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。      

松辽盆地主要发震构造土壤氢气地球化学特征

松辽盆地中部地质构造发育、断裂纵横交错,历史上曾发生多次强烈地震,其中扶余—肇东断裂、呼兰河断裂是松辽盆地内部主要发震构造。气体地球化学对地下物理化学条件改变响应灵敏,是指示地震和构造活动的有效指标,在地震短临预测、地震前兆研究以及构造活动分析中占据着重要的地位。通过在扶余—肇东断裂、呼兰河断裂的次级断裂——绥化—蒙古山断裂开展土壤氢气测量,发现活动断裂破碎带附近土壤氢气出现显著变化特征。结果表明：(1)扶余—肇东断裂各测线氢气异常阈值浓度比为1.8～2.3,异常峰值浓度比为3.0～6.4。(2)绥化—蒙古山断裂各测线氢气异常阈值浓度比为1.8～2.5,异常峰值浓度比为3.5～5.7。(3)对比异常衬度曲线发现,扶余—肇东断裂背景浓度、异常阈值、峰值浓度均明显高于绥化—蒙古山断裂,这与扶余—肇东断裂近年来地震活动显著活跃有关,可能包含了地震前构造活动增强的信息。(4)活动断裂破碎带附近土壤氢气显著变化,可能与两条断裂性质、地质构造单元、局部应力环境和断裂构造活动强弱等有关。     

断层氢气观测技术实验

采用ATG-6118H痕量氢在线自动分析仪,在朱夏-商丹断裂带南阳地区布设独山、马山口2个氢气观测台,研究设备取气深度、抽气时间设置长短对观测断层氢气浓度的影响,从而为利用痕量氢设备进行断层氢气观测提供参考依据。实验结果表明：①取气深度越浅,观测到的氢气浓度越高,日变化幅度越大;②集气管内氢气浓度偏低时,抽气时间设置略高于导气管路排空时间,氢气浓度明显变化,否则变化不明显。     

地下氢气微动态与动力响应特征

<正>地球内部气体中与构造活动有直接关系的氢(H2),被广泛认为是最有可能在短临地震前兆异常中获得突破的测项。研究表明,地壳逸出的氢、特别是断裂带溢出气中H2形成的机理归纳为3种类型:1地壳下层的塑性岩石在断层错动过程中会产生H2,如蛇纹岩或硅酸岩大新鲜裂隙和破裂面容易发生水岩反应直接产生氢;2源于地壳深部岩石孔隙、裂隙中被封存的H2,随着断裂带岩石中裂隙的连通和孔隙压力的增     

断层氢气浓度观测技术试验研究

为了探索地下流体地震监测新技术、新方法,在中条山山前断裂带上开展了断层氢气浓度观测技术试验研究。通过对观测点位置、集气装置以及采样深度等观测条件的试验研究,给出了使用痕量氢在线自动分析仪进行断层氢气浓度观测的技术方法。针对在野外环境下该类仪器的稳定性、适宜条件进行了对比试验,对同一条断层上不同测点的氢气浓度动态特征进行了观测对比分析。试验结果表明,在断裂带上进行氢气浓度连续观测,技术上是可行的,本文提出的观测技术方法对观测点勘选、观测深度选择以及对观测数据的客观分析等均有参考意义。     

氢气与断层活动及地震的研究进展

断层是地球内部气体迁移和逸出的良好通道.断层的蠕变、错动和破裂等都会引起内部气体不同程度的迁移.氢气在地表的含量较低,但在地球内部含量较高,故氢气可用来指示断层活动程度,在地震前兆观测中也多有应用.本文回顾总结断层氢气研究取得的成果,包括氢气的赋存与来源、与断层活动关系以及地震前后氢气含量变化等,根据我国断层氢气研究现状,提出了在断层氢气观测和研究上需进一步深入的问题,对更好的理解和应用断层氢气作为一种前兆观测研究具有重要的理论意义.     

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。     

走滑断层地表位移动态演化特征研究

在经典走滑断层位移公式基础上引入时间变量, 研究断层运动中地表位移与时间的动态变化关系, 得到走滑断层地表位移时空动态演化公式。 当观测点处于断层近、 中场或者孕震阶段处于孕震中、 晚期时, 地表位移近似正比于时间对数函数。 得到以下结果: ① 走滑断层随时间的位移是不收敛的, 但发散速度十分缓慢。 ② 目前多数GPS水平方向的时间序列良好的线性特征为时间对数函数的局部线性近似。 ③ 在孕震中、 晚期的任意时刻, 断层近、 中场的地表任意一点的位移与其距断层的距离成正比, 即垂直于断层方向的地表位移曲线近似一条直线。 ④ 从震前的某个时刻开始计时, 震前距断层远的站点产生的位移比距断层近的站点产生的位移大; 震后距断层近的站点产生的位移比距断层远的站点产生的位移大。 走滑断层地表位移动态演化公式适用于断层的近中场, 孕震的中晚期, 可为断层地震危险性的判定提供理论支持。     

