Dynamic characteristics of fault hydrogen concentration in Aksu and its earthquake reflecting efficiency
-
摘要: 首先对阿克苏断层氢气浓度观测资料的周期成分进行了时频分析，然后分别利用线性回归和互相关方法分析了气温、气压与氢气浓度年周期成分的关系，并利用Molchan图表法对阿克苏断层氢气的映震效能进行了定量检验。结果显示：① 阿克苏断层氢气浓度具有清晰的年周期和半日周期成分；② 阿克苏断层氢气浓度的年周期动态变化与气温具有显著的正相关性，与气压的相关性一般，表明其年周期变化主要受气温影响；③ 阿克苏断层氢气浓度异常对观测点周边中强以上地震的反应较灵敏，映震效果较好。
-
关键词:
- 断层气 /
- 氢气浓度 /
- Molchan图表法 /
- 映震效能
Abstract: This paper firstly analyzed the periodic components of the fault hydrogen concentration observation data in Aksu, and then explored the relationship between temperature, atmospheric pressure and the annual periodic components of hydrogen concentration using the linear regression and cross-correlation methods, respectively. At the same time, the Molchan error diagram method was used to quantitatively verify the earthquake reflecting efficiency of fault hydrogen in Aksu. The results show that: ① Fault hydrogen concentration in Aksu has clear annual and semi-daily periodic components; ② There is a significant positive correlation between the annual dynamic changes of fault hydrogen concentration and temperature, and a general correlation between the annual dynamic changes of hydrogen concentration and atmospheric pressure, indicating that the annual periodic changes of hydrogen concentration are mainly affected by temperature. The results from Molchan error diagram method show that the fault hydrogen concentration anomaly in Aksu is more sensitive to moderate-strong earthquakes around the observation point, suggesting better earthquake reflecting efficiency. -
引言
断层气是地下物质及挥发组分在应力或热动力作用下沿着板块边界及其它活动断裂等地壳薄弱部位不断向地表运移和逸出的气体（Wakita et al，1980；杜建国等，1997；王博，周永胜，2017）。随着断层气观测技术和逸出理论的不断发展，利用断层气以及溶解于水、吸附于土壤中的气体的浓度变化开展地震预测研究已成为国内外地震研究的热点之一（Lombardi，Voltattorni，2010；车用太等，2015；Zhou et al，2016；王博，周永胜，2017）。
前人研究表明，断裂带上逸出气体（如氡、汞、甲烷、氢气、二氧化碳以及一些稀有气体等）的浓度变化能够灵敏地、客观地反映断层活动强弱的变化（Whiticar，1999；Pizzino et al，2004；邵济安等，2010）。其中，氢气由于其迁移速度快、穿透力极强、扩散速度远大于其它气体等特性，被认为是地震预测研究中最敏感的前兆观测气体之一（Kameda et al，2004；车用太等，2015）。
大气中氢气的含量很低，一般为0.5×10−6左右，但断裂附近的氢气浓度可高达几千个10−6，这些氢气会沿着地壳的薄弱地带向大气中逸出（Gold，Soter，1980）。近年来，国内外诸多研究已表明氢气浓度在地震前后可能会发生明显变化（Sugisaki，1984；粟启初等，1992；King et al，2006；范雪芳等，2014；Fang et al，2018），反映了断层活动和地壳应力变化水平，因此，进行氢气观测并研究其动态变化特征具有重要意义。
新疆天山地震带活动断裂结构复杂，构造运动剧烈，是全球大陆强震及大震的多发地区之一（冯先岳，1985；张培震等，2003），新疆境内MS≥6.0强震基本都发生在该区域内，其中南天山地区更是高发区。据统计，有地震记录以来南天山地区共发生MS≥6.0地震64次，包括MS6.0—6.9地震57次，MS7.0—7.9地震6次，MS≥8.0地震1次，区域内中强地震更为频繁（冯先岳，1985）。阿克苏断层氢气的连续观测在多次M5.0以上地震前出现显著的异常变化，表现为震前短时间内氢气浓度脱离背景值快速上升（张涛等，2016）。但针对该观测资料的研究仍停留在简单的震后分析，未见有关阿克苏断层氢气浓度动态特征及其映震能力的深入分析与研究。鉴于此，本文拟利用S变换对氢气浓度的周期成分进行分析，对氢气浓度与气温、气压的相关性进行回归分析，讨论气温和气压对阿克苏断层氢气浓度年周期变化的影响，并在此基础上，使用Molchan图表法对阿克苏断层氢气的映震效能进行检验，对其可能的前兆机理进行探讨，以期为今后地震前兆识别及区域地震趋势研判提供参考依据。
1. 观测点构造背景
