新保安—沙城断裂带土壤气地球化学特征分析

测量断裂带土壤气浓度变化, 是监测断裂活动性和地震危险性的重要途径之一。 2014年5月, 我们在怀来地区新保安-沙城断裂测量了断层土壤气H₂、 He、 CO₂、 Rn、 Hg浓度以及CO₂、 Rn、 Hg的通量。 测量结果显示: H₂、 He、 CO₂、 Rn、 Hg浓度变化范围分别为, H₂: (0.4～34.2)×10^-6、 He: (2.8～7)×10^-6、 CO₂: (0.051～1.19)%、 Rn: (0.31～18.22) kBq/m³、 Hg: (2～54) ng/m³。 土壤气H₂和Rn是揭示断层位置的有效参数之一, 在断层附近以及有陡坎的地区有明显高值异常。 通过对怀来地区新保安-沙城断裂土壤气浓度及通量地球化学研究初步确定断裂带有较高的脱气强度, 与此区域地震活动性有一定的关系。     

怀安盆地北缘断裂东段土壤气体地球化学特征

活动断裂带的土壤气体地球化学测量在活动断裂危险性评价方面起着重要作用。 本文讨论了怀安盆地北缘断裂东段的土壤气体地球化学特征及其构造意义。 我们于2012年7月和2013年6月在怀安盆地北缘断裂东段的羊窖沟以及张家窑两地现场测量了土壤气体组分的浓度和通量。 测量结果表明: ① 断裂带土壤气H₂、 Rn、 CO₂和Hg浓度空间分布曲线呈现双峰模式, 且断裂下盘土壤气的Rn、 CO₂和Hg浓度较上盘的高; H₂、 Rn、 CO₂和Hg浓度平均值分别是4.61 ppm、 4.81 k Bqm^-3、 0.38%和9 ngm^-3; 土壤气Rn和CO₂的通量平均值分别是6718 Bqm^-2d^-1和49.83 gm^-2d^-1; ② 土壤气Rn和CO₂在两个测区脱气强烈, 羊窖沟地区土壤气CO₂、 Rn和Hg浓度平均值以及土壤气Rn和CO₂通量值较张家窑地区高。 这些结果可能是两个测区断裂活动性差异引起的。     

郯庐断裂带江苏段土壤气体地球化学特征研究

为讨论郯庐断裂带江苏段土壤气体CO_2、Rn以及Hg的地球化学特征,在重岗、晓店、桥北和何庄4个地点跨断层测量了土壤气中CO_2、Rn以及Hg的浓度。测量结果表明:郯庐断裂带江苏段上土壤气CO_2、Rn和Hg的浓度异常衬度分别为2.74~3.75,2.05~5.73和1.84~3.96。土壤气中CO_2、Rn和Hg的浓度异常主要集中分布在断裂带内及附近,且与活动断裂带地震活动性有很好的一致性。     

唐山断裂带土壤气地球化学特征分析

由于唐山断裂带土壤气地球化学研究成果相对较少，因此于2017—2018年分3期对唐山断裂带5条分支断裂土壤气浓度（包括Rn、Hg、CO₂）和通量（包括Rn、Hg）进行测量，利用土壤气浓度平均值+2倍均方差的方法确定每条断裂异常限。分析结果表明，唐山-古冶断裂和唐山断裂土壤气浓度及通量出现高值异常；2017—2018年M_L1.0以上地震多集中在唐山断裂和唐山-古冶断裂，与土壤气异常分布有较好的相关性；土壤气地球化学空间变化特征能反映断裂带的分段活动性。     

唐山地区土壤气Rn通量及其与地震活动的关系

使用2021年唐山地区196个测点的土壤气Rn通量数据,结合2010年测量得到的土壤气浓度数据,研究了唐山地区土壤气体Rn通量的地球化学特征及其控制因素。结果表明：（1）土壤气Rn通量范围为0.01～409.31 mBq/（m²·s）,平均值为40.58 mBq/（m²·s）,高值分布在断裂带或断裂带交汇位置;（2）唐山地区土壤气Rn浓度与通量高值空间分布有较好的一致性,在研究区北部,较低的b值与土壤气Rn通量的高值空间对应关系较好;（3） Rn通量测量受环境（地温、气温与海拔）影响较小,并与近期小震活动相关不明显;（4）土壤气Rn通量和浓度与b值的空间分布特征一致,Rn高通量与高浓度对应低b值,表明土壤气Rn脱气强度可能与活动断裂带的高渗透性以及高应力有关。     

墨西哥下加利福尼亚地震前后的CO异常

地震是地球系统复杂变化过程中的一种突变现象,具有高度的复杂性和不确定性.在大地震前后的活动断裂带常会有大量地下气体(Rn、Hg、 CO2、 CH4、CO、H2O、He、H2、O2等)向上逸出到大气中,引起大气中气体组分和浓度的变化.     

