地震地质 ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (3): 772-794.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.03.010
王博1,2)(), 崔凤珍3), 刘静1,3),*(), 周永胜1), 徐胜3), 邵延秀3)
收稿日期:
2022-05-25
修回日期:
2022-12-15
出版日期:
2023-06-20
发布日期:
2023-07-18
通讯作者:
* 刘静, 女, 1969年生, 教授, 主要从事活动构造、 地震地质、 古地震和地貌学等方面的研究, E-mail: 作者简介:
王博, 男, 1984年生, 2023年于中国地震局地质研究所获构造地质专业博士学位, 主要研究方向为构造物理实验及流体动力学, E-mail: wangbo313@163.com。
基金资助:
WANG Bo1,2)(), CUI Feng-zhen3), LIU-ZENG Jing1,3),*(), ZHOU Yong-sheng1), XU Sheng3), SHAO Yan-xiu3)
Received:
2022-05-25
Revised:
2022-12-15
Online:
2023-06-20
Published:
2023-07-18
摘要:
2021年5月22日2时4分, 青海省果洛藏族自治州玛多县发生 MS7.4 地震。震后一个月, 在对地震地表破裂带的展布和同震位移进行详细勘察后, 有针对性地沿地表破裂带不同部位(西段、 中西段、 中东段、 东段)布设了7条800~3 000m的跨断裂测线, 对土壤气Rn、 H2、 Hg和CO2进行浓度测量和气体采集, 并对采集样品进行了碳同位素和氦同位素分析。测量结果表明, 地表各破裂段土壤气浓度的最大值差别较大, 破裂带东、 西两端的气体浓度较高而中段气体浓度较低, 可能与断层不同分段的破裂方式和应力分量不一致有关。土壤气中H2和Hg的浓度特征具有较好的一致性, 在地表破裂带内或紧邻处浓度较高。玛多 MS7.4 地震的发震断层东端出现多条分支, 破裂具有复杂性。从土壤气浓度测量结果来看, 南支和北支断层的活动都较强, 但北支断裂土壤气逸出浓度的曲线形态特征和断层产状不一致, 可能与北支断裂地表破裂范围大且存在多条次级断裂有关。3He/4He测定结果表明, 研究区土壤气中的稀有气体主要为大气来源, 但δ13C测值和CO2/3He计算结果显示玛多地震断层土壤气具有大气组分与地壳组分的混合特征。
王博, 崔凤珍, 刘静, 周永胜, 徐胜, 邵延秀. 玛多 MS7.4地震断层土壤气特征与地表破裂的相关性[J]. 地震地质, 2023, 45(3): 772-794.
WANG Bo, CUI Feng-zhen, LIU-ZENG Jing, ZHOU Yong-sheng, XU Sheng, SHAO Yan-xiu. FAULT GAS OBSERVATION AND SURFACE RUPTURE FEATURE INTERPRETATION OF THE MS7.4 MADOI EARTHQUAKE[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2023, 45(3): 772-794.
图 3 断层破裂带土壤气H2和Hg的浓度曲线和测点分布 自上而下, 测线依次沿地表破裂自西向东排列, 灰色阴影区域表示断层地表主破裂带
Fig. 3 H2 and Hg concentration curves of the soil gas in the fault rupture zone and the distribution of sampling points.
图 4 玛多地震西段鄂陵湖南侧雁列排列的剪切裂缝和鼓包
Fig. 4 Surface rupture(shearing fracture sand bulges)at the south of the Eling Lake on the western section of the Madoi earthquake.
图 5 断层破裂带土壤气Rn和CO2的浓度曲线和测点分布 自上而下, 测线依次沿地表破裂自西向东排列, 灰色阴影区域表示断层地表主破裂带
Fig. 5 Rn and CO2 concentration curves of the soil gas in fault rupture zone and the distribution of sampling points.