阿克苏断层氢气观测点位于库车坳陷与阿瓦提断陷的交界带，区域内以柯坪断裂为主。柯坪断裂西起八盘水磨，经三岔口向东北延伸至阿克苏附近，全长约460 km，断裂走向为ENE，倾向NNW，倾角为30°—80°，是逆冲兼左旋走滑型断裂（何文渊等，2002；邓起东等，2003；张涛等，2016；宋春燕等，2018）。柯坪断裂作为新疆地区强震频次最高的全新世活动断裂，曾发生1953年三岔口MS6.0地震、1961年巴楚MS6.8强震群、1972年柯坪MS6.2地震、1977年西克尔MS6.2地震和1991年柯坪MS6.5地震（陈建波，2008；张涛等，2016）。阿克苏断层氢气观测点即位于柯坪断裂北东端的分支断裂上，其走向近乎平行于柯坪主断裂，倾向SE，倾角为70°—85° （刘海洋等，2020）。观测点所在区域被柯坪断裂东北末端发育的一系列小规模断层穿过，岩石裂（孔）隙较为发育，有利于集气和储气，是比较理想的断层气观测点（图1）。
![]()
图 1 阿克苏断层氢气观测点地质构造图 （修改自刘海洋等，2020）Figure 1. Geological structure of fault hydrogen observation point in Asku （modified from Liu et al，2020）阿克苏断层氢气浓度观测始于2013年11月，观测点建于半地下室的跨断层形变测量的断层上（图2a），半地下室上覆盖层厚2 m，室内年变温度为5—20 ℃ （张涛等，2016）。观测孔深1.25 m，裸孔直径为0.8 m，孔内放置一根直径60 mm、长1.6 m的PVC管，管底连接0.35 m高的锥形PVC集气筒，筒壁有若干直径为10 mm的透气孔。为利于气体流通，透气孔周围由砾石、砂土回填。为防止气体逸出，观测孔表层用水泥沙浆密封；PVC管露出地表0.7 m，管口用导气软管与观测仪器相连，并保持密封严实（图2b）。观测仪器为杭州超钜科技有限公司生产的ATG-6118H型痕量氢气在线分析仪，仪器检出限为5×10−9 L，平均相对误差≤5%。实际观测中，抽气流量为300 mL/min，采样时间为10 s，采样间隔为20 min。
![]()
图 2 阿克苏断层氢观测点（a）及氢气测量装置（b）示意图Figure 2. Sketch diagrams of fault hydrogen observation point in Aksu （a） and hydrogen measuring device （b）2. 断层氢气的地球化学特征及影响因素
断层氢气在向地表迁移和富集的过程中，会受到构造因素和非构造因素的共同影响（杜建国等，1998；孙小龙等，2017；范雪芳等，2020）。阿克苏断层氢气浓度变化较大，多年观测平均值为1.7×10−6，均方差为0.91×10−6，最大值为5.5×10−6，最小值为0.1×10−6 （图3）。断层氢气浓度具有明显的年变规律，基本呈现夏高冬低的变化趋势，即每年7—9月浓度值上升至最高，为2.8×10−6左右；1—3月浓度值下降至最低，约为0.6×10−6。一般来说，断层气浓度变化受诸多因素影响，例如断层开合、采样深度、采样孔周围地温变化以及气象三要素变化等，均会导致断层气浓度呈现规律性的年变和无规律的突变，不同地点的气体浓度年变规律也不相同，所以氢气浓度多年的变化特征并不是唯一的。从已有观测（Dogan et al，2007；向阳等，2018；方震等，2020）来看，有多年氢气浓度无季节变化的观测点，但类似阿克苏观测点夏季浓度高、冬季浓度低的也较多。阿克苏断层氢气观测点位于地下山洞观测室内，受干扰影响较小，多年的温度在10—25 ℃之间变化，气压在871—912 hPa之间变化，氢气浓度、温度、气压均呈现较好的季节变化特征。由于观测点位于亚欧大陆内部，其温带大陆性气候特征显著，干旱少雨，蒸发量大，降雨影响可忽略不计。因此，本文着重分析阿克苏断层氢气浓度的季节性变化与气温、气压的关系。
![]()
图 3 阿克苏断层氢气浓度、气温和气压随时间的变化（a） 2013年11月—2020年6月；（b） 2018年1—3月；（c） 2018年7—9月Figure 3. Variation of fault hydrogen concentration，temperature and atmospheric pressure in Aksu with time（a） From November of 2013 to June of 2020；（b） From January to March of 2018；（c） From July to September of 2018本文选用S变换（McFadden et al，1999）对阿克苏断层氢气浓度的周期成分进行分析，其中多年周期采用2017年至2020年6月以来的日观测数据，氢气浓度半日周期成分分析采用其中90天的小时值观测数据，断层氢气浓度的S变换结果如图4所示。可见：阿克苏断层氢气浓度观测曲线具有清晰的年周期成分，此外还具有较年周期成分稍弱的半日周期成分；对于半日周期成分，气温在此频段上并不显著，气压虽有此周期成分，但在12—15天左右的频段更具有优势，故由此推测阿克苏断层氢气浓度的半日周期成分可能与固体潮有关，或者与仪器的固有频率有关。
![]()
图 4 阿克苏断层氢气浓度S变换结果（a） 氢气浓度多年周期成分；（b） 氢气浓度短期周期成分；（c） 气压短期周期成分；（d）48小时氢气浓度观测数据Figure 4. The S-transformation results of fault hydrogen concentration in Aksu（a） Multi-year periodic component of hydrogen concentration；（b） Short-term periodic component of hydrogen concentration；（c） Short-term periodic component of atmospheric pressure；（d） 48 hours observation data of hydrogen concentration选取2013年11月至2020年6月共计2 426个日均值观测数据，利用一元线性回归方法对断层氢气浓度年周期成分与气压、气温之间的相关性进行拟合分析，结果如图5所示。可知：断层氢气浓度与气压的相关系数仅为−0.31，相关性一般；而断层氢气浓度与气温的相关系数为0.94，拟合方程为y＝0.11x－0.55，呈显著的正相关性。这表明，气温对断层氢气浓度年变化影响较大，而气压影响较小。
![]()
