地震地质 ›› 2022, Vol. 44 ›› Issue (5): 1225-1239.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.05.009
朱成英1),2)(), 闫玮1),*(), 麻荣1), 李志海4), 汪成国1), 黄建明1), 周晓成3)
收稿日期:
2021-07-16
修回日期:
2021-09-03
出版日期:
2022-10-20
发布日期:
2022-11-28
通讯作者:
闫玮
作者简介:
朱成英, 女, 1976年生, 2001年于烟台师范学院(现鲁东大学)获化学专业学士学位, 高级工程师, 主要从事地震地下流体的研究工作, 电话: 0991-3847542, E-mail: zcylzh2004@126.com。
基金资助:
ZHU Cheng-ying1),2)(), YAN Wei1)(), MA Rong1), LI Zhi-hai4), WANG Cheng-guo1), HUANG Jian-ming1), ZHOU Xiao-cheng3)
Received:
2021-07-16
Revised:
2021-09-03
Online:
2022-10-20
Published:
2022-11-28
Contact:
YAN Wei
摘要:
2017年8月9日7时27分52秒, 新疆博尔塔拉州精河县发生 MS6.6 地震, 震中位于库松木契克山前断裂的东段。为研究精河 MS6.6 地震后其周边断裂的活动特征, 对库松木契克山前断裂及博罗科努-阿其克库都克断裂精河段开展跨断层土壤逸出气体Rn、 H2、 CO2的浓度测量。结果表明: 1)土壤气体Rn、 CO2和H2的浓度有较好的一致性, 高值出现在断层附近, 多呈现明显的单峰特征。2)Rn、 CO2和H2浓度在空间上有明显的分段特征, 从西向东浓度值逐渐增大, 主震和余震集中区附近达到最高值, 博罗科努-阿其克库都克断裂精河段的土壤气浓度达到最低值。3)Rn、 CO2的浓度异常强度有很好的一致性, 两者的高、 低值分布区域与H2基本相反。余震集中的区域也是断层活动增强的区域, 随着余震的发生, 应力增加, 岩石的渗透性减小, 使得不能参与扩散和对流等迁移活动的Rn被CO2从地下深部携带至地表, 这能解释Rn和CO2出现同步异常的原因; H2主要被封存于深部的岩石孔隙和裂隙中, 地震发生后, 岩石中的孔隙受到破坏, H2迅速逃逸到浅部或大气中。一方面, 随着余震的发生来自浅部气藏的H2量越来越少; 另一方面, 岩石中因化学反应产生的H2生成量随断层活动性的降低而下降。4)土壤气Rn、 CO2和H2的浓度大小与余震分布和地震宏观烈度有较好的一致性, 及时在震区和外围区域开展土壤气体地球化学观测是震后趋势判定的一种有效手段和方法, 也可把跨断层土壤气体的浓度作为地震宏观烈度评定的重要补充资料。
朱成英, 闫玮, 麻荣, 李志海, 汪成国, 黄建明, 周晓成. 2017年8月9日精河MS6.6地震宏观烈度及其余震分布的断层气体地球化学表征[J]. 地震地质, 2022, 44(5): 1225-1239.
ZHU Cheng-ying, YAN Wei, MA Rong, LI Zhi-hai, WANG Cheng-guo, HUANG Jian-ming, ZHOU Xiao-cheng. GEOCHEMICAL CHARACTERIZATION OF FAULT GAS IN MACRO-SEISMIC INTENSITY AND AFTERSHOCK DISTRIBUTION OF JINGHE MS6.6 EARTHQUAKE ON AUGUST 9, 2017[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2022, 44(5): 1225-1239.
图1 跨断层土壤气体测线布设、 精河 MS6.6 地震及地震烈度分布图
Fig. 1 Layout of soil gas survey lines across faults, distribution of Jinghe MS6.6 earthquake and seismic intensity.
