61 ppm、 4.81 k Bqm^-3、 0.38%和9 ngm^-3; 土壤气Rn和CO₂的通量平均值分别是6718 Bqm^-2d^-1和49.83 gm^-2d^-1; ② 土壤气Rn和CO₂在两个测区脱气强烈, 羊窖沟地区土壤气CO₂、 Rn和Hg浓度平均值以及土壤气Rn和CO₂通量值较张家窑地区高。 这些结果可能是两个测区断裂活动性差异引起的。     

我国地震地下流体观测台网调整与优化方案探讨

本文首先简要介绍了我国地震地下流体观测台网的现状,然后针对其存在的主要问题提出了调整与优化的建议: ① 调整布局,重点加强我国中西部地区(105°E以西)的监测; ② 扩大规模,观测井(泉)数要达到1000个左右; ③ 全面提高观测井质量,淘汰不符合规范要求的观测井(泉),改造不完全符合规范要求的观测井,新建一批完全符合规范的观测井; ④ 优化观测项目的组合,大力发展观测井(泉)水流量观测,强化以H₂、 He、 CO₂等为主测项的断层带土壤气观测,建立断层带土壤气观测网; ⑤ 优化现有的观测模式,开展平面上的台阵式观测与垂向的多层次立体化观测; ⑥ 完善与提升现有数字化观测技术水平.      

我国对流层二氧化碳非均匀动态分布特征及其成因

人类活动导致大气中温室气体浓度上升,是全球气候变暖的主要原因之一.本文针对已经连续运行13年的AIRS（Atmospheric Infrared Sounder）卫星反演的对流层中层CO₂浓度资料,利用地基观测结果对其进行验证,同时结合多种相关资料对我国区域CO₂浓度的时空分布及季节变化进行研究.结果显示：北半球30°N—60°N是CO₂浓度高值带,低值中心主要出现在15°S—15°N,140°W向东至100°E的低纬地区.地基观测与AIRS卫星反演结果基本一致,年增长率约为1.926 ppmv·a^-1.我国区域CO₂浓度空间分布上呈现北高南低的非均匀分布特征,4个高值中心分别位于东北地区西南部、内蒙古西部、新疆地区东部和西部,低值中心在云南和西藏地区.我国区域CO₂浓度有明显的季节变化特征,最高值出现在春季,冬夏季次之,秋季最低,其季节演变特点与风场的输送、降水量的清除和植被的吸收等密切相关.     

新疆库尔勒断层氢气浓度的影响因素及其地震预测的潜在效能评价

以库尔勒断层H_2观测数据为研究对象,通过计算气压、气温与断层H_2浓度间的相关系数,分析了断层H_2浓度动态变化的影响因素,并利用Molchan图表法对断层H_2浓度映震效能进行检验,进而定量化地提取预测指标。结果显示:(1)气压和温度对库尔勒断层H_2浓度的变化有影响,表现为气压与断层H_2浓度呈正相关,相关系数为0.6735,温度与断层H_2浓度呈负相关,相关系数为-0.4262,气压对断层H_2浓度变化影响较大,温度影响较小;(2)Molchan图表法的库尔勒断层H_2浓度变化与地震间关系的检验结果反映出该测点断层H_2浓度映震效果较好,且地震预测优势对应时段为2个月内,最佳阈值为0.3392×10~(-6),该值可作为库尔勒断层H_2浓度在相对应的时间段内地震活动异常的判别指标,为震情判定提供参考依据。