图 5 断层氢气浓度与气压（a）和气温（b）的相关性Figure 5. Correlativity between fault hydrogen concentration and atmospheric pressure （a） and temperature （b）为了进一步分析气温对阿克苏断层氢气浓度变化的影响程度，利用相关矩平法（刘耀炜等，2000）对断层氢气浓度的日均值观测数据进行年周期成分提取，再通过归一化去除年周期对断层氢气浓度和气温的影响，最后对氢气浓度的年周期成分与气温的互相关进行计算，结果如图6所示，可见氢气浓度的年周期成分与气温的年变规律一致，最大相关系数为0.98，正相关特征显著，且不存在延迟现象。
![]()
图 6 阿克苏断层氢气浓度年周期成分和气温年周期成分的归一化值（a）及其互相关分析结果（b）Figure 6. Normalization of annual periodic components of fault hydrogen concentration and temperature in Aksu （a） and their cross-correlation analysis results （b）3. 断层氢气浓度变化与地震活动的关系
地震的发生往往伴随着地壳应力的增加，而活动性增强以及岩石介质、矿物的改变等都会引起气体运移的增强或气体浓度的变化。与此同时，断层气的地球化学特征受气象、环境、观测孔本身等多种因素的影响。因此，如何从现有观测资料中提取出与地震活动有关的前兆信息已成为当前观测资料分析亟须解决的现实问题。由前述可知，阿克苏断层氢气浓度受气温的影响出现年动态变化，当氢气浓度变化小于年变幅值时，前兆异常信息很可能被气象因素所造成的影响所掩盖，因此需要使用数学方法对资料进行预处理进而便于提取异常指标。Molchan图表法作为评价指标预测效能优劣的有效手段之一，不仅可以直观地体现观测资料的映震水平，还能通过调整阈值获取最优预测指标，在地震预测评估的科学实践中发挥着重要作用（Molchan，1990；蒋长胜等，2011；王博等，2018）。
为了研究阿克苏断层氢气浓度与周边地震之间的联系，本文选取阿克苏台站2013年11月断层氢气浓度观测以来150 km范围内发生的MS4.5—4.9地震和300 km范围内的MS≥5.0地震（同一地震序列仅选取主震）共15次，其中MS4.5—4.9地震3次，MS5.0—5.9地震11次，MS6.0—6.9地震1次（图7），其地震参数及异常变化特征详见表1。对阿克苏断层氢气浓度采用多元线性回归方法消除气温、气压对氢气浓度的影响，之后通过Molchan图表法对其浓度变化与周边地震进行检验，获得其整体的预测效能、最优预测指标及优势对应时间（图8）。
![]()
图 7 阿克苏台站与周围M≥4.5地震空间分布Figure 7. Location of Aksu station and spatial distribution of M≥4.5 earthquakes in its vicinity表 1 阿克苏断层氢气浓度异常变化及300 km范围内的地震Table 1. Anomalous variation of fault hydrogen concentration in Aksu and the earthquakes within 300 km发震日期
年-月-日MS 地点 异常开始时间
年-月-日氢气浓度异常
幅值/10−6震中距/ km 异常开始距
发震时间/d2013-12-01 5.3 新疆柯坪 2013-11-30 1.36 138 1 2014-07-09 5.1 新疆麦盖提 2014-06-20 1.55 257 19 2014-11-14 5.7 吉尔吉斯斯坦 2014-07-22 1.10 269 115 2015-01-10 5.0 新疆阿图什 − − 265 − 2016-07-19 4.5 新疆阿克苏 2016-05-23 1.37 95 57 2017-09-16 5.7 新疆库车 2017-08-30 3.19 293 17 2018-11-04 5.1 新疆阿图什 2018-10-22 1.46 235 13 2019-10-27 5.0 新疆乌什 2019-08-26 2.24 115 62 2019-12-05 4.9 新疆拜城 2019-11-29 1.40 141 6 2020-01-16 5.6 新疆库车 2019-11-29 1.40 287 48 2020-01-19 6.4 新疆伽师 2019-11-29 1.40 288 51 2020-02-15 5.0 吉尔吉斯斯坦 2019-11-29 1.40 110 78 2020-03-23 5.0 新疆拜城 2020-03-10 1.08 106 13 2020-05-07 4.5 新疆阿克苏 2020-04-12 2.20 63 25 2020-05-09 5.2 新疆柯坪 2020-04-12 2.20 125 27 ![]()
图 8 阿克苏断层氢气浓度预处理变化曲线（a）、预测效能（b）及Molchan检验结果（c）图（a）中红色圆圈代表选取的 15 个地震事件；图（b）中加号为不同预测时间对应的预报效能和概率增益Figure 8. Pretreatment curve （a），prediction efficiency （b） and Molchan error diagram result （c） of fault hydrogen concentration in AksuThe red circles in Fig. （a） represent 15 selected seismic events，and the plus sign in Fig. （b） is the prediction efficiency and probability gain corresponding to different prediction time图8a为阿克苏断层氢气浓度去除气温、气压影响之后的浓度变化曲线；图8b为阿克苏断层氢气浓度整体预报效能与概率增益关系图；图8c为阿克苏断层氢气浓度漏报率v与时间占有率τ之间的关系曲线及不同显著性水平α等值线，其中折线为不同阈值由大到小滑动求得的τ-v值连线，蓝色圆圈为离原点（0，0）最近的τ-v值，相应的阈值可作为最优阈值。图中右下角（1.0，0）点表示地震全部报准，但其时间占有率也最大，覆盖数据整个时间段；左上角（0，1.0）点表示地震全部漏报，其时间占有率最小，相当于未作出预测。
