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.      

中国大陆几个活火山深部细结构及深部起源

中国大陆有很多火山,如五大连池火山、长白山火山、腾冲火山、海南火山、大同火山和昆仑山火山等,其中五大连池火山、长白山火山和腾冲火山被认为是活火山(刘嘉麒,1999;刘若新,2000).人们对这些火山区已开展了大量研究工作,但深部起源问题还一直不太清楚.     

云南腾冲地区现代地热流体活动类型

腾冲地区存在两类地热流体活动。其中热海- 热水塘地区、马鞍山火山口附近的地热流体活动属火山区地热流体活动,其热源或气体挥发组分的物质来源与近代火山喷发活动或现代幔源岩浆侵入活动直接有关。区内其它地热流体活动多属构造活动成因。在腾冲地区,地热流体逸出He 的3 He/4 He≥1-2 Ra 可作为区别这两类地热流体的可靠指标     

三峡水库CO2、CH4通量监测分析研究

自成库以来,三峡水库CO₂、CH₄等温室气体通量较蓄水前发生明显改变。如何科学认识和客观评估三峡水库修建及运行对其CO₂、CH₄等温室气体通量的影响备受关注。本文简要回顾了自2009年以来在三峡水库开展CO₂、CH₄等温室气体通量监测与分析工作,综述认为,现阶段三峡水库温室气体排放以水-气界面扩散释放为主要途径。陆源输入的有机碳是主导三峡水库CO₂、CH₄产生的主要碳源,但在局部区段或时段自源性有机碳的贡献亦十分显著。同蓄水前相比,三峡水库碳排放量呈现为净增加,淹没效应约占水库C净增量的20%,库区内点面源污染负荷并未对CO₂排放的净增量产生显著贡献,阻隔效应和生态系统重建效应对三峡水库碳排放的净增量产生显著贡献。近10年来,监测方法比对、监测点位优化等工作在一定程度上完善了三峡水库温室气体通量监测体系。新方法、新技术的引入也为三峡水库温室气体通量监测分析提供了有利支撑和保障,但复杂水文环境...     

云南宁洱—通关火山区温泉水文地球化学与地震短临前兆异常特征研究

温泉水文地球化学监测可以提供很好的地震短临前兆异常信息。通过采集云南宁洱—通关火山区8个温泉出露点的水样进行水化分析,研究了温泉水文地球化学变化与地震的关系。结果表明：(1)通关火山温泉有6种水化类型,分别是Na·Ca-HCO₃、Na·Cl-HCO₃、Na-HCO₃、Ca-HCO₃、Na·Ca-SO₄·HCO₃和Na·Ca-Cl·SO₄型。(2)δ¹⁸O和δD值分别为12.69%～-10.80‰和-89.2%～-81.5‰,表明研究区温泉水主要补给来源是大气降水,补给高程为2.0～2.7 km。(3)温泉的热储温度在81.7℃～86.3℃,热循环深度为1.1～1.3 km,其热源主要是地热增温及岩浆热。(4) 2020年云南绿春M_L4.4地震前,清平热水塘和西萨温泉的Na⁺、Cl^-、SO₄^2-浓度均出现不...     

温泉逸出气体常规成分快速测定

通过对腾冲火山地球化学观测站中用气相色谱仪对火山区温泉逸出气体成分的观测实践的理论总结,系统介绍了用气相色谱仪对温泉逸出气体常规成分的快速测定方法.结果表明,SP3400型气相色谱仪具有一系列优点.通过合理的仪器配置、参数设置、规范的运行维护和分析操作,SP3400型气相色谱仪可以快速准确地分析温泉逸出气体中He、H_2、O_2、N_2、CH_4、CO_2等常规组分的含量.对这些组份总量分析的相对偏差只有1.89%,对CO_2组份分析的相对偏差只有2.18%,对He、H_2等ppm级含量的组份分析的相对偏差分别只有10.24%和11.44%,说明SP3400的型气相色谱仪的测试结果有相当高的可靠性和准确性.SP3400型气相色谱仪为温泉逸出气体常规组分快速测定的理想仪器,可以在火山和地震监测台站推广使用.     

