2015年阿拉善左旗5.8级地震前长波辐射异常研究*

通过涡度、距平、小波变换和时频分析等方法,研究了2015年4月15日阿拉善左旗5.8级地震前,震区(37.50°~43.50°N,103.50°~109.50°E)长波辐射(OLR)时空分布特征。结果显示:①2015年4月去除背景值之后的OLR涡度场在震中附近存在明显高值异常区;② 震中附近格点(39.50°N,105.50°E)和(40.50°N,107.50°E)OLR涡度日值超过二倍均方差频次在震前非线性增加;③ 基于自适应最优核的时频分析方法获得的上述两个格点OLR涡度时频分布图显示震前存在高能量密度区域;④ 本文获得的现象和汶川8.0级地震等震例结果相类似,值得深入研究。     

2012和2013年广东新丰江锡场2次MS4.8地震发震构造的确定*

利用广东新丰江锡场2012和2013年2次M_S4.8地震震中附近的2009年1月至2015年6月精定位小震资料,依据小震丛集发生在大震断层面及附近的原则,采用模拟退火算法和高斯-牛顿算法相结合的方法,反演得到了锡场附近2条相交断层的详细参数及地理分布。NEE向断层F1的走向为78.5°,倾角为87.7°,长度约8.2km,以右旋走滑错动为主;NW向断层F2的走向为137.3°,倾角为87.9°,长度约5.9km,以左旋走滑错动为主。用断层附近M_L3以上地震的震源机制解证明反演结果是可靠的,并由2次4.8级地震的震源机制解判断出各自的发震断层。     

2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗MS5.8地震前后CH4和CO变化

基于卫星高光谱数据讨论鄂尔多斯西缘CH₄和CO气体背景场特征和2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗M_S5.8地震前后气体异常变化。 结果表明, CH₄和CO气体总量在时间上均存在显著的季节变化, 空间分布上受构造地质背景、 地形地貌影响, 高值区位于银川、 吉兰泰、 河套断陷盆地。 2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗M_S5.8地震当月, CH₄异常沿鄂尔多斯西缘断裂带呈线性展布, 地震前1周左右, 震中两侧油气田出现CH₄异常, 异常幅度达到6倍标准偏差, 与地震引起附近油气田CH₄逸出增加有关; CO异常空间分布与CH₄基本一致, 时间上滞后CH₄异常1周左右, 持续2周左右后消失。 CH₄和CO关系密切, CO异常部分源自CH₄氧化。     

2015年尼泊尔8.1级地震前后拉萨地电场观测数据变化分析*

2015年4月25日尼泊尔8.1级强烈地震前后,拉萨地磁台(以下简称“拉萨台”)地电场观测数据出现了长时间、大幅度异常变化。在对拉萨台地电场观测条件、观测系统以及观测结果进行初步讨论的基础上,利用“能量合成累加”和“MSA功率谱分析”等数据处理方法,从“时间域”和“频率域”两个方面,对该异常变化的主要特征和演化过程进行了分析。结果显示,尼泊尔8.1级地震前后,拉萨台的地电场观测数据异常变化,经历了“趋势变化-扰动变化-发震期-恢复期”等发展阶段,以及“低频变化-高频变化-平稳变化-高频变化”等演化过程。综合分析认为,拉萨台地电场观测异常变化特征和演化过程,与相关现象和机理研究结果基本吻合,能够完整反映强烈地震孕育、发生和发展全过程,是具有一定客观性、典型性和代表性的珍贵资料。     

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.      

2022年5月13日腾冲ML 3.8地震前腾冲地区流体地球化学与地震活动性分析

2022年5月13日腾冲ML3.8地震发生前,3月开始小滇西区域地震频率增强,云南腾冲地区形变面膨胀资料出现显著压缩变化,腾冲地区同步出现静水位破年变、水氡高值异常。基于腾冲区域异常变化,开展流体地球化学取样研究,选取震中距在28—48 km范围内的叠水河冷泉（<25℃）、石墙热泉（45℃—55℃）、大滚锅沸泉（> 55℃）,利用多元素综合分析方法,如B/K和K/Li交会图、Cl-Li-B和B-F-Cl三元图等研究流体异常变化,发现震前3个泉点的K/Li比值均显著升高,B在热泉及沸泉中出现高值,而Sr在冷泉及热泉中同样出现高值变化等现象。综合分析认为,基于腾冲地区火山地质及水热条件,在震前具有流体相关逸散性强、溶水性高及易迁移性大的元素,对于地震地球物理异常识别具备研究价值,有助于提升地球化学在地震预测中的研究与应用。     