由图8a可见，阿克苏断层氢气浓度去除气温、气压影响后的最优阈值为1.082 6×10−6。由图8b可以看到，阿克苏断层氢气浓度在不同预测时长的概率增益均大于1，预测效能绝大部分在0.6以上，具有显著的统计和检验意义；尤其是短期（60天内）的概率增益均大于3，预测效能均在0.7以上，表明阿克苏断层氢气浓度的短期预测效果更好。选取预测时长30天进行计算，结果（图8c）显示，圆圈所在位置的漏报率和时间占有率均较小，分别约为0.27和0.2，此时报准地震为11次，置信水平较高，说明预测效果较好。因此，阿克苏断层氢气浓度对应地震的优势期为60天内，在预测时长为30天时，最优阈值为1.082 6×10−6。
4. 讨论与结论
阿克苏断层氢气浓度在多次中强地震前均出现了快速上升变化，这可能与观测点所处的构造位置密切相关。柯坪断裂是一条以挤压运动为主的逆冲兼左旋走滑型断层，裂隙相对闭合，不利于深部气体向地表运移。受长期挤压应力的影响，断层两侧上盘和下盘发生不同程度的变形作用，形成了大小不等的裂隙（孙小龙等，2017）。尤其是断层上盘，多表现出张应力作用，裂隙相对发育，容易形成一定规模的断层破碎带，为地下气体向地表运移提供了通道。因此，阿克苏断层氢气观测点属于构造灵敏点。在孕震阶段，地下应力开始积累，岩石出现许多微小裂隙，加剧了深部水体与岩石接触面的水-岩反应，产生大量的氢气。随着应力不断增强，地下富集的大量氢气能够快速地向地壳浅层运移。由于运移气体中氢气所占的比例大幅增加，气体组分的平衡状态被打破，同时氢气具有极强的穿透力和扩散力，因此，断层氢气浓度呈现为快速上升异常（范雪芳等，2016）。随着应力的释放，裂隙趋于闭合，氢气释放量减少，同时气体运移通道恢复无序状态，地下氢气向地表运移受阻，断层氢气浓度因而回落至正常水平。
地震能量密度是量化动态应力引起地下流体变化的一个指标。地震波引起水位和水温变化的能量密度为10−6—10−4 J·m−3，引起氡浓度和流量变化的能量密度为10−3 J·m−3 （Wang et al，2009，2012；Ma et al，2018）。依据前人经验公式（Wang，Manga，2010），若氢气浓度的变化与地震活动有关，那么这些变化可能服从地震所能引起的地震能量密度分布，通过本文的计算结果（图9）可知，这些引起断层氢气浓度变化的地震能量密度基本处于10−4 J·m−3以上，因此可推断出引起氢气浓度变化的地震能量密度下限值可能为10−4 J·m−3，但尚需更多的观测数据来证实。
![]()
图 9 地震能量密度时间序列（a）及其与异常幅值（b）和震级（c）之间的关系 （水位、水温、氡、流量等数据引自Ma et al，2018）Figure 9. Time series of seismic energy density （a） and its relationship with anomalous amplitude （b） and magnitude （c）. The data of water level，water temperature，radon and flow are from Ma et al （2018）针对氢气的来源，前人进行了大量的研究与试验（Sato，McGee，1982；杜乐天等，1995；范雪芳等，2014；周晓成等，2017）。氢气大量存在于地球内部，其在地壳中的浓度是大气中的几千倍至几十万倍不等，赋存状态包括吸附或溶解氢、氢化物及固态氢等（陈丰，1996），其中：地壳浅层的氢气主要来源于生物作用与化学作用，微生物在厌氧环境下通过分解有机物和矿物盐类产生氢气，并共生二氧化碳和甲烷等气体（蒋凤亮等，1989）；而地壳深层的氢气主要源于高温高压下岩石的变质作用，如水岩反应和岩石破裂等（Sibson，1977；Freund et al，2002）。橄榄岩或玄武岩在高温水岩反应过程中发生蛇纹石化作用，产生大量的氢气。岩石在高压下受力变形发生破裂，一方面晶格结构被破坏，直接释放出矿物晶格中的氢气；另一方面岩石破碎形成的细颗粒与水之间发生化学反应也会生成氢气，如硅酸盐类岩石破坏时，其矿物中的Si-O-Si结合键被破坏产生Si与Si-O自由基，此时Si与H2O作用产生氢气（黄瑞芳等，2015）。
作为研究深部断层活动的重要手段之一，从断层或其它构造薄弱位置逸出的氢气，可能携带了从孕震到发震不同阶段的重要信息。因此，深入分析断层氢气的地球化学特征、来源机理及其与构造活动的关系，对进一步认识和利用断层氢气作为地震前兆研究手段至关重要。
-
![]()
图 1 阿克苏断层氢气观测点地质构造图 （修改自刘海洋等，2020）
Figure 1. Geological structure of fault hydrogen observation point in Asku （modified from Liu et al，2020）
![]()
图 2 阿克苏断层氢观测点（a）及氢气测量装置（b）示意图
Figure 2. Sketch diagrams of fault hydrogen observation point in Aksu （a） and hydrogen measuring device （b）
![]()
图 3 阿克苏断层氢气浓度、气温和气压随时间的变化
（a） 2013年11月—2020年6月；（b） 2018年1—3月；（c） 2018年7—9月
Figure 3. Variation of fault hydrogen concentration，temperature and atmospheric pressure in Aksu with time
（a） From November of 2013 to June of 2020；（b） From January to March of 2018；（c） From July to September of 2018
![]()
图 4 阿克苏断层氢气浓度S变换结果
（a） 氢气浓度多年周期成分；（b） 氢气浓度短期周期成分；（c） 气压短期周期成分；（d）48小时氢气浓度观测数据
Figure 4. The S-transformation results of fault hydrogen concentration in Aksu
（a） Multi-year periodic component of hydrogen concentration；（b） Short-term periodic component of hydrogen concentration；（c） Short-term periodic component of atmospheric pressure；（d） 48 hours observation data of hydrogen concentration
![]()
图 5 断层氢气浓度与气压（a）和气温（b）的相关性