长白山天池火山近期气体地球化学的异常变化

气体地球化学监测结果显示,2002—2003年地幔来源CO2、He和CH4的含量出现明显的异常变化;2003年火山区深断裂型泉群逸出气体He的3He/4He比值都出现了异常升高,2004年该比值明显降低。热储型长白聚龙泉群逸出He中3He/4He比值2003年上升缓慢,2004年持续上升,其中逸出He中幔源He含量在2004年明显增加。2002—2004年天池火山区逸出气体及其He同位素异常变化与该区地震活动呈一定的对应关系,其中锦江泉群在2004年下半年地震活动趋势减弱后,异常明显减弱;而长白聚龙泉群在地震活动减弱后,异常反而明显增加,显示热储型泉群岩浆来源气体异常释放明显滞后于深断裂型泉点。上述异常特征对识别和判定火山区深部岩浆异常活动及预测未来火山地震可能有重要意义     

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.     

五大连池露头泉逸出气体氦同位素测定与火山活动性探讨

对五大连池火山区内主要露头泉点氦同位素进行了测定,根据检测结果对该区火山活动性进行了研究和探讨,并提出了对该火山区幔源气体运移和释放机制的认识。     

中国大陆科学钻探工程主孔地下流体特征及与地震活动的关系初步研究

收集了中国大陆科学钻探主孔工程(CCSD)主孔中117～2045 m深度地下流体某些组分(He、 Ar、 CO₂、 CH₄)的浓度资料和2001年7月1日至2002年4月30日时间段内钻孔周围500 km范围内震级M_L≥1.0地震目录资料, 对其流体资料进行日均值处理、 差分分析和最大相关系数处理。 由日均值浓度看出地震前后He、 Ar、 CO₂、 CH₄浓度存在明显异常; 最大相关系数分析表明, CH₄和CO₂组分两者相关性好, 最大相关系数平均值为0.95, 均方差为0.08, 说明两者可能具有相同的来源。 CH₄和CO₂浓度日均值最大相关系数在地震前后出现明显的异常波动。 主孔中的地下流体特征及与周围地震活动的对应关系揭示大陆科学钻探主孔中的地下流体异常与区内地震活动可能存在一定关系。     

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。     

Recent Geochemical Variation of the Hot-Spring Gases from the Tianchi Volcano, Changbai Mountains, Northeast China

Recent fluid monitoring work shows that the contents of mantle-derived CO_2,He and CH_4 increased anomalously in 2002 and 2003. The 3He/4He ratio of the deep-fault-type Jinjiang hot springs increased highly anomalously in 2003, and then decreased in 2004. The 3He/4He ratio from the thermal-reservoir-type Changbaijulong hot springs increased slowly in 2003, and the increase continued in 2004. The mantle-derived He content of the He released from the Changbaijulong springs increased obviously in 2004. The anomaly of the released gases and the isotopic He was consistent with the trends of seismic activities in the Tianchi volcanic area between 2002 and 2004. The abnormal release of the Jinjiang hot springs apparently decreased after the seismic activities ceased in the second half of 2004, while the abnormal release from the Changbaijulong increased significantly after these seismic activities. It shows that the abnormal release of magmas-derived gases from the thermal-reservoir-type springs lags behind that of the deep-fault-type springs. These characteristics may be of great significance for identifying deep magmatic activity and predicting volcanic earthquakes in the future.     

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.      

松南长岭断陷火山岩亚相约束下的气层测井识别评价

松辽盆地长岭断陷营城组火山岩包括4相12亚相;优质储层主要见于爆发相热碎屑流、喷溢相上部和下部、火山通道的火山颈等4亚相.火山岩气藏普遍含CO2,部分为纯CO2气藏.基于26口重点探井的自然伽马、电阻率、声波时差和中子等测井参数分析,建立了岩相亚相-测井识别模式;进而在亚相约束下,用声波-中子-密度三种孔隙度叠置图进行...     