怀涿盆地北缘断裂带土壤气体地球化学特征

在河北怀涿盆地的郝家坡和小水峪布设两条测线开展了四期土壤气Rn,CO₂和Hg的浓度测量,并基于此研究该盆地北缘断裂带南西段和北东段土壤气地球化学特征的空间分布差异及其与断裂活动的关系。结果显示：郝家坡剖面土壤气Rn, CO₂和Hg的浓度平均值分别为8 371.16 Bq/m³,0.85%和14.82 ng/m³;小水峪剖面土壤气Rn,CO₂和Hg的浓度平均值分别为2 813.18 Bq/m³,0.42%和13.08 ng/m³,可见郝家坡地区土壤气Rn,CO₂和Hg的浓度平均值均高于小水峪地区,这种浓度空间分布的差异性可能是断裂活动性和断裂破碎程度不同所致。对区域土壤Hg浓度(total mercury,简称为THg)与土壤气测量浓度的对比分析可知,深层THg浓度与土壤气Rn,CO₂和Hg浓度在空间分布上具有一定的一致性,且高值异常点分布于断裂带附近。结合区域定点前兆观测数据及地震活动性分析...     

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．      

鲜水河—小江断裂带土壤气地球化学特征

在鲜水河—小江断裂带上布设10个测区,每个测区布设4条土壤气测量剖面,共640个测点,跨断层测量了土壤气CO₂、CH₄、H₂、Rn和Hg的浓度,分析了土壤气的空间分布特征及其成因,讨论了土壤气地球化学特征与断层活动的关系。结果表明,(1)鲜水河—小江断裂带土壤气CO₂、CH₄、H₂、Rn和Hg的平均浓度分别为0.4%、12.0 ppm、5.3 ppm、13.53 kBq/m³、11.29 ng/m³;(2)鲜水河断裂炉霍段、安宁河断裂冕宁—西昌段和则木河断裂上高土壤气浓度值表明,历史大地震离逝时间越短、近期小震活动性越强、滑动速率越高的断层,其裂隙发育程度越高,从而导致土壤气浓度也越高;(3)鲜水河断裂雪门坎段和小江断裂北段低土壤气浓度值表明,历史强震离逝越久、现今地震活动性越弱、滑动速率低的断层,其裂隙发育程度越低,从而导致土壤气体浓度也越低。     

呼和浩特地区隐伏断层土壤气氡、汞地球化学特征

根据呼和浩特地区隐伏断层土壤气中氡、 汞的浓度, 探讨了断层的气体地球化学特征及其确定隐伏断层的方法。 在呼和浩特地区8条测线上进行了土壤气中氡、 汞浓度野外现场测量, 共2014个测点。 测量结果表明: 土壤气中氡浓度背景值为2238.7～3715.4 Bq/m³, 土壤气汞浓度背景值为21.1～79.4 ng/m³。 在8个地球化学剖面中有7个在断层带上发现了异常, 其土壤气氡、 汞异常强度一般是背景值的1.7～10.3倍。 根据断层带上土壤气氡、 汞异常特征确定了断层的具体位置。 土壤气氡、 汞测量是隐伏断层探测中非常有效的手段。     

CORRELATION BETWEEN GAS GEOCHEMICAL EMISSION AND FAULT ACTIVITY OF THE YUXIAN-GUANGLING AND KOUQUAN FAULTS

Soil gas emission is closely related to tectonic and seismic activity and has been widely used to track active faults and monitor seismicity in the upper crust. Because active fault plays an important role as the channel of the earth's deep gas upward migration due to its high permeability and porosity, the geochemical characteristics of soil gas in fault zone is a good indicator of tectonic fracture and activity. In order to study the soil gas geochemical emission intensities and its correlation to fault activity, fluxes of Rn, Hg and CO₂ in soil gas and the ground resistivity were surveyed across the Yuxian-Guangling Fault and Kouquan Fault which are both Quaternary active faults in the border area of Shanxi Province, Hebei Province and Inner Mongolia Autonomous Region. In 2017, soil gas fluxes were measured in 2 profiles consisting of 10 and 9 wells of depth of 3.0m across the fault scarps in Yuxian-Guangling Fault and Kouquan Fault, respectively. Resistivity tomography sections were attained by ground resistivity survey with electrode spacing of 5.0m along the profiles of soil gas measurement. The gas geochemical data show that there exist two abnormal flux peaks across the Yuxian-Guangling Fault and one in the Kouquan Fault. The high density resistivity measurement shows that fault breccia and fractured rocks zones are developed under the measured faults, where higher values of soil gas flux are also observed. Fractures with high gas permeability in the strata favor the transfer and migration upward of soil gases, which results in the anomalies of gas flux value. In addition, the anomalies of gas flux values are spatially identical with the occurrence of the fault scarps. The soil gas degassing rate of Yuxian-Guangling Fault is higher than that of Kouquan Fault. The research results of high density electrical prospecting and previous tectonic activity show that low-resistance bodies are more developed and the fault activity is stronger with higher slip rate, which leads to the more intense emission of soil gas in Yuxian-Guangling Fault. The conclusions can be made that soil gas geochemical characteristics and degassing rate in fault zone is closely correlated to the tectonic activity and fracture degree. Combination of geochemical and geophysical methods is an efficient way for the monitoring and study of fault activity to estimate the possible earthquake hazards.     

GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF TECTONIC GAS IN HUTUBI UNDERGROUND GAS STORAGE

The migrating and enriching of fault gas during dynamic load-unload process are important indexes to evaluate the stress state and tectonic activity of underground medium. The Hutubi underground gas storage provides a natural experiment site for the analysis of the relationship between the gas geochemistry and the stress-strain status. In this paper, the soil gas concentrations of Rn, CO₂, Hg and H₂ during the gas injection in the Hutubi underground gas storage were analyzed. The results show that the soil gas contents and changing trend are close to the background value in the non-reservoir area and fault zone, which may reveal the weak activity of the fault. Significantly higher concentrations of soil gas H₂ and Hg are observed in the gas storage area, where H₂ maximum reaches 5.551×10^-4 and Hg maximum reaches 53ng/m³. Moreover, the abnormal soil gas H₂ and Hg measurement locations are more consistent. The variation trends of soil gas Hg, H₂, Rn, and CO₂may be related to the different gas generation and response mechanisms. The concentrations of soil gas H₂ and Hg are sensitive to the variation of pressure and the development of cracks in the underground gas storage, and they can reveal gas injection's effect on fault activity. This study provides a new basis for analyzing the influence of gas injection and withdrawal in Hutubi underground gas storage on fault activity.     

阿尔金断裂东北段断层气体的初步研究

本文通过对西起安南坝,东至昌马车路口的阿尔金断裂东北段断层气体的分析,讨论了微量气体H_2、Hg、Rn、CO_2在断层上的分布特征。指出,在同一剖面上,四种气体浓度不仅对断层有同步显示规律,而且与断层的活动强度有一定的关系。另外,分析结果还显示了H_2、Hg、Rn、CO_2的浓度有西高东低的趋势。这一特征还与地质资料所表明的阿尔金山断裂东北段西部的现今活动比东部的现今活动较强的事实相吻合。文章还讨论了用对断层气体进行定点、定期观测的结果来判断断层的活动动态及进行地震短临预报的可能性。最后指出,利用断层气体来研究活动断层是一种切实可行的方法。     

海原活动断裂流体地球化学场初探

沿海原断裂带,地下水离子含量由东向西逐渐递增。同一水文地质条件下,地震中活动性强,错动大的地段上离子含量明显较高。断裂带上覆盖层中气体组分的分布具有规律性,由断层向两侧,一些元素含量由高变低,在断层附近形成高值异常带,但峰值点不完全与地表断层位置重合,拉张区的氡、汞、氢均有较大幅度异常,压扭区中地震错动最大地段,汞、氢异常最大,灵武5.3级地震前后,氢值有显著变化     

辽宁金州断裂断层土壤气地球化学调查

对辽宁南部地区重点活动断裂的8条剖面进行跨断层土壤气Rn、CO₂和H₂浓度测量。测量结果表明,各测量剖面土壤气Rn、CO₂和H₂的浓度平均值变化范围分别为10.65~39.50kBq/m³、0.59%~3.37%和9.74~306.28ppm。研究区土壤气Rn、CO₂和H₂浓度异常主要集中在海城老震区和盖州震群地区,土壤气空间变化特征显示Rn、CO₂和H₂浓度从南至北有逐渐增高变化趋势,这与辽南地区地震活动分布、地下低速层分布、地质特征及地壳垂直变形速率等变化相对应,表明辽南地区金州断裂土壤气地球化学特征主要受控于辽南地区地震活动、地下介质结构和地壳垂直形变速率的影响,同时也受到测量场地地质特征的影响。     

唐山断裂带南西段和北东段土壤气Rn和CO2浓度特征

本文通过测量唐山断裂带南西段王兰庄和北东段巍峰山的土壤气Rn和CO₂浓度, 探讨了Rn和CO₂浓度的空间分布特征及其与断裂活动的关系。 测量结果显示, 王兰庄剖面和巍峰山剖面土壤气Rn浓度范围分别为691~57 671 Bq/m³和471~32 739 Bq/m³, CO₂浓度范围分别为0.17%~7.21%和0.08%~1.71%。 两个剖面Rn和CO₂浓度均高于区域背景值, 这与唐山断裂带断层的开放状态有关。 Rn和CO₂释放强度(K_Q)在王兰庄剖面分别为2.90和4.04, 在巍峰山剖面释放强度分别为0.90和0.99。 王兰庄剖面测线中部土壤气浓度明显高于两端, 而巍峰山剖面测线中部与两端浓度平均值相近, 这种浓度空间分布特征的差异主要是断层破碎程度不同所致。 巍峰山剖面土壤气Rn浓度水平较高, 地球物理学研究发现此区域应力值高, 断层活动性较强, 表明土壤气Rn浓度与断层活动性有着密切的关系。