Figure 5. Correlativity between fault hydrogen concentration and atmospheric pressure （a） and temperature （b）
![]()
图 6 阿克苏断层氢气浓度年周期成分和气温年周期成分的归一化值（a）及其互相关分析结果（b）
Figure 6. Normalization of annual periodic components of fault hydrogen concentration and temperature in Aksu （a） and their cross-correlation analysis results （b）
![]()
图 7 阿克苏台站与周围M≥4.5地震空间分布
Figure 7. Location of Aksu station and spatial distribution of M≥4.5 earthquakes in its vicinity
![]()
图 8 阿克苏断层氢气浓度预处理变化曲线（a）、预测效能（b）及Molchan检验结果（c）
图（a）中红色圆圈代表选取的 15 个地震事件；图（b）中加号为不同预测时间对应的预报效能和概率增益
Figure 8. Pretreatment curve （a），prediction efficiency （b） and Molchan error diagram result （c） of fault hydrogen concentration in Aksu
The red circles in Fig. （a） represent 15 selected seismic events，and the plus sign in Fig. （b） is the prediction efficiency and probability gain corresponding to different prediction time
![]()
图 9 地震能量密度时间序列（a）及其与异常幅值（b）和震级（c）之间的关系 （水位、水温、氡、流量等数据引自Ma et al，2018）
Figure 9. Time series of seismic energy density （a） and its relationship with anomalous amplitude （b） and magnitude （c）. The data of water level，water temperature，radon and flow are from Ma et al （2018）
表 1 阿克苏断层氢气浓度异常变化及300 km范围内的地震
Table 1 Anomalous variation of fault hydrogen concentration in Aksu and the earthquakes within 300 km
发震日期
年-月-日MS 地点 异常开始时间
年-月-日氢气浓度异常
幅值/10−6震中距/ km 异常开始距
发震时间/d2013-12-01 5.3 新疆柯坪 2013-11-30 1.36 138 1 2014-07-09 5.1 新疆麦盖提 2014-06-20 1.55 257 19 2014-11-14 5.7 吉尔吉斯斯坦 2014-07-22 1.10 269 115 2015-01-10 5.0 新疆阿图什 − − 265 − 2016-07-19 4.5 新疆阿克苏 2016-05-23 1.37 95 57 2017-09-16 5.7 新疆库车 2017-08-30 3.19 293 17 2018-11-04 5.1 新疆阿图什 2018-10-22 1.46 235 13 2019-10-27 5.0 新疆乌什 2019-08-26 2.24 115 62 2019-12-05 4.9 新疆拜城 2019-11-29 1.40 141 6 2020-01-16 5.6 新疆库车 2019-11-29 1.40 287 48 2020-01-19 6.4 新疆伽师 2019-11-29 1.40 288 51 2020-02-15 5.0 吉尔吉斯斯坦 2019-11-29 1.40 110 78 2020-03-23 5.0 新疆拜城 2020-03-10 1.08 106 13 2020-05-07 4.5 新疆阿克苏 2020-04-12 2.20 63 25 2020-05-09 5.2 新疆柯坪 2020-04-12 2.20 125 27 
下载: 导出CSV
-
车用太,刘耀炜,何钄. 2015. 断层带土壤气中H2观测:探索地震短临预报的新途径[J]. 地震,35(4):1–10. doi: 10.3969/j.issn.1000-3274.2015.04.001 Che Y T,Liu Y W,He L. 2015. Hydrogen monitoring in fault zone soil gas: A new approach to short/immediate earthquake prediction[J]. Earthquake,35(4):1–10 (in Chinese).
陈丰. 1996. 氢:地球深部流体的重要源泉[J]. 地学前缘,3(34):72–79. Chen F. 1996. Hydrogen:The important source of fluid in earth interior[J]. Earth Science Frontiers,3(34):72–79 (in Chinese).
陈建波. 2008. 新疆地震构造特征研究[D]. 兰州: 中国地震局兰州地震研究所: 51. Chen J B. 2008. Research on Seismotectonic Features in Xinjiang[D]. Lanzhou: Lanzhou Institute of Seismology, China Earthquake Administration: 51 （in Chinese）.
邓起东,张培震,冉勇康,杨晓平,闵伟,陈立春. 2003. 中国活动构造与地震活动[J]. 地学前缘,10(增刊1):66–73. Deng Q D,Zhang P Z,Ran Y K,Yang X P,Min W,Chen L C. 2003. Active tectonics and earthquake activities in China[J]. Earth Science Frontiers,10(S1):66–73 (in Chinese).