辽宁省地震监测站地下水化学类型及成因分析

通过测试辽宁省15个地震监测站泉水或井水的氢、氧同位素组成及主要离子组分含量,讨论了泉水或井水的化学类型及其成因.测得泉水或井水的δD和δ~(18)O值范围分别为-82.5‰--54.4‰和-11.4‰—-7.3‰,表明所测泉水和井水的主要来源为大气降水.研究区低温泉水为低矿化度的Ca-SO_4·HCO_3型或Ca-HCO_3·SO_4型;而较高温度的花岗岩裂隙水中溶解了较多的钠硅酸盐矿物,水化学类型主要为Na-HCO_3·SO_4型;碳酸盐岩及含砾砂岩含水层分别分布于辽宁省西部及中部地区,水温略低于高温花岗岩裂隙水,水化学类型为Na·Ca-HCO_3型.水中F~-含量较高,且F~-含量与温度、pH值、Na~+和HCO_3~-的浓度呈正相关,表明泉水或井水的化学类型是深部富CO_2流体及大气降水与花岗岩反应的结果.     

华北地区冬小麦田水热、二氧化碳和甲烷湍流输送特征的实验研究

本文利用2012年4月30日至5月10日华北地区大气湍流实验资料,分析了冬小麦田下垫面温度、湿度、二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)的湍流统计和输送特征,利用涡旋相关法计算的CH4通量值确定了松弛涡旋累积(REA)法计算CH4通量的经验系数.结果表明,不稳定层结下,温度、湿度、CO2和CH4的归一化标准差随稳定度参数z/L的关系满足-1/3幂次关系.热量、水汽和CO2水平方向的湍流输送和垂直方向的比值与稳定度参数z/L存在一定的相关关系,但CH4没有类似特征.实验期间,感热通量数值较低,潜热通量较高;CO2在夜间表现出微弱的向上输送,其余时段为向下输送,可以认为实验站所在地区是碳汇;CH4的湍流输送整体为向下输送,无明显的日变化规律,可以认为是CH4汇.利用松弛涡旋累积法获取CO2和CH4通量的参数取值分别为0.61和0.30.     

滇西地区二氧化碳的释放与地震

作者在研究了滇西地区碳酸泉的分布及其同位素组成特征后提出,该区存在五种不同成因机制的CO2释放.其中,深源CO2混合成因和热动力变质成因CO2的释放与地壳深部应力状态的变化关系密切,因而具有较好的映震效能.对下关、江干等典型泉点的CO2释放的连续观测表明,在该区发生五级左右地震前,地热流体的溶解CO2总量有明显的异常变化,其中短临前兆变化十分引人注目.因此,监测这类碳酸泉的CO2释放有可能是一种有效的地震前兆观测方法.      

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。     

Stable isotopes of helium, nitrogen and carbon in a coastal submarine hydrothermal system

Geothermal gases from submarine and subaerial hot springs in Ensenada, Baja California Norte, Mexico, were sampled for determination of gas chemistry and helium, nitrogen and stable carbon isotope composition. The submarine hot spring gas is primarily nitrogen (56.1% by volume) and methane (43.5% by volume), whereas nearby subaerial hot spring gases are predominantly nitrogen (95–99% by volume). The N₂/Ar ratios and σ ¹⁵N values of the subaerial hot spring gas indicate that it is atmospheric air, depleted in oxygen and enriched in helium. The submarine hot spring gas is most probably derived from marine sediments of Cretaceous age rich in organic matter. CH₄ is a major component of the gas mixture (σ ¹³C = −44.05%₀), with only minor amounts of CO₂ (σ¹³C= −10.46%₀). The σ¹⁵N of N₂ is + 0.2%₀ with a very high N₂/Ar ratio of 160. The calculated isotopic equilibra tion temperature for CH₄---CO₂ carbon exchange at depth in the Punta Banda submarine geothermal field is approximately 200°C in agreement with other geothermometry estimates. The ³He/⁴He ratios of the hot spring gases range from 0.3 to 0.6 times the atmospheric ratio, indicating that helium is predominantly derived from the radioactive decay of U and Th within the continental crust. Thus, not all submarine hydrothermal systems are effective vehicles for mantle degassing of primordial helium.