沿断层逸出的氢气对地震的诱发作用

试验表明,方解石等非金属材料经短时、低压渗氢处理后显微硬度、晶格常数均明显减小,这意味着氢扩散可引起非金属材料的强度下降、材料弱化.地球内部各种化学反应所生成的氢气及地球形成时其内部所聚集的氢气都要沿断裂带向上迁移,逸出,在其逸出的同时将明显降低岩石、岩层的强度,使断层在低构造应力作用下有可能发生断裂.氢气浓度异常从现象上看是被动的、断层活动的反映,而氢气逸出本身对断层运动却有能动的诱发作用.      

1976年M_S7.8唐山地震断层动态破裂及近断层强地面运动特征

采用美国南加州地震委员会(SCEC)Steven Day博士提供的三维有限差分断层瞬态破裂动力学模型(3D-FDM),以1976年唐山M_S7.8地震为例,从简化的断层双侧破裂模式出发,对该地震发震断层的动态破裂过程及近断层地表运动特征进行了仿真模拟和计算.研究区域为围绕发震断层200 km×140 km×40 km(深度)的长方形块体组成,模拟计算的空间分辨率和时间分辨率分别为200 m和0.012 s,形成的空间网格节点数为1051×701×201.在DELL小型上作站上,我们实现了对源程序的移植和并行计算.同时,通过引进计算机可视化技术,对模拟数据进行了3D/4D解释分析.另外,在对源程序修改过程中,实现了对京津唐地区三维地壳速度结构的嵌入,在一定程度上增强了对地震波传播以及地面运动模拟的真实性,并讨论了地震破裂的方向性对近断层地表运动的影响.最后根据初步研究结果结合京津唐地区活动断层构造特征,对唐山M_S7.8级主震后随之而来的1976滦县M_S7.1级余震及宁河M_S6.9级余震的动态触发机制提出了新的解释.由于受主震破裂方向性作用的影响,使得主震对后续两个较大余震产生的动态应力变化的峰值在断层的走滑方向上较大,为2～3 MPa,在逆冲方向上较小,为0.1～0.2 MPa.即唐山主震的发生使得其周边的应力场有一个瞬态的应力调整,唐山主震对后续余震的发生有促发作用.     

夏县痕量氢气背景值突变分析

应用ATG6118H痕量氢分析仪在山西夏县地震台开展了试验测试,记录到比较翔实的观测数据。根据观测数据结果分析,地震前观测到断层氢气的异常特征是高值突跳,异常幅度大、时间短。对2012年3—11月痕量氢观测的背景值突变现象进行重点分析,对观测资料的进一步使用奠定基础,为新型仪器观测提供事实依据。     

夏县痕量氢气背景值突变分析

应用ATG6118H痕量氢分析仪在山西夏县地震台开展了试验测试,记录到比较翔实的观测数据。根据观测数据结果分析,地震前观测到断层氢气的异常特征是高值突跳,异常幅度大、时间短。对2012年3-11月痕量氢观测的背景值突变现象进行重点分析,对观测资料的进一步使用奠定基础,为新型仪器观测提供事实依据。     

乌鲁木齐市断层附近地应力特征与断层活动性

为了查明乌鲁木齐西山—碗窑沟断裂带地应力分布特征, 在研究区20 km×20 km的范围内布置12个基岩应力钻孔,采用水压致裂地应力测量技术进行了基岩原地应力测量;共布置了2条观测剖面,第一剖面是沿断层走向布置了7个钻孔,第二剖面在垂直断层走向布置了6个钻孔(与第一剖面共用1个钻孔).根据实测的地应力资料,断层附近最大水平主压应力方向为NE—NEE向,与区域构造应力SN—NNE向主压方向有一些差异,说明受断层活动影响,断层附近的应力状态与区域应力场明显不同.利用地应力实测资料,研究了断层的活动性,在测量深度域内水平和垂直应力的关系为σH＞σh＞σv,该应力状态有利于逆断层活动,与地质资料反映的以逆断层活动为主基本一致.利用库仑摩擦滑动准则,摩擦系数取0.6~1.0分析,断层附近的现今地应力状态达到或超过产生逆断层摩擦滑动的临界值,表明测区现今构造应力有利于逆断层活动.     