测线/测点 | Rn/Bq·m-3 | CO2/% | H2/ppm | |||
---|---|---|---|---|---|---|
范围 | 平均值 | 范围 | 平均值 | 范围 | 平均值 | |
1/12 | 3 300~8 610 | 6 089 | 0.035~0.064 | 0.045 | 53.11~199.7 | 95.62 |
2/12 | 2 130~13 900 | 6 069 | 0.036~0.088 | 0.048 | 7.79~117.7 | 47.0 |
3/13 | 3 530~6 410 | 5 001 | 0.043~0.068 | 0.056 | 12.26~129.3 | 46.46 |
4/12 | 1 020~9 770 | 5 302 | 0.037~0.057 | 0.045 | 16.34~111.7 | 45.80 |
5/14 | 2 480~9 820 | 5 339 | 0.042~0.114 | 0.073 | 14.89~177.9 | 74.78 |
6/18 | 2 780~6 840 | 4 879 | 0.034~0.054 | 0.045 | 12.35~320.7 | 90.21 |
7/12 | 2 880~13 500 | 5 223 | 0.044~0.099 | 0.062 | 19.82~342 | 128.21 |
8/12 | 817~8 070 | 1 249 | 0.052~0.15 | 0.10 | 12.83~104.7 | 46.18 |
9/16 | 2 900~10 300 | 6 365 | 0.035~0.064 | 0.046 | 5.25~91.73 | 31.91 |
10/15 | 1 770~8 600 | 4 413 | 0.05~0.105 | 0.067 | 20.94~145.4 | 65.22 |
11/15 | 2 600~7 830 | 4 983 | 0.045~0.095 | 0.073 | 11.58~133.3 | 54.22 |
12/13 | 2 580~5 350 | 3 965 | 0.038~0.06 | 0.044 | 8.03~146.6 | 29.49 |
13/14 | 1 760~4 360 | 3 401 | 0.032~0.052 | 0.039 | 9.04~240.3 | 45.77 |
14/13 | 1 960~5 430 | 3 188 | 0.037~0.051 | 0.042 | 6.48~27.8 | 13.42 |
表1 库松木契克山前断裂及博罗科努-阿其克库都克断裂精河段土壤气浓度的分布范围和平均值
Table1 Distribution range and mean value of soil gas concentration in the Kuzongmucheke piedmont fault and the Jinghe segment of Bolokenu-Aqikekuduke Fault
测线/测点 | Rn/Bq·m-3 | CO2/% | H2/ppm | |||
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范围 | 平均值 | 范围 | 平均值 | 范围 | 平均值 | |
1/12 | 3 300~8 610 | 6 089 | 0.035~0.064 | 0.045 | 53.11~199.7 | 95.62 |
2/12 | 2 130~13 900 | 6 069 | 0.036~0.088 | 0.048 | 7.79~117.7 | 47.0 |
3/13 | 3 530~6 410 | 5 001 | 0.043~0.068 | 0.056 | 12.26~129.3 | 46.46 |
4/12 | 1 020~9 770 | 5 302 | 0.037~0.057 | 0.045 | 16.34~111.7 | 45.80 |
5/14 | 2 480~9 820 | 5 339 | 0.042~0.114 | 0.073 | 14.89~177.9 | 74.78 |
6/18 | 2 780~6 840 | 4 879 | 0.034~0.054 | 0.045 | 12.35~320.7 | 90.21 |
7/12 | 2 880~13 500 | 5 223 | 0.044~0.099 | 0.062 | 19.82~342 | 128.21 |
8/12 | 817~8 070 | 1 249 | 0.052~0.15 | 0.10 | 12.83~104.7 | 46.18 |
9/16 | 2 900~10 300 | 6 365 | 0.035~0.064 | 0.046 | 5.25~91.73 | 31.91 |
10/15 | 1 770~8 600 | 4 413 | 0.05~0.105 | 0.067 | 20.94~145.4 | 65.22 |
11/15 | 2 600~7 830 | 4 983 | 0.045~0.095 | 0.073 | 11.58~133.3 | 54.22 |
12/13 | 2 580~5 350 | 3 965 | 0.038~0.06 | 0.044 | 8.03~146.6 | 29.49 |
13/14 | 1 760~4 360 | 3 401 | 0.032~0.052 | 0.039 | 9.04~240.3 | 45.77 |
14/13 | 1 960~5 430 | 3 188 | 0.037~0.051 | 0.042 | 6.48~27.8 | 13.42 |
图2 库松木契克山前断裂及博罗科努-阿其克库都克断裂每条跨断层土壤气体测线的平均值曲线 a Rn; b CO2; c H2
Fig. 2 Average curve of soil gas across faults for each measuring line of Kuzongmuchek piedmont fault and Bolokenu-Aqikekuduke Fault.
图3 库松木契克山前断裂及博罗科努-阿其克库都克 断裂跨断层土壤气体的浓度强度 a Rn; b CO2; c H2
Fig. 3 Concentration intensity of soil gas across faults of Kuzongmuchek piedmont fault and Bolokenu-Aqikekuduke Fault.
图4 跨断层土壤气体浓度曲线图 a 测线1; b 测线2; c 测线3; d 测线4; e 测线5; f 测线6; g 测线7; h 测线8; i 测线9; j 测线10; k 测线11; l 测线12; m 测线13; n 测线14。灰色阴影表示断层位置
Fig. 4 Curve of soil gas concentration across faults.
图5 库松木契克山前断裂及博罗科努-阿其克库都克断裂土壤气体浓度与地震烈度的关系图
Fig. 5 Relationship between soil gas concentration and seismic intensity of the Kuzongmuchek piedmont fault and the Bolokenu-Aqikekuduke Fault.
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