高精度氢实验台网观测数据浅析

断裂带H2浓度变化与断裂活动、地震发生的短临阶段有密切关系。在川滇菱形块体东边界安宁河断裂带和则木河断裂带选取典型构造位置,建设断层逸出氢气连续观测固定点5个,定点流动观测点12个,组成实验观测台网。在连续观测固定点开展高精度氢气浓度、气温、气压同机观测,同时观测同深度地温,进行高精度氢地震观测示范研究。本文主要以5个连续观测固定点2017年的观测数据为样本,结合流动观测数据,分析总结实验台网观测数据变化的日动态、月动态和年动态特征,浅析氢气浓度数据变化与地温、气温、气压的关系。     

川滇地震预报实验场高精度氢观测台阵建设分析

氢气动态与断裂活动、 地震的关系密切。 在川滇实验场范围内的安宁河断裂带和则木河断裂带选取典型场地, 建设由连续观测点和定期观测点组成的观测台阵, 开展连续高精度氢浓度、 同深度地温和环境气温、 气压同步观测, 进行氢气观测技术研究工作。 着重介绍高精度氢地震观测台阵的设计思路、 建设内容以及运行情况, 并分析了观测数据。 结果表明, 观测台阵建设的技术指标达到设计目标, 并讨论出了断裂带土壤氢气连续观测与定期观测点的建设方案与技术指标。 为期一年的连续观测数据显示, 氢气浓度背景呈现出“北高南低”的分布格局, 暗示了不同构造区氢气浓度的背景特征。     

阿克苏断层氢气浓度动态特征及其映震效能

首先对阿克苏断层氢气浓度观测资料的周期成分进行了时频分析,然后分别利用线性回归和互相关方法分析了气温、气压与氢气浓度年周期成分的关系,并利用Molchan图表法对阿克苏断层氢气的映震效能进行了定量检验。结果显示:① 阿克苏断层氢气浓度具有清晰的年周期和半日周期成分;② 阿克苏断层氢气浓度的年周期动态变化与气温具有显著的正相关性,与气压的相关性一般,表明其年周期变化主要受气温影响;③ 阿克苏断层氢气浓度异常对观测点周边中强以上地震的反应较灵敏,映震效果较好。      

马山口台高精度氢气影响因素研究

氢气被认为是反应断裂活动最灵敏的地球化学组分之一。研究影响断裂带氢浓度动态变化的主要因素,是科学分析断裂带氢与构造活动关系的基础工作。本文基于河南内乡马山口断层气氢气浓度与辅助测项的连续观测资料,重点分析了氢浓度变化与地温、气温、气压的相关关系,确定了主要影响因素。结果表明,氢气浓度日变化极值介于气温和地温之间,极值点靠近地温一侧。使用逐步回归方法分析进一步证明,地温、温度对氢气浓度均有影响,但地温影响更显著,气压影响不显著。总体来讲,氢浓度会受到地温和气温的双重影响,但与地温关系更为密切。     

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。     

山西夏县中心地震台断层逸出气氡、溶解水氡测值干扰因素分析

山西夏县中心震台断层逸出气氡及溶解水氡分别观测中条山山前断裂土壤逸出气氡及热水井的水中溶解氡值。观测灵敏度高、信息量大,但易受其他因素的干扰。通过对观测值进行分析,发现,夏县台断层逸出气氡测值与气温呈正相关,与气压呈负相关;气温、气压对夏县台热水井溶解水氡测值几乎没有影响,但受水位的影响较明显。     

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.     

气温气压与氡浓度短期变化的相关性分析

以平凉中心地震台的水氡和气氡为研究对象,利用氡浓度、气温和气压的五日均值,在气温、气压上升段和下降段内分别计算氡浓度与两者的相关系数,分析气温和气压对平凉台水氡和气氡短期变化的影响。结果显示气温和气压对氡浓度的短期影响显著,并存在以下特征:在相关性分析中,氡浓度与气温呈正相关,与气压呈负相关;在对氡浓度的影响程度上,气温的影响程度大于气压的影响程度;气氡相对于水氡,相关性更高;对震例的分析结果表明,相关性的突然降低,与周边发生地震存在一定关联。     

岱海断陷带断层H2释放特征与断层活动性间的关系

在岱海断陷带2条活动断裂上布设了4个用于观测土壤H2的剖面.在2017年5月底测量土壤H2浓度,布设测线8条,测点共122个.测量结果表明,岱海断陷带2条活动断裂上土壤H2的浓度在断裂两侧明显高于断裂河沟谷底测点.     

