北京市气态元素汞浓度的时间变化特征

2013年9月至2016年8月对北京市气态元素汞(GEM)进行了连续监测并分析了其含量变化特征。结果显示,监测期间大气GEM总平均浓度为(2.77±1.27)ng/m~3,高于北半球背景值浓度,且其季节变化呈现多样性。2013/9~2014/8和2015/9~2016/8年大气GEM浓度秋冬季节较高,夏季较低;2014/9~2015/8年度则为冬季最低,主要是与大气汞的来源以及季风的风向、路径和风速明显相关。大气GEM浓度日变化为夜间高、白天低。大气GEM浓度与NO_2、SO_2、PM_(2.5)等大气污染物浓度呈明显正相关,雾霾气象条件下细颗粒污染物(PM_(2.5))在低空累积及逆温气象条件易导致大气GEM浓度升高。2004年以来,北京市大气GEM浓度降低的现象与工业燃煤消费总量降低的趋势相同,表明北京市对燃煤等人为排放源的控制在很大程度上降低了大气汞浓度。     

北天山泥火山对2012年6月30日 新源-和静MS6.6地震的响应

2012年6月30日新源-和静M_S6.6地震前后, 北天山泥火山出现了喷溢和地球化学异常变化. 该地震前、 后4天内两次观测了北天山泥火山, 采集了两批温泉和泥火山气体样品, 测定了样品的气体组分和He、 Ne同位素及CH₄、 CO₂的碳同位素组成. 结果表明, 泥火山发生了同震喷发, 气体排放量增加, 温泉和泥火山气体出现了不同程度的微量气体浓度异常, 独山子泥火山震前出现了3He/4He高值异常. 研究结果有利于确定利用泥火山和温泉监测地震活动的方法和指标.      

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。     

川西地下流体观测井水文地球化学特征

开展地下流体观测井的水文地球化学研究,可以为地下流体前兆异常判断提供有力的支持。为确定四川西部地区主要观测井的水文地球化学背景,以龙门山断裂带、安宁河-则木河断裂带、华蓥山断裂带南段及其分支断裂上的19口地震观测井为研究对象,采集井水进行了水化学组分和氢、氧同位素测试。水化学组分分析结果显示,水样可划分为11种水化学类型,总体受含水层岩性控制,与断裂带分布关系不大,无明显的空间分布特征;氢、氧同位素测试表明,井水的δD和δ~(18)O指示井水来源于大气降水,并与地表水的水力联系密切;水-岩化学平衡反应特征表明观测井SC-3和SC-4的地下水循环时间长,水-岩作用程度高,为完全平衡水。其他观测井的井水则为部分平衡水或未成熟水,表现出地下水滞留时间短、水-岩反应程度较弱等特点。     

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。     

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.     

首都圈地区土壤气Rn， Hg， CO2地球化学特征及其成因

对首都圈地区跨18条活动断裂的35条剖面进行了土壤气浓度和通量测量, 结果显示: 各测量剖面土壤气Rn, Hg和CO₂的浓度平均值分别为3.2—45.0 kBq/m3, 3.9—24.9 ng/m3和0.154%—2.175%; 其通量平均值分别为3.8—152.1 mBq/(m2·s), 0.1-42.6 ng/(m2·h)和8.5—89.4 g/(m2·d)． 研究区土壤气Rn, Hg和CO₂的浓度和通量均呈东高西低的变化趋势, 与首都圈地区由西至东应力水平增高、 地壳厚度逐渐减薄、 沉积层厚度增大、 地震活动逐渐增强等趋势相对应, 这表明首都圈地区土壤气的区域地球化学特征主要受控于上地壳物质结构、 深部气体补给和地震活动, 同时也受到自然环境及土壤类型的影响．      

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。     

大凉山断裂带温泉水文地球化学特征

2010—2021年对大凉山断裂带10个温泉开展采样,测定了15个水样中的常量元素和氢氧同位素,进行温泉水文地球化学特征研究,建立了温泉水文地球化学循环模型。研究结果表明：(1)δD、δ¹⁸O的测量值分别为-86.8%～-100.54%和-11.7%～-13.7%,分布于大气降水线附近,表明大凉山断裂带温泉水主要为大气降水补给,其补给高程为2.1～2.5 km;(2)温泉水化学类型主要有HCO₃-Ca·Mg、SO₄·HCO₃-Ca·Mg、HCO₃-Ca、HCO₃-Na·Ca、HCO₃-Na和SO₄·HCO₃-Ca;(3)主量元素来自碳酸盐矿物和硅酸盐矿物的水-岩反应;(4)Na-K-Mg三角图表明该区温泉水样均为未成熟水;(5)运用硅-焓模型图解法得到该区热储温度为105.9℃～203℃,冷水混入比例约为68%～86%,其循环深度为1.9～3.9 km;(6)循环深度越深,地震活动性越强。     

金沙江-红河断裂带温泉气体地球化学特征

金沙江-红河断裂带是青藏高原东南缘地热活动强烈、地震活动水平高、各种矿产丰富的深大断裂带。为了探索该断裂带的温泉气体地球化学时空变化特征,2015年3月～2019年7月,经过5次野外考察,采集了54个温泉逸出气体样品,对其化学组分和氦、氖与碳的同位素变化的测试结果表明:(1)金沙江-红河断裂带内温泉气体氦同位素比值(3He/4He)变化范围是0.04～0.62Ra(Ra=空气3He/4He=1.39×10-6),计算获得的幔源氦最大比例达到7.5%,揭示该断裂带内的地质流体主要来自于壳源,幔源氦有从北向南呈现增加的趋势。以CO2为主要组分的温泉,其δ13CCO2值变化范围是-23.6‰～-1.9‰(vs. PDB)。结合区域地质条件分析,这些CO2主要来自三叠系灰岩,所占比例范围是70.1%～89.7%,而幔源CO2的比例最高可以达到4.2%。(2)金沙江-红河断裂带温泉气体的氢气浓度和氦同位素在三处断裂交汇区都出现高峰值,分别是金沙江断裂与巴塘断裂、中甸断裂与红河断裂、红河断裂与小江断裂和奠边府断裂的交汇处。与区域地震活动性的对比分析结果表明,金沙江-红河断裂带内深部流体上涌相对强烈的区域,深部流体对区域地震活动性具有重要的控制作用。