汶川地震断裂带汞的地球化学特征

发布时间：2017-03-26 12:14

  本文关键词：汶川地震断裂带汞的地球化学特征，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：2008年5月12日,我国四川省汶川发生了Ms 8.0级特大地震,造成了巨大的人员伤亡和财产损失。汶川Ms 8.0级地震后,在汶川地震断裂带上快速开展了汶川地震断裂带科学钻探工程(简称WFSD),用于研究此次地震的一系列科学问题。汞元素作为地震地下流体研究中的一项重要手段,被用来研究断裂活动和地震孕育前兆过程。在我国地震地下流体监测中,汞观测台网一直占据着重要的地位。通过WFSD,开展汶川地震断裂带地下和地表汞及其同位素研究工作,分析大震后断裂带汞及其同位素的地球化学特征,探讨汞及其同位素在研究流体对汶川地震响应中的作用,其结果对深入研究流体在汶川地震过程中的作用具有重要意义。本文分析了大地震后映秀—北川断裂带WFSD-1孔汞及其同位素和地表破裂带汞元素的地球化学特征。研究结果表明,汶川地震同震破碎带上出现的高汞含量异常带,与断裂带渗透率增大和深部热液流体上涌有一定的关系。总汞含量分布特征反映映秀—北川断裂带同震破碎带的非对称性特征。不同岩性中汞的同位素具有不同的质量分馏和非质量分馏特征,断裂带中高温流体活动影响了断层泥中汞同位素分馏,这一特征反映出深部流体对地震的响应和作用。汶川地震地表破裂带虹口八角庙段断层岩中存在汞异常现象,断层泥较断层角砾岩和基岩更容易富集汞。断层泥中汞的高富集系数,反映出地下有直接的汞排放源。黑色断层泥含汞量高的特征,揭示出虹口地表破裂带为有机物和粘土矿物高富集带。同时依据汶川地震断裂带地下深处和地表汞的运移和富集特征,本文提出了断裂带汞的运移过程模型。地震打开了断裂通道,促使地下渗透性增加,致断层深部流体上涌,而汞是断裂深部流体的携带物。本文的研究结果表明了汞元素能够指示汶川地震同震破碎带的结构特征、汞同位素分馏能反映出地震过程中的高温流体活动、汞元素在断裂带的运移和富集过程,以及揭示出龙门山断裂带的映秀—北川地段存在深部流体活动现象。汞及其同位素能作为一种重要手段研究流体对地震的响应。本文研究结果丰富了汞在地震监测预测中的研究内容,同时为分析大震过程提供深部流体活动行为的地球化学依据,对今后汞的地震监测预测方法研究也具有一定的参考价值。
【关键词】：汞 汞同位素 流体活动 汶川8.0级地震 同震破碎带 汶川地震断裂带科学钻探
【学位授予单位】：中国地震局地球物理研究所
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P315;P595
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 引言12-18
• 0.1 选题目的与研究意义12-13
• 0.2 研究目标与内容13-14
• 0.2.1 研究目标13
• 0.2.2 论文内容13-14
• 0.3 关键科学问题、特色与创新处14-15
• 0.3.1 拟解决的关键科学问题14
• 0.3.2 研究特色与创新之处14-15
• 0.4 研究方法与技术路线15-17
• 0.4.1 研究方法15-16
• 0.4.2 技术路线16-17
• 0.5 作量17-18
• 第一章 研究区域概况18-28
• 1.1 汶川地震概况18-19
• 1.2 汶川地震成因19-21
• 1.3 汶川地震断裂带科学钻探21-24
• 1.3.1 WFSD项目情况21-22
• 1.3.2 WFSD-1构造特征22-24
• 1.4 八角庙地表破裂带24
• 1.5 WFSD研究新进展24-26
• 1.6 小结26-28
• 第二章 流体活动与地震28-38
• 2.1 水文变化与地震28-32
• 2.1.1 水位28-29
• 2.1.2 水温29
• 2.1.3 水化学组分29-30
• 2.1.4 环境同位素30-32
• 2.2 气体变化与地震32-35
• 2.2.1 Rn32-33
• 2.2.2 He33-34
• 2.2.3 H_234
• 2.2.4 CO_234-35
• 2.2.5 汶川地震的气体变化35
• 2.3 小结35-38
• 第三章 断裂带中汞的地球化学特征研究进展38-46
• 3.1 汞的观测技术38
• 3.2 断裂带中的汞38-40
• 3.2.1 深部断裂带岩石中的汞39
• 3.2.2 地表断裂带土壤气中的汞39
• 3.2.3 地下水中的汞39-40
• 3.3 汞同位素及其在断裂带中的特征40-42
• 3.3.1 汞同位素及其研究进展40-42
• 3.3.2 断裂带中汞的同位素分馏42
• 3.4 汞的应用42-44
• 3.4.1 活断层探测42-43
• 3.4.2 地震前兆43-44
• 3.5 小结44-46
• 第四章 断裂带深部汞及其同位素地球化学特征46-64
• 4.1 岩芯和随钻流体中的汞46-53
• 4.1.1 样品采集与测试46-47
• 4.1.2 汞测试结果47-49
• 4.1.3 汞揭示的同震破碎带非对称性特征49-53
• 4.2 岩芯汞同位素53-59
• 4.2.1 样品与分析方法53-54
• 4.2.2 汞同位素组成的差异性54-58
• 4.2.3 汞同位素分馏与深部流体活动58-59
• 4.3 岩芯总汞、汞同位素及薄片显微综合分析59-61
• 4.4 小结61-64
• 第五章 地表破裂带汞的地球化学特征64-74
• 5.1 材料与方法64-65
• 5.1.1 样品采集与准备64-65
• 5.1.2 样品分析65
• 5.1.2.1 总汞(THg)65
• 5.1.2.2 总有机碳(TOC)和δ~(13)C65
• 5.1.2.3 Mn、Fe和Ti元素65
• 5.2 结果65-67
• 5.2.1 THg含量65-66
• 5.2.2 TOC和δ~(13)C66-67
• 5.3 机理与讨论67-71
• 5.3.1 断层岩汞的来源67-69
• 5.3.2 影响汞富集的因素69-70
• 5.3.3 汞揭示的地震地表过程中的流体作用70-71
• 5.4 映秀—北川断裂带汞的运移与富集过程71-73
• 5.5 小结73-74
• 第六章 总结74-78
• 6.1 结论74-75
• 6.2 存在的问题75-76
• 6.3 下一步的工作计划76-78
• 参考文献78-94
• 作者简历与研究成果94-96
• 致谢96-97

【参考文献】

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