气温气压与断层气氡浓度短期变化的相关性分析

以嘉峪关断层气氡为研究对象, 利用气氡和气温、 气压的日值, 通过计算气温气压与气氡浓度的相关系数, 分析了气温和气压对断层气氡浓度短期变化的影响. 结果显示, 气温和气压对气氡浓度的短期影响显著, 其表现为既具有相似性特征, 又存在明显的差别: ① 在对气氡浓度的影响程度上, 气压明显大于气温. ② 气温和气压对气氡浓度的影响均具有明显的滞后效应, 如离取样时间最近的0—8时, 它们对气氡浓度的影响均逐渐减弱, 但气温对气氡浓度的影响于7时达到最低, 8时仍在低位变化; 而气压对气氡浓度的影响则在8时达到最低值. 9时气温和气压的影响都出现快速上升, 之后气压对气氡浓度的影响表现为波动缓慢上升变化, 18—19时达到最高值; 9时之后气温对气氡浓度的影响则表现为波动缓慢下降变化. ③ 不同月份气压和气温对气氡浓度的影响也存在明显的差异. 气压的影响具有很好的规律性, 1—4月为高影响状态, 5月份开始出现快速下降变化, 8月份达到最低值, 9月份略有回返, 10—12月又达到了全年的最高值; 而气温对气氡浓度的影响除3月份和4月份比较高之外, 其它月份都在低值变化, 并且差别不大. ④ 对震例的分析结果表明, 嘉峪关气氡浓度大幅正突跳变化不具备预报地震的能力.      

地热温泉井与土壤逸出气中痕量氢的特征及差异性分析

地下氢气是反映地壳应力应变灵敏的气体地球化学组分,逸出气痕量氢是一项新型的气体地球化学观测手段,在我国很多省份进行了试观测。本项目实现逸出氢在高温自流井和土壤中的连续、并行观测,重点对痕量氢的动态变化特征进行分析,研究其差异性,并讨论温泉地热井逸出氢高值突跳异常的成因。经频谱分析发现地热温泉井中的逸出氢与土壤中逸出氢都存在日变,前者的浓度与井水位、水温有关,与地表环境因素无关,而后者主要受地表环境因素影响。庐江地震台地热温泉井逸出氢浓度的高值突跳来源于深部水体上涌过程中的气泡携带,为非震兆异常。     

山西流体观测井水位与气压相关性分析

分析了山西省流体观测井水位动态特征,利用高阶差分、回归分析方法计算了2008年山西省各观测井水位与气压相关系数,得到了气压系数的背景值,进而对气压干扰因素进行定量化的排除,并对各井的气压系数进行对比分析。结果表明,不同的观测井孔水位受气压影响程度不同,对于某一个观测井孔而言,气压系数及相关系数的变化是有一定规律的。     

断层土壤气CO2含量快速测定法关键问题探讨

为了提高断层土壤气CO2含量观测数据的映震效能,从测点选择、装置布设、观测方法、辅助测项4个方面对断层土壤气CO2含量快速测定法的关键问题做了全面研究,得出结论：（1）断层土壤气CO2含量测点应选择在活动断层破裂带上或紧邻破裂带的敏感地带,在测点选择时应结合地质资料和钻孔资料对预选址的地下岩石结构及其破裂程度进行研究或有效探测,不宜仅为了观测方便在现有地震台站随便选址;（2）断层土壤气CO2含量快速测定法的装置要尽可能布设得深人地下,至少应使测定孔深度超过地表以下0．5m,最好能够选择深人地表以下2．0m以上的深度,以尽量减少或不受地表生物层的影响,但在装置布设时也要充分考虑地下水位的变化情况;（3）在使用断层土壤气CO2含量快速测定法观测CO2含量变化的过程中应努力消除人为因素的影响,避免主观随意性,特别是应将CO2含量快速测定管放置到靠近测定孔的孔底位置,快速测定管底部开口应尽量保持一致且要使开口口径最大化,避免快速测定管触底;（4）测定孔内温度与断层土壤气CO2含量变化呈正相关,降雨量对断层土壤气CO2含量测值有负面的影响,同步进行测定孔内温度和降雨量辅助观测是必须的。鉴于气压变化与断层土壤气CO2含量变化有较强的负相关,建议在机理上进一步研究其影响,同时还应引入湿度作为断层土壤气CO2含量观测的辅助测项。     

灵武上桥痕量氢观测台站建设与地震预测前景

氢气的浓度变化与地震活动密切相关,具有较强的映震灵敏性,是地震短临预测的重要手段之一.通过对台站地质构造背景场勘察,观测孔埋设集气方式探索,观测室建设采取的防干扰影响措施以及对大气温度、气压、降水对产出数据的相关分析,为宁夏后续痕量氢观测台站建设应用推广,为开展实用、有效的地震前兆观测打下坚实的基础.     