序号 | 测点编号 | 采样时间 | δ13C/‰ | CO2/% | 采样方式 |
---|---|---|---|---|---|
1 | CX1-6(1) | 2021-06-23 | -19.7 | 0.24 | 气袋 |
2 | CX1-6(3) | 2021-06-23 | -19.6 | 0.24 | 气袋 |
3 | CX1-7(1) | 2021-06-23 | -13.6 | 0.09 | 瓶样 |
4 | CX1-8(1) | 2021-06-23 | -14.2 | 0.30 | 瓶样 |
5 | CX1-8(2) | 2021-06-23 | -22.2 | 0.30 | 气袋 |
6 | CX1-8(4) | 2021-06-23 | -20.1 | 0.30 | 气袋 |
7 | CX1-10(1) | 2021-06-23 | -14.0 | 0.46 | 瓶样 |
8 | CX2-5(1) | 2021-06-25 | -17.2 | 0.17 | 气袋 |
9 | CX2-5(2) | 2021-06-25 | -13.0 | 0.17 | 瓶样 |
10 | CX2-5(3) | 2021-06-25 | -17.2 | 0.17 | 气袋 |
11 | CX2-11(1) | 2021-06-25 | -14.3 | 0.61 | 瓶样 |
12 | CX2-11(2) | 2021-06-25 | -21.3 | 0.61 | 气袋 |
13 | CX2-11(4) | 2021-06-25 | -21.0 | 0.61 | 气袋 |
14 | CX3-4(1) | 2021-06-26 | -13.9 | 0.58 | 瓶样 |
15 | CX3-5(1) | 2021-06-26 | -20.2 | 0.60 | 气袋 |
16 | CX4-4(1) | 2021-06-26 | -13.6 | 0.44 | 瓶样 |
17 | CX4-4(1) | 2021-06-26 | -19.2 | 0.44 | 气袋 |
18 | CX4-4(2) | 2021-06-26 | -13.6 | 0.44 | 瓶样 |
19 | CX4-4(3) | 2021-06-26 | -19.2 | 0.44 | 气袋 |
20 | CX5-3(1) | 2021-06-27 | -14.0 | 0.43 | 瓶样 |
21 | CX5-4(2) | 2021-06-27 | -21.3 | 0.50 | 气袋 |
22 | CX5-4(4) | 2021-06-27 | -21.8 | 0.50 | 气袋 |
23 | CX6-6(1) | 2021-06-28 | -20.8 | 0.77 | 气袋 |
24 | CX6-6(3) | 2021-06-28 | -20.8 | 0.77 | 气袋 |
25 | CX6-7(1) | 2021-06-28 | -17.9 | 1.12 | 瓶样 |
26 | CX6-7(2) | 2021-06-28 | -15.9 | 1.12 | 瓶样 |
27 | CX6-7(2) | 2021-06-28 | -22.1 | 1.12 | 气袋 |
28 | CX6-7(4) | 2021-06-28 | -22.3 | 1.12 | 气袋 |
29 | CX6-8(3) | 2021-06-28 | -21.7 | 1.38 | 气袋 |
30 | CX7-4(1) | 2021-06-29 | -12.5 | 2.84 | 瓶样 |
31 | CX7-4(2) | 2021-06-29 | -12.5 | 2.84 | 瓶样 |
32 | CX7-5(1) | 2021-06-29 | -14.4 | 0.66 | 瓶样 |
表 2 土壤气中CO2的同位素组成
Table 2 Isotopic composition of CO2 in soil gases
序号 | 测点编号 | 采样时间 | δ13C/‰ | CO2/% | 采样方式 |
---|---|---|---|---|---|
1 | CX1-6(1) | 2021-06-23 | -19.7 | 0.24 | 气袋 |
2 | CX1-6(3) | 2021-06-23 | -19.6 | 0.24 | 气袋 |
3 | CX1-7(1) | 2021-06-23 | -13.6 | 0.09 | 瓶样 |
4 | CX1-8(1) | 2021-06-23 | -14.2 | 0.30 | 瓶样 |
5 | CX1-8(2) | 2021-06-23 | -22.2 | 0.30 | 气袋 |
6 | CX1-8(4) | 2021-06-23 | -20.1 | 0.30 | 气袋 |
7 | CX1-10(1) | 2021-06-23 | -14.0 | 0.46 | 瓶样 |
8 | CX2-5(1) | 2021-06-25 | -17.2 | 0.17 | 气袋 |
9 | CX2-5(2) | 2021-06-25 | -13.0 | 0.17 | 瓶样 |
10 | CX2-5(3) | 2021-06-25 | -17.2 | 0.17 | 气袋 |
11 | CX2-11(1) | 2021-06-25 | -14.3 | 0.61 | 瓶样 |