断层泥分形结构与断层运行特征

介绍了西秦岭北缘断裂带东段和海原断裂带西段的天然断层泥的分形方法和结果，并对断层泥的粒度分布特征与断层运动特性的关系进行了探讨。     

国际断层力学动态综述

断层力学(fault mechanics)是从动力学角度来研究地震发生过程的一门新的学科。它主要是研究地震从孕育、岩石开始破裂、破裂扩展、破裂终止,到发生余震和应力调整等一系列复杂的全过程。断层力学的出现,改变了过去多年从几何的或运动学的震源模式来研究地震的状况。断层力学讨论的范畴大约有如下几个方面:(1)大尺度的准静态断层模式;(2)断层的非稳定性,即地震是怎样发生的;(3)从动力学角度研究岩石破裂传播过程;(4)利用地     

依兰—伊通断裂北段断层氢气的地球化学特征分析

2017—2018年在依兰—伊通断裂黑龙江段开展断层氢气调查工作,沿断裂选取8个剖面进行跨目标断层观测及土壤氢气采样。结果表明:①断层氢气浓度常存在异常变化;②不同类型的断层,氢气浓度异常变化幅度没有明显差异;③走滑断层异常特征一般为断层两侧低、中间高,呈现"低—高—低"的特点;倾滑断层异常特征一般为断层的上盘略高、下盘略低;④断层氢气排放不仅受微观局部断层的影响,更受宏观的地震活动性大环境的影响。     

松辽盆地非生物成因气的成藏特征

松辽盆地所处地壳块段的纵向结构,依密度大小可分为上、中、下地壳.在上、中地壳间有一厚的3km的低密度层段.它可能是上地幔熔融物质析离出来的“流体相”在地壳中聚集的岩浆房.它通过地壳断裂和天然地震向松辽裂谷盆地供给非生物成因天然气和其它气态物质及热液流体,这是松辽盆地形成非生物成因气藏的根本条件.在上地壳(或称盆地基底)断裂两侧有基底及以上层位的构造圈闭;有不整合面或横向延展广阔的含联通孔隙的砂层做为运移通道及天然气储集层;临近气层有泥岩做为封闭的盖层,这些条件的适当配置是非生物成因气成藏的基本特征.     

松辽盆地西北边界部分地球物理特征

松辽盆地是我国东北地区重要的地质构造单元.为探测松辽盆地西北部边界基底分布、深部结构与构造关系,沿扎兰屯经齐齐哈尔至林甸实施了约240 km的综合地球物理的探测研究,利用重力、电法等地球物理方法对其进行了综合地球物理解释.研究结果揭示了研究区的速度结构分布、重力分布、基底起伏形态及电性结构等地球物理特征:(1)满-绥断面速度资料显示,嫩江岩石圈断裂有明显的速度分界,其东南侧的松辽盆地与大杨树坳陷具有连续统一的速度结构;(2)重力反演基底显示,松辽盆地与大杨树坳陷基底连续,具有统一的基底特征;(3)二维电性反演显示,大杨树坳陷和松辽盆地两构造电性层连在一起,低阻分布形态也是一样的.以上结果结合满-绥断面速度结构分布表明大杨树坳陷是松辽盆地西部的延续,松辽盆地西部边界应扩展到大杨树坳陷西部边界,即嫩江岩石圈断裂.     

1976年MS7.8唐山地震断层动态破裂及近断层强地面运动特征

采用美国南加州地震委员会（SCEC）Steven Day博士提供的三维有限差分断层瞬态破裂动力学模型（3D-FDM）,以1976年唐山M_S7.8地震为例,从简化的断层双侧破裂模式出发,对该地震发震断层的动态破裂过程及近断层地表运动特征进行了仿真模拟和计算.研究区域为围绕发震断层200 km×140 km×40 km（深度）的长方形块体组成,模拟计算的空间分辨率和时间分辨率分别为200 m和0.012 s,形成的空间网格节点数为1051×701×201.在DELL小型工作站上,我们实现了对源程序的移植和并行计算.同时,通过引进计算机可视化技术,对模拟数据进行了3D/4D解释分析.另外,在对源程序修改过程中,实现了对京津唐地区三维地壳速度结构的嵌入,在一定程度上增强了对地震波传播以及地面运动模拟的真实性,并讨论了地震破裂的方向性对近断层地表运动的影响.最后根据初步研究结果结合京津唐地区活动断层构造特征,对唐山M_S7.8级主震后随之而来的1976滦县M_S7.1级余震及宁河M_S6.9级余震的动态触发机制提出了新的解释.由于受主震破裂方向性作用的影响,使得主震对后续两个较大余震产生的动态应力变化的峰值在断层的走滑方向上较大,为2~3 MPa,在逆冲方向上较小,为0.1~0.2 MPa.即唐山主震的发生使得其周边的应力场有一个瞬态的应力调整,唐山主震对后续余震的发生有促发作用.     

震前土壤痕量氢气异常特征

<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。氢气逸出对断层的运动、地震的发生有直接的诱发作用。由于断裂带岩层中氢浓度背景值较低,即土壤中氢气的背景值约为0.5×10-6,因此,氢浓度观测受到观测技术的限制而未能在地震预报中得到充分应用。近年来,随着氢气分析技术的发展,新研制出的痕量氢自动分析仪能够满足地震系统观测技术的要求。