中国地震科学实验场温泉流体地球化学观测项目进展

2019-09-18
地球所

         一、项目内容 针对川滇地区强震前后温泉流体地球化学异常特征,在实验场区开展温泉流体地球化学观测,建设130个观测点使用水文地球化学、气体地球化学和同位素地球化学等手段开展流动观测,建设8套流体地球化学定点CO2和H2监测台站,开展温泉气体CO2和H2在线连续监测。通过观测分析,研究与地震活动有内在联系的流体地球化学异常变化的判识新方法和新模型,探讨地震预测综合模型中温泉流体地球化学参数的作用和预测方法。   二、观测方案 在实验场区内选择主要断裂带地震风险区域,开展高密度流体地球化学观测实验,包括利用水文地球化学、气体地球化学和同位素地球化学等观测手段,采取流动观测和定点观测相结合,精细观测和研究地震科学实验场主要断裂带的中强地震前后深部流体贡献率时空变化和断裂不同段深浅部流体耦合程度变化;空间上评估活动断裂带不同段切割地壳深度和闭锁程度,时间上捕捉活动断裂带深部气体逸出的地震前兆信息,建立更全面的地震活动性与深部流体运移的关系模型,探究深部流体运移对地震的孕育和发生的起到的作用,为认识构造地震的成因机理和预测提供参考。 

    (一)流动监测部署区域设计 截至2019年8月,川滇地区已有资料的温泉点有405个(图1),从这些温泉监测点中遴选出130个,进行温泉流体地球化学流动监测(图2)。130个温泉观测点每年监测一次,2019年至2021年,共观测3次,发现异常时针对异常区域,增加采样次数。温泉流体地球化学流动监测点遴选原则是:(1)监测点要位于地震高风险区内;(2)温泉气体组分和同位素能反映断裂更多深部变化信息,特别是能反映20公里以下深部信息的,包括温泉气体中4He/20Ne>10,3He/4He(Ra)>0.2Ra,CO2浓度>80%, δ13CCO2值位于-8~-2‰范围内等;(3)温泉水循环深,水岩反应程度高,能携带更多断裂深部变化信息的温泉点,包括SiO2浓度高,Sr浓度高,87Sr/86Sr接近0.70872等。

  图1 川滇地区已有资料的温泉点分布图

 

  

  图2 遴选出的温泉流体地球化学流动监测点分布图

  (二)固定台站建设计划 建设8个气体固定监测站,主要监测温泉气体中CO2和H2,8个站的位置从130个流动监测点中遴选,监测站仪器见下表。  
1高精度痕量氢在线分析仪/型号:ATG-6118H
2网络及发射装置/型号:定制
3仪器专用通信机柜/型号:定制
4网络及发射装置/型号:定制
5台网专用蓄电池/型号:12V120AH
6防雷系统/型号:定制
7太阳能供电系统/型号:定制
8二氧化碳在线分析仪/型号:ATG-C600
9高效气水分离装置/型号:定制
10气体流量监测系统/型号:定制

  (三)观测指标计划 温泉气体地球化学监测指标 温泉气体He和H2的浓度精确度≤2 ppm,CH4和CO2精确度浓度精确度≤10 ppm,氦同位素(3He/4He)精确度≤0.01 Ra、氖同位素(4He/20Ne)和碳同位素组成(δ13CCO2)测量误差小于1%。 温泉水化监测指标 温泉的温度、pH值、电导率测量误差小于1%;温泉水化学离子浓度(阳离子:Ca2+、B3+、K+、Na+、Ca+、Mg2+;阴离子:HCO3、CO­32、Br、Cl、SO­42、NO3、F)测量误差小于2%。  

       三、实施进展 项目计划于2019年9月前,完成130个温泉的流动地球化学监测,2020年、2021年分别进行流动观测。首批2个温泉气体地球化学固定站将于2019年底前完成建设并开始正常监测,之后按照每年建设3个站点的进度,到2021年底完成全部8个固定站建设并投入正常监测。 截至2019年8月底,已完成130个温泉的流体地球化学流动监测,9月将完成数据实验室分析测试。2个固定温泉气体地球化学监测站已经完成仪器招标,正在完成固定点建设和监测调试,预期10月底开始试运行,11月底验收达到正常运行条件。 通过本项目实施,未来从130个温泉中可以进一步遴选出更多连续监测点,为固定点温泉气体地球化学监测站的设计建设提供监测技术和经验。

信息来源:中国地震科学实验场温泉流体地球化学观测项目组(地震预测研究所周晓成团队)。