12 | CX2-11(2) | 2021-06-25 | -21.3 | 0.61 | 气袋 |
13 | CX2-11(4) | 2021-06-25 | -21.0 | 0.61 | 气袋 |
14 | CX3-4(1) | 2021-06-26 | -13.9 | 0.58 | 瓶样 |
15 | CX3-5(1) | 2021-06-26 | -20.2 | 0.60 | 气袋 |
16 | CX4-4(1) | 2021-06-26 | -13.6 | 0.44 | 瓶样 |
17 | CX4-4(1) | 2021-06-26 | -19.2 | 0.44 | 气袋 |
18 | CX4-4(2) | 2021-06-26 | -13.6 | 0.44 | 瓶样 |
19 | CX4-4(3) | 2021-06-26 | -19.2 | 0.44 | 气袋 |
20 | CX5-3(1) | 2021-06-27 | -14.0 | 0.43 | 瓶样 |
21 | CX5-4(2) | 2021-06-27 | -21.3 | 0.50 | 气袋 |
22 | CX5-4(4) | 2021-06-27 | -21.8 | 0.50 | 气袋 |
23 | CX6-6(1) | 2021-06-28 | -20.8 | 0.77 | 气袋 |
24 | CX6-6(3) | 2021-06-28 | -20.8 | 0.77 | 气袋 |
25 | CX6-7(1) | 2021-06-28 | -17.9 | 1.12 | 瓶样 |
26 | CX6-7(2) | 2021-06-28 | -15.9 | 1.12 | 瓶样 |
27 | CX6-7(2) | 2021-06-28 | -22.1 | 1.12 | 气袋 |
28 | CX6-7(4) | 2021-06-28 | -22.3 | 1.12 | 气袋 |
29 | CX6-8(3) | 2021-06-28 | -21.7 | 1.38 | 气袋 |
30 | CX7-4(1) | 2021-06-29 | -12.5 | 2.84 | 瓶样 |
31 | CX7-4(2) | 2021-06-29 | -12.5 | 2.84 | 瓶样 |
32 | CX7-5(1) | 2021-06-29 | -14.4 | 0.66 | 瓶样 |
序号 | 测点编号 | 采样时间 | He /ppm | Ne /ppm | 4He/20Ne | 3He/4He | 20Ne/22Ne | Ne/22Ne | δ13C /‰ | CO2 /% |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | CX1-8(1) | 2021-06-23 | 4.7 | 15.6 | 0.32 | 1.1×10-6±4.6×10-8 | 10.20±0.02 | 0.0290±0.0008 | -14.2 | 0.30 |
2 | CX6-7(1) | 2021-06-28 | 4.4 | 15.6 | 0.30 | 1.3×10-6±6.5×10-8 | 9.80±0.02 | 0.0280±0.0004 | -17.9 | 1.12 |
3 | CX7-4(1) | 2021-06-29 | 4.6 | 15.2 | 0.32 | 1.4×10-6±9.4×10-8 | 9.80±0.02 | 0.0280±0.0002 | -12.5 | 2.84 |
4 | 大气 | 5.4 | 18.2 | 0.30 | 1.4×10-6 | 9.80 | 0.0290 | -8.0 | 0.04 |
表 3 土壤气中氦同位素的组成
Table 3 Isotopic composition of He in soil gas
序号 | 测点编号 | 采样时间 | He /ppm | Ne /ppm | 4He/20Ne | 3He/4He | 20Ne/22Ne | Ne/22Ne | δ13C /‰ | CO2 /% |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | CX1-8(1) | 2021-06-23 | 4.7 | 15.6 | 0.32 | 1.1×10-6±4.6×10-8 | 10.20±0.02 | 0.0290±0.0008 | -14.2 | 0.30 |
2 | CX6-7(1) | 2021-06-28 | 4.4 | 15.6 | 0.30 | 1.3×10-6±6.5×10-8 | 9.80±0.02 | 0.0280±0.0004 | -17.9 | 1.12 |
3 | CX7-4(1) | 2021-06-29 | 4.6 | 15.2 | 0.32 | 1.4×10-6±9.4×10-8 | 9.80±0.02 | 0.0280±0.0002 | -12.5 | 2.84 |
4 | 大气 | 5.4 | 18.2 | 0.30 | 1.4×10-6 | 9.80 | 0.0290 | -8.0 | 0.04 |
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