松原MS5.1地震前断层土壤气H2、Hg地球化学特征与热红外异常响应研究

利用多种气体开展联合观测是捕捉地震前兆异常的有效途径。氢、汞观测作为地震短临预测主要手段和前兆指标,在揭示地下(断裂带)流体与地震孕育、发生关系中发挥着重要的作用。通过在黑龙江肇东观测井开展断裂带土壤气H₂、Hg野外定点联合观测试验,对2019年5月18日吉林松原宁江M_S5.1主震及其余震序列的震兆关系进行对比分析,结果表明：(1)断裂带土壤气H₂、Hg浓度在宁江M_S5.1地震前分别存在3个月的短期异常和3天的临震异常,二者在主震前后表现形式以及频谱特征均存在较大差异,这可能与氢、汞特性和孕震机理有关;(2)断裂带土壤气H₂、Hg浓度在宁江M_S5.1主震及余震时段均存在高值异常,主要表现为“高值异常—恢复正常—发生主震—震后高值异常—恢复正常—发生较强余震”,具有持续性、可重复性和配套性的特点;(3)吉林松原宁江M_S5.1地震前后肇东断裂带土壤气H₂、Hg地球化学特征与震中区附近热红外异常具有响应特征,主要表现为...     

2010年广西庞凌河流域一次地震事件的灾害过程及其成因*

利用现场调查资料重组了2010年3月6日庞凌河流域中的一次陷落地震的灾害过程,并结合现有的水文地质资料和地震记录探讨了该次事件的成因。结果表明:该次事件的地下水异常点均位于龙临—头布暗河系统中,个别异常点位于断裂上,断裂内部的岩溶物质相对疏松。地震波的分析结果表明本次地震事件具有陷落地震的特征。地震发生在前,地下水异常发生在后。据此认为,本次事件可能是一次陷落地震,陷落的岩溶不仅造成了地震,还堵塞了地下河,进而造成了地下水异常。     

基于“区域-时间-长度算法”分析川滇地区强震前地震活动性变化*

本文基于“区域-时间-长度算法”(Region-Time-Length algorithm)回顾性检验了1976年以来发生在川滇地区的6个M_S7.0以上和23个M_S6.0~6.9地震前地震活动性变化。M_S7.0以上强震前,5例检测到地震活动平静异常,仅1例检测到地震活动增强;M_S6.0~6.9地震前,12例检测到平静,11例检测到地震活动增强。以上异常大部分出现于震前0.5~2.5a,持续0.5~2a。另外,发生在云南普洱地区的4个MS6.0以上地震震前都检测到平静异常;发生在北纬22.7°~31.0°N,99.6°~102.5°E范围内的17个地震,13例于震前检测到平静异常。以上研究对更好地认识川滇地区地震孕育过程和发震前兆提供了一些参考。     

2015年内蒙古阿拉善MS5.8地震前地电阻率变化特征研究

本文讨论了2015年内蒙古阿拉善M_S5.8地震前500 km范围内6个台的地电阻率变化, 得到如下结论: ① 石嘴山、 银川、 海原、 固原等台站震前1年半左右出现了较明显的趋势下降变化, 尤其以距离震中最近的石嘴山台下降幅度最大。 ② 利用年变畸变方法分析了石嘴山、 银川、 海原、 固原台的电阻率震前几年的年度变化发现几个台震前均发生了年变化畸变现象。 ③ 几个台地电阻率原始小时值的均方差在震前1~3月内均同时出现了大幅度突跳现象。     