杜建国,刘连柱,康春丽. 1997. 地震活动中地壳深部流体的作用研究进展[J]. 地球科学进展,12(5):416–421. Du J G,Liu L Z,Kang C L. 1997. The role of deep-crust fluids in earthquake activity[J]. Advances in Earth Science,12(5):416–421 (in Chinese).
杜建国,宇文欣,李圣强,简春林,朱自强,陈华静,康春丽. 1998. 八宝山断裂带逸出氡的地球化学特征及其映震效能[J]. 地震,18(2):155–162. Du J G,Yu W X,Li S Q,Jian C L,Zhu Z Q,Chen H J,Kang C L. 1998. The geochemical characteristics of escaped radon from the Babaoshan fault zone and its earthquake reflecting effect[J]. Earthquake,18(2):155–162 (in Chinese).
杜乐天,陈安福,王驹,黄树桃. 1995. 地球的排氢作用[J]. 矿物岩石地球化学通报,14(3):193–195. Du L T,Chen A F,Wang J,Huang S T. 1995. Discharge of hydrogen from the earth[J]. Bulletin of Mineralogy,Petrology and Geochemistry,14(3):193–195 (in Chinese).
范雪芳,刘国俊,黄春玲,何镧,李孝楠. 2014. 山西东郭断层气氢浓度异常调查与研究[J]. 地震研究,37(2):171–177. doi: 10.3969/j.issn.1000-0666.2014.02.001 Fan X F,Liu G J,Huang C L,He L,Li X N. 2014. Investigation and research of gas hydrogen concentration anomaly of Dongguo fault in Shanxi[J]. Journal of Seismological Research,37(2):171–177 (in Chinese).
范雪芳,张磊,李自红,陶京岺. 2016. 断裂带土壤气高精度氢异常分析[J]. 地震地质,38(2):303–315. doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2016.02.006 Fan X F,Zhang L,Li Z H,Tao J L. 2016. High-accuracy analysis of soil hydrogen anomaly in fault zone[J]. Seismology and Geology,38(2):303–315 (in Chinese).
范雪芳,杨芷萌,李宏伟,吴桂娥,韩晓飞. 2020. 断层带土壤H2浓度变化特征及影响因素研究[J]. 地震研究,43(2):302–309. doi: 10.3969/j.issn.1000-0666.2020.02.012 Fan X F,Yang Z M,Li H W,Wu G E,Han X F. 2020. Research on variation characteristics and influence factors of hydrogen concentration in the soil[J]. Journal of Seismological Research,43(2):302–309 (in Chinese).
方震,张彬,李军辉,孙盼盼,汪世仙,缪鹏. 2020. 地热温泉井与土壤逸出气中痕量氢的特征及差异性分析[J]. 地震工程学报,42(3):705–713. doi: 10.3969/j.issn.1000-0844.2020.03.705 Fang Z,Zhang B,Li J H,Sun P P,Wang S X,Miao P. 2020. Characteristics and difference of trace hydrogen in escape gas from geothermal hot spring well and soil[J]. China Earthquake Engineering Journal,42(3):705–713 (in Chinese).
冯先岳. 1985. 论新疆地震地质特征[J]. 地震地质,7(2):35–44. Feng X Y. 1985. Seismogeological characteristics of the Xinjiang area[J]. Seismology and Geology,7(2):35–44 (in Chinese).
何文渊,李江海,钱祥麟,郑多明. 2002. 塔里木盆地柯坪断隆断裂构造分析[J]. 中国地质,29(1):37–43. doi: 10.3969/j.issn.1000-3657.2002.01.007 He W Y,Li J H,Qian X L,Zheng D M. 2002. Analysis of fault structures in the Kalpin uplift,Tarim basin[J]. Geology in China,29(1):37–43 (in Chinese).
黄瑞芳,孙卫东,丁兴,王玉荣,詹文欢. 2015. 蛇纹石化过程中铁活动性的高温高压实验研究[J]. 岩石学报,31(3):883–890. Huang R F,Sun W D,Ding X,Wang Y R,Zhan W H. 2015. Experimental investigation of iron mobility during serpentinization[J]. Acta Petrologica Sinica,31(3):883–890 (in Chinese).
蒋长胜,张浪平,韩立波,来贵娟. 2011. 中长期地震危险性概率预测中的统计检验方法I:Molchan图表法[J]. 地震,31(2):106–113. doi: 10.3969/j.issn.1000-3274.2011.02.012 Jiang C S,Zhang L P,Han L B,Lai G J. 2011. Probabilistic forecasting method of long-term and intermediate-term seismichazardⅠ:Molchan error diagram[J]. Earthquake,31(2):106–113 (in Chinese).
蒋凤亮, 李桂如, 王基华, 张培仁, 朱克文. 1989. 地震地球化学[M]. 北京: 地震出版社: 55–57. Jiang F L, Li G R, Wang J H, Zhang P R, Zhu K W. 1989. Seismological Geochemistry[M]. Beijing: Seismological Press: 55–57 （in Chinese）.
刘海洋,赖爱京,冯英,潘振生. 2020. 2017年9月16日库车MS5.7地震前阿克苏西大桥断层氢异常可靠性分析[J]. 内陆地震,34(2):187–195. Liu H Y,Lai A J,Feng Y,Pan Z S. 2020. Reliability analysis of hydrogen anomaly in Akesu west bridge fault before Kuche MS5.7 earthquake on September 16th,2017[J]. Inland Earthquake,34(2):187–195 (in Chinese).