Evaporation from seasonally frozen bare and vegetated ground at various groundwater table depths in the Ordos Basin,Northwest China

In cold climates, the process of freezing–thawing significantly affects the ground surface heat balance and water balance. To better understand the mechanism of evaporation from seasonally frozen soils, we performed field experiments at different water table depths on vegetated and bare ground in a semiarid region in China. Soil moisture and temperature, air temperature, precipitation, and water table depths were measured over a 5‐month period (November 1, 2016, to March 14, 2017). The evaporation, which was calculated by a mass balance method, was high in the periods of thawing and low in the periods of freezing. Increased water table depth in the freezing period led to high soil moisture in the upper soil layer, whereas lower initial groundwater levels during freezing–thawing decreased the cumulative evaporation. The extent of evaporation from the bare ground was the same in summer as in winter. These results indicate that a noteworthy amount of evaporation from the bare ground is present during freezing–thawing. Finally, the roots of Salix psammophila could increase the soil temperature. This study presents an insight into the joint effects of soil moisture, temperature, ground vegetation, and water table depths on the evaporation from seasonally frozen soils. Furthermore, it also has important implications for water management in seasonally frozen areas.     

数字化钻孔体应变干扰机理及异常分析

对山东省钻孔体应变仪数字化观测资料的干扰及突跳异常进行了分析、讨论，认为：(1)山东省四个台站的钻孔体应变观测资料不同程度地受降雨、地下水位、气压、温度的影响，其中，烟台台体应变观测受到的干扰最多，影响最显，主要与其钻孔的地质条件有关。(2)长清台体应变观测资料中出现的几次突跳异常是由井孔内破碎带处掉下的岩块引起的变化。     

Air circulation in deep fractures and the temperature field of an alpine rock slope

The subsurface temperature field of a rock slope is a key variable influencing both bedrock fracturing and slope stability. However, significant unknowns remain relating to the effect of air and water fracture flow, which can rapidly transmit temperature changes to appreciable depths. In this work, we analyze a unique set of temperature measurements from an alpine rock slope at ~2400 m a.s.l. in southern Switzerland. The monitored area encompasses part of an active slope instability above the village of Randa (VS) and is traversed by a network of open cracks, some of which have been traced to >80 m depth. We first describe distributed temperature measurements and borehole profiles, highlighting deep steady temperatures and different transient effects, and then use these data to approximate the conductive temperature field at the site. In a second step, we analyze the impact of air and water circulation in deep open fractures on the subsurface thermal field. On multiple visits to the study site in winter, we consistently noted the presence of warm air vents in the snowpack following the trace of deep tension cracks. Measurements showed that venting air changed temperature gradually from ~3 to 2 °C between December and May, which is similar to the rock temperature at around 50 m depth. Comparison with ambient air temperature suggests that winter conditions favor buoyancy‐driven convective air flow in these fractures, which acts to cool the deep subsurface as the rock gives up heat to incoming air. The potential impact of this process on the local thermal field is revealed by a disturbed temperature profile in one borehole and transient signals observed at depths well below the thermal active layer. Seasonal water infiltration during snowmelt appears to have little impact on the temperature field in the monitored area. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

山西夏县中心地震台断层土壤气观测分析与研究

简要介绍山西夏县中心地震台断层土壤气氡、气汞、痕量氢测量仪器运行、产出数据情况,对三个测项从潮汐、气温、气压、降雨方面进行对比分析,并对气氡、气汞在地震前的变化特征进行总结。     

Assessment of evaporation and water fluxes in a column of dry saline soil subject to different water table levels

Dry saline soils are common in the arid and hyper‐arid basins located in the Chilean Altiplano, where evaporation from shallow groundwater is typically the major component of the water balance. Thus, a good understanding of evaporation processes is necessary for improving water resource planning and management in these regions. In this study, we conducted laboratory experiments with a natural saline soil column to estimate evaporation rates and assess the liquid and water vapor fluxes under different water table levels. Water content, electrical conductivity and temperature at different depths were utilized to assess the liquid and water vapor fluxes in the soil column. We observed movement of water that dissolves salts from the soil and transports them to areas in the column where they accumulate. Isothermal liquid flux was predominant, while thermal and isothermal liquid and thermal water vapor fluxes were negligible, except for deep water table levels where isothermal and thermal water vapor fluxes had similar magnitude but opposite directions. Differences observed in total fluxes for all water table levels were due to different upward and downward fluxes, which depend on changes in water content and temperature within the soil profile. Both the vapor flux magnitude and direction were found to be very sensitive to the choice of empirical parameters used in flux quantification, such as tortuosity and the enhancement factor for local temperature gradients in the air phase within the column. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.