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。     

2020年新疆于田MS6.4地震温泉水文地球化学异常特征研究

2020年6月26日新疆于田县发生M_S6.4地震, 地震发生前后对震中80 km内的两个温泉在2019年9月至2020年10月的水文地球化学的变化特征进行了研究, 结果表明: ①温泉水的来源为其周围昆仑山的冰川融水, ②克孜勒沙衣温泉补给高程6 km, 水化学类型为Na-HCO₃、 部分平衡水、 温泉循环深度达到1.7 km左右, 其主要气体组分为N₂, 幔源氦占10.6%。 ③乌什开布隆温泉补给高程为3.1 km, Ca·Na-HCO₃·SO₄型, 未成熟水, 可能与浅层冷水发生了混合作用, 循环深度仅达到0.5 km, 该温泉的水化学组分对周围的地震活动有明显的异常响应, 伽师M_S6.4地震前, 区域应力的不断加载使断裂带内裂隙发生明显变化, 从而温泉流体行为发生变化, 使乌什开布隆温泉的离子浓度小幅度上升, 且Cl^-含量在于田M_S6.4地震后16天突增。 因此, 对乌什开布隆温泉及克孜勒沙衣温泉的流体地球化学特征进行连续监测, 可以为未来阿尔金断裂及西昆仑断裂的交会区地震危险性提供有效判断指标。     

六盘山地区泉水地球化学特征

根据六盘山地区泉水的化学组成和氢、 氧同位素数据, 讨论了该区地下水的化学类型、 成因及其动态变化特征。 2012年11月和2014年7月在六盘山地区采集10处泉水样品, 氢氧同位素由液态水同位素分析仪测定, 离子组分浓度由离子色谱和化学滴定法测定。 水样的TDS范围为218~27508 mg/L, δ¹⁸O和δD值分别为-12.0‰~ -8.5‰, -88.5‰ ~-61.3‰。 δ¹⁸O和δD指示该区泉水来源于大气降水, 并受水循环条件及水岩反应程度的影响。 根据舒卡列夫分类法, 所采水样可划分为10种水化学类型, 受含水层岩性控制, 宁南地区的水化类型主要为SO₄-Na型, 渭北西部地区的水化类型主要为HCO₃-Ca·Mg型。 两次所采水样的离子浓度显示多数水样点的HCO^-₃具有夏高冬低的季节性变化特征, 千川村(QC)、 双井村(SJ)等因含水层赋存环境较封闭, 受降水干扰小; 硝口村(XKH)泉水的离子毫克当量比值变幅最大, 说明该泉点水岩反应程度变化较大, 易受断层带活动的影响。 研究结果确定了六盘山地区水文地球化学背景和水的来源, 为该区流体地球化学地震监测、 预测提供了背景资料。     

判识水氡地震前兆的方法——以甘肃清水温泉水氡异常为例

地震前兆异常性质的准确判断是提高地震预测水平的前提。据国内外相关统计,真正具有地震预测意义的地震前兆异常数量十分有限。因此,厘清震前异常与地震的关系对今后异常识别意义重大。2017年8月8日九寨沟M_S7.0地震前4个月,甘肃清水温泉水氡出现大幅波动异常变化。为了判断这次异常与九寨沟地震的关系,在异常持续期间,通过抽水实验、水化学组分以及氢氧同位素组成分析,并结合九寨沟地震发震构造以及其他前兆异常空间分布特征,对水氡异常成因机理进行了深入分析。结果表明:对于水氡与水位的变化关系,实验与实际观测结果一致,都呈正相关变化;实验中水氡变化幅度与实际观测的相当;水化学组分以及氢氧同位素测试结果显示清水温泉水氡异常期间,来自地壳深部的流体并未增加;清水温泉区其他前兆没有出现明显的短期异常变化;在空间上清水温泉与九寨沟地震震源区被两条深大断裂隔开。因此,清水温泉水氡大幅异常变化并非九寨沟地震的短期前兆异常,而是企业抽水开始时间、持续时间以及用水量不固定引起的。该实例为地震前流体前兆异常性质的准确判定提供了更为可靠的方法和思路。     

Diurnal characteristics of geoelectric fields and their changes associated with the Alxa Zuoqi M_S5.8 earthquake on 15 April 2015(Inner Mongolia)

In China, efforts are being made to monitor geoelectric fields through a large network of stations deployed and managed by the China Earthquake Administration. The diurnal variations in the geoelectric field waveforms were similar in the quiet magnetic periods when K5(generally, K3 indicates a quiet time). The arrival time points of the maxima in the geoelectric field waveforms exhibited differences in local time related to geographic longitude. The amplitude of diurnal variation was several to 16.6 mV/km and decreased with increasing latitude. Further,the amplitude of diurnal variation, which was related to seasonal changes, was larger in summer and autumn than in spring and winter. The periods of diurnal changes during quiet days were 24, 12, 8, 6, 4 hours and several minutes over large areas. Finally, the observed diurnal variations in geoelectric field prior to the Alxa Zuoqi M_S5.8 earthquake on 15 April 2015 were studied, and pronounced changes in the spectral values of the geoelectric fields were found to be associated with the Alxa Zuoqi earthquake in Inner Mongolia.     