刘耀炜,施锦,曹玲玲,潘树新. 2000. 水化学参量中短期异常识别方法及效能评价[J]. 地震,20(增刊1):97–106. Liu Y W,Shi J,Cao L L,Pan S X. 2000. The discriminant method of medium and short-term anomaly and evaluation of prediction effect of hydrochemical parameters[J]. Earthquake,20(S1):97–106 (in Chinese).
邵济安,赵谊,陆永发,唐克东. 2010. 黑龙江省氢气释放与地震及断块构造关系的探讨[J]. 地学前缘,17(5):271–277. Shao J A,Zhao Y,Lu Y F,Tang K D. 2010. The relation between H2 release and earthquake and block structure in Heilongjiang Province[J]. Earth Science Frontiers,17(5):271–277 (in Chinese).
宋春燕,马瑾,王海涛,张琳琳. 2018. 强震前断裂亚失稳阶段及失稳部位的特征研究:以新疆南天山西段为例[J]. 地球物理学报,61(2):604–615. doi: 10.6038/cjg2018K0259 Song C Y,Ma J,Wang H T,Zhang L L. 2018. Study on meta-instability stage and instable section of the fault before strong earthquake:Taking western section of southern Tianshan as an example[J]. Chinese Journal of Geophysics,61(2):604–615 (in Chinese).
粟启初,Zeller E,Angino E. 1992. 沿断层逸出的氢气对地震的诱发作用[J]. 地震学报,14(2):229–235. Su Q C,Zeller E,Angino E. 1992. Evolvement of hydrogen evoked along faults on earthquakes[J]. Acta Seismologica Sinica,14(2):229–235 (in Chinese).
孙小龙,邵志刚,司学芸,向阳,刘冬英. 2017. 断层带土壤氢气浓度测量及其影响因素[J]. 大地测量与地球动力学,37(4):436–440. Sun X L,Shao Z G,Si X Y,Xiang Y,Liu D Y. 2017. Soil hydrogen concentration in fault zone:Analysis of correspondinginfluence factors[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics,37(4):436–440 (in Chinese).
王博,钟骏,王熠熙,陈石. 2018. 南北地震带北段流体资料地震预测效能检验[J]. 地震,38(1):147–156. doi: 10.3969/j.issn.1000-3274.2018.01.014 Wang B,Zhong J,Wang Y X,Chen S. 2018. Testing the forecast efficiency of underground fluid observation in the north segment of North-South Seismic Belt[J]. Earthquake,38(1):147–156 (in Chinese).
王博,周永胜. 2017. 氢气与断层活动及地震的研究进展[J]. 地球物理学进展,32(5):1921–1929. doi: 10.6038/pg20170508 Wang B,Zhou Y S. 2017. Review:Fault hydrogen mechanism and its interrelation with seismic activity[J]. Progress in Geophy-sics,32(5):1921–1929 (in Chinese).
向阳,孙小龙,高小其,朱成英,李娜. 2018. 新疆库尔勒断层氢气浓度的影响因素及其地震预测的潜在效能评价[J]. 中国地震,34(1):48–59. doi: 10.3969/j.issn.1001-4683.2018.01.005 Xiang Y,Sun X L,Gao X Q,Zhu C Y,Li N. 2018. The influential factors of fault hydrogen concentration and the potential efficiency evaluation of earthquake prediction in Korla,Xinjiang[J]. Earthquake Research in China,34(1):48–59 (in Chinese).
张涛,朱成英,向阳. 2016. 阿克苏痕量氢观测资料初步分析[J]. 内陆地震,30(2):162–167. Zhang T,Zhu C Y,Xiang Y. 2016. Primary research on observation data of trace amounts of hydrogen in Akesu[J]. Inland Earthquake,30(2):162–167 (in Chinese).
张培震,邓起东,张国民,马瑾,甘卫军,闵伟,毛凤英,王琪. 2003. 中国大陆的强震活动与活动地块[J]. 中国科学:D辑,33(增刊1):12–20. Zhang P Z,Deng Q D,Zhang G M,Ma J,Gan W J,Min W,Mao F Y,Wang Q. 2003. Active tectonic blocks and strong earthquakes in the continent of China[J]. Science in China:Series D,33(S1):12–20 (in Chinese).
周晓成,石宏宇,陈超,曾令华,孙凤霞,李静,陈志,吕超甲,黄丹,杜建国. 2017. 汶川MS8.0地震破裂带土壤气中H2浓度时空变化[J]. 地球科学进展,32(8):818–827. doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2017.08.0818 Zhou X C,Shi H Y,Chen C,Zeng L H,Sun F X,Li J,Chen Z,Lü C J,Huang D,Du J G. 2017. Spatial-temporal variations of H2 concentration in soil gas in the seismic fault zone produced by the Wenchuan MS8.0 earthquake[J]. Advances in Earth Science,32(8):818–827 (in Chinese).