Hot springs mediate spatial exchange of heat and mass in the enclosed sediment domain: A stability perspective

In many natural environments, such as in underwater hot springs and hydrothermal vents, thermal gradients are accompanied with changes in the concentration of chemical compounds transported to the seawater, causing the so-called double-diffusive, mixed convection. To study the physical scenarios in such systems, a vertical channel filled with a porous medium saturated with saline water is considered. The motion in the sediment-filled channel is induced by two buoyancy forces and an external pressure gradient, similar to the situation in a vent with an upward flow direction. The fluid flow has been modeled by an extended Darcy model, and the flow instability mechanisms have been studied numerically. The linear stability analysis is performed considering a wide range of Darcy number (Da = 10⁻⁵ -10⁻⁸). The instability boundary curve showed three distinct dynamic regimes: (i) Rayleigh-Taylor (R-T), (ii) log-log non-linear variation, and (iii) log-log linear variation. The domain of different regimes were sensitive to external pressure gradient as well as permeability. Similar to cross-diffusive natural convection in pure viscous fluids, a linear relationship between logarithmic absolute values of critical thermal Rayleigh number (∣Ra_T∣) and solute Rayleigh number (Ra_C) is found in the third regime. Based on the permeability, for any solute Rayleigh number (Ra_C), there existed a minimum value of Reynolds number (Re), below which R-T type of instability appeared. Above this minimum value, the instability was due to two buoyancy forces, known as buoyant instability. Simulations of secondary flow via energy analysis demonstrated the development of complex dynamics at the critical state in all three regimes characterized by transition of multi to uni-cellular structures and vice verse.     

Effects of the Nepal MS8.1 Earthquake in 2015 on Seismic Activity in the Qinghai-Tibetan Plateau

We obtained the displacement and deformation caused by the 2015 Nepal M_S8.1 earthquake adopting the finite element method, and analyzed the displacement and deformation characteristics and effect of three large earthquakes on seismic activity in the Qinghai-Tibetan block. Our primary results suggest southward movement of the Qinghai-Tibetan block is caused by a large earthquake occurring on thrust fault in the Himalayan zone, the displacement direction is reverse to the background displacement. The occurrence of these large earthquakes will result in stress unloading and earthquake activity will be weakened in stress unloading areas. Through the simulation results, we can detect the distribution area of stress loading and unloading caused by large earthquakes. Simultaneously, it provides a fundamental evidence for determination of earthquake activity trend.     

Water uptake of riparian plants in the lower Lhasa River Basin,South Tibetan Plateau using stable water isotopes

Riparian plants can adapt their water uptake strategies based on climatic and hydrological conditions within a river basin. The response of cold-alpine riparian trees to changes in water availability is poorly understood. The Lhasa River is a representative cold-alpine river in South Tibet and an under-studied environment. Therefore, a 96 km section of the lower Lhasa River was selected for a study on the water-use patterns of riparian plants. Plant water, soil water, groundwater and river water were measured at three sites for δ¹⁸O and δ²H values during the warm-wet and cold-dry periods in 2018. Soil profiles differed in isotope values between seasons and with the distance along the river. During the cold-dry period, the upper parts of the soil profiles were significantly affected by evaporation. During the warm-wet period, the soil profile was influenced by precipitation infiltration in the upper reaches of the study area and by various water sources in the lower reaches. Calculations using the IsoSource model indicated that the mature salix and birch trees (Salix cheilophila Schneid. and Betula platyphylla Suk.) accessed water from multiple sources during the cold-dry period, whereas they sourced more than 70% of their requirement from the upper 60–80 cm of the soil profile during the warm-wet period. The model indicated that the immature rose willow tree (Tamarix ramosissima Ledeb) accessed 66% of its water from the surface soil during the cold-dry period, but used the deeper layers during the warm-wet period. The plant type was not the dominant factor driving water uptake patterns in mature plants. Our findings can contribute to strategies for the sustainable development of cold-alpine riparian ecosystems. It is recommended that reducing plantation density and collocating plants with different rooting depths would be conducive to optimal plant growth in this environment.