Dogan T,Mori T,Tsunomori F,Notsu K. 2007. Soil H2 and CO2 surveys at several active faults in Japan[J]. Pure Appl Geophys,164(12):2449–2463. doi: 10.1007/s00024-007-0277-5
Fang Z,Liu Y W,Yang D X,Guo L S,Zhang L. 2018. Real-time hydrogen mud logging during the Wenchuan earthquake fault scientific drilling project (WFSD),holes 2 and 3 in SW China[J]. Geosci J,22(3):453–464. doi: 10.1007/s12303-017-0068-7
Freund F,Dickinson J T,Cash M. 2002. Hydrogen in rocks:An energy source for deep microbial communities[J]. Astrobiology,2(1):83–92. doi: 10.1089/153110702753621367
Gold T,Soter S. 1980. The deep earth gas hypothesis[J]. Sci Am,242(6):154–161. doi: 10.1038/scientificamerican0680-154
Kameda J,Saruwatari K,Tanaka H,Tsunomori F. 2004. Mechanisms of hydrogen generation during the mechanochemical treatment of biotite within D2O media[J]. Earth Planets Space,56(12):1241–1245. doi: 10.1186/BF03353346
King C Y,Zhang W,Zhang Z C. 2006. Earthquake-induced groundwater and gas changes[J]. Pure Appl Geophys,163(4):633–645. doi: 10.1007/s00024-006-0049-7
Lombardi S,Voltattorni N. 2010. Rn,He and CO2 soil gas geochemistry for the study of active and inactive faults[J]. Appl Geochem,25(8):1206–1220. doi: 10.1016/j.apgeochem.2010.05.006
Ma Y C,Wang G C,Tao Y C. 2018. Hydrological changes induced by distant earthquakes at the Lujiang well in Anhui,China[J]. Pure Appl Geophys,175(7):2459–2474. doi: 10.1007/s00024-017-1710-z
McFadden P D,Cook J G,Forster L M. 1999. Decomposition of gear vibration signals by the generalised S transform[J]. Mech Syst Signal Process,13(5):691–707. doi: 10.1006/mssp.1999.1233
Molchan G M. 1990. Strategies in strong earthquake prediction[J]. Phys Earth Planet Int,61(1/2):84–98. doi: 10.1016/0031-9201(90)90097-H
Pizzino L,Burrato P,Quattrocchi F,Valensise G. 2004. Geochemical signatures of large active faults:The example of the 5 February 1783,Calabrian earthquake (southern Italy)[J]. J Seismol,8(3):363–380. doi: 10.1023/B:JOSE.0000038455.56343.e7
Sato M,McGee K A. 1982. Continuous monitoring of hydrogen on south flank of Mount St. Helens[J]. USGS Professional Paper,1250:209–219.
Sibson R H. 1977. Fault rocks and fault mechanisms[J]. J Geol Soc,133(3):191–213. doi: 10.1144/gsjgs.133.3.0191
Sugisaki R. 1984. Relation between hydrogen emission and seismic activities[J]. Pure Appl Geophy,122(2):175–184.
Wakita H,Nakamura Y,Kita I,Fujii N,Notsu K. 1980. Hydrogen release:New indicator of fault activity[J]. Science,210(4466):188–190. doi: 10.1126/science.210.4466.188
Wang C Y,Chia Y P,Wang P L,Dreger D. 2009. Role of S waves and Love waves in coseismic permeability enhancement[J]. Geophys Res Lett,36(9):L09404.
Wang C Y,Manga M. 2010. Hydrologic responses to earthquakes and a general metric[J]. Geofluids,10(1/2):206–216.
Wang C Y,Manga M,Wang C H,Chen C H. 2012. Transient change in groundwater temperature after earthquakes[J]. Geology,40(2):119–122. doi: 10.1130/G32565.1
Whiticar M J. 1999. Carbon and hydrogen isotope systematic of bacterial formation and oxidation of methane[J]. Chem Geol,161(1/2/3):291–314. doi: 10.1016/S0009-2541(99)00092-3
Zhou X C,Chen Z,Cui Y J. 2016. Environmental impact of CO2,Rn,Hg degassing from the rupture zones produced by Wenchuan MS8.0 earthquake in western Sichuan,China[J]. Environ Geochem Health,38(5):1067–1082. doi: 10.1007/s10653-015-9773-1
-
期刊类型引用(7)
1. 贾东辉，余怀忠，赵彬彬，张涛，刘海洋. 基于加卸载响应比理论的断层氢气异常机理研究. 地震研究. 2025(02): 210-219 . 
百度学术
2. 廖丽霞，周跃勇，邓聪，黄艳丹. 福建地区地震温泉地球化学观测网点勘选方法及指标探索. 地震. 2024(04): 209-224 . 百度学术
3. 方震，黄显良，陶月潮，李伸亮，陶方宇，杨源源，朱厚林，陆栋梁. “霍山窗”地区H_2浓度异常与小震活动关系分析. 地震研究. 2023(02): 237-244 . 百度学术
4. 李营，方震，张晨蕾，李继业，鲍志诚，张翔，刘兆飞，周晓成，陈志，杜建国. 地震流体地球化学短临预测研究进展与展望. 地震地质. 2023(03): 593-621 . 百度学术
5. 蒋雨函，王子思，刘佳琪，梁卉，周启超，高小其. 中国地震断裂带氢气观测研究现状. 地震地质. 2023(03): 622-637 . 百度学术
6. 李继业，胡澜缤，李营，马龙辰，王强，张思萌，李冬妮. 松原M_S5.1地震前断层土壤气H_2、Hg地球化学特征与热红外异常响应研究. 地震工程学报. 2023(04): 933-945 . 百度学术
7. 李继业，胡澜缤，康健，李营，王强，孙强，张雁翔. 松辽盆地主要发震构造土壤氢气地球化学特征. 地震. 2023(01): 152-170 . 百度学术
其他类型引用(0)
计量
- 文章访问数: 311
- HTML全文浏览量: 52
- PDF下载量: 61
- 被引次数: 7
