2014年金寨3.4級(jí)震群前廬江水氡高值異常成因初步分析

李玲利方 震李軍輝孫盼盼汪世仙王 俊鄭海剛何 康安徽省地震局，合肥 230031廬江地震臺(tái)，安徽廬江 231511

2014年金寨3.4級(jí)震群前廬江水氡高值異常成因初步分析

李玲利1）方 震1）李軍輝1）孫盼盼1）汪世仙2）王 俊1）鄭海剛1）何 康1）
1）安徽省地震局，合肥 230031
2）廬江地震臺(tái)，安徽廬江 231511

在地震前兆現(xiàn)象的震例總結(jié)和研究中，地下氣體中氡異常的觀測(cè)預(yù)報(bào)效能一直受到研究界的廣泛關(guān)注。安徽廬江水氡正常情況下變化平穩(wěn)。2014年8月起，安徽金寨地區(qū)發(fā)生震群活動(dòng)，期間廬江水氡快速升高， 10月26日金寨主震3.4級(jí)地震后恢復(fù)正常。地震震中位于皖西NWW向的青山—曉天斷裂附近，向東展布方向與NWW向金寨—東湯池?cái)嗔呀粎R在廬江地區(qū)。廬江水氡的高值異常是否與構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)，從地球化學(xué)角度對(duì)廬江水氡異常成因進(jìn)行初步分析。

對(duì)廬江觀測(cè)井、附近民用井、水庫等水體樣本進(jìn)行了離子組分檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：觀測(cè)井與民用井水為氯化物型水或硫酸型水，反映了地下水的補(bǔ)給過程中溶濾作用較強(qiáng)；而觀測(cè)井中濃度較高，反映了地下水的循環(huán)深度或滯留時(shí)間或補(bǔ)給路徑相對(duì)較大等特點(diǎn)。針對(duì)水氡高值變化，采集了異常前后兩組水樣進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)水樣中Na+、K+及部分重金屬離子含量出現(xiàn)變化，其中Na+在異常期間增多；K+、Mg2+濃度減少，且變化幅度較大；Mn2+、Cu2+也出現(xiàn)了顯著變化。引用Craig（1961）大氣降水線，利用氫氧同位素組成分析觀測(cè)井、附近民用井、水庫等3個(gè)水樣與大氣降雨的關(guān)系。結(jié)果顯示觀測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)偏離大氣降水線，說明不完全為大氣成因水。從皖南水井的水樣三角圖上可知，廬江觀測(cè)井水落在分界線之上，位于Mg端元附近，表現(xiàn)為“部分平衡水”狀態(tài)，表明水巖之間溶解程度較深。

為進(jìn)一步探討氡值的高值異常變化成因及廬江地區(qū)氡氣來源及遷移方式，開展了土壤氣氡的測(cè)量工作。前期在郯廬斷裂附近柯坦測(cè)點(diǎn)、金寨—東湯池?cái)嗔迅浇娌铚y(cè)點(diǎn)開展了初期測(cè)量，金寨地震后開展了復(fù)測(cè)工作，共獲得了5期跨斷層氡值變化曲線。從舒茶測(cè)點(diǎn)的結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，氡的高值點(diǎn)臨近金寨—東湯池?cái)嗔?，氡值在金寨地震前后達(dá)到較高值。大量實(shí)驗(yàn)研究認(rèn)為，氡異常的形成機(jī)理及其濃度變化可能與地震之間存在聯(lián)系，巖石壓裂過程隨著應(yīng)力的積累和微裂隙的增加，氡氣會(huì)發(fā)生明顯的變化。金寨震群持續(xù)活躍2個(gè)多月，震源深度約3～4 km，且地震時(shí)伴有較為明顯的地聲，為該區(qū)域較少見的地殼淺層構(gòu)造活動(dòng)。震中所處的青山—曉天斷裂、梅山—龍河口斷裂以及金寨—東湯池?cái)嗔丫鶠镹WW向的平行斷層，往東延展匯聚在廬江地區(qū)。該區(qū)斷裂構(gòu)造復(fù)雜，金寨—東湯池?cái)嗔褞?nèi)巖石普遍破裂巖化、糜棱巖化，揉皺強(qiáng)烈。衛(wèi)片線性特征醒目，沿?cái)嗔研≌痤l繁，往東延展至廬江地區(qū)，舒茶氡的高值變化與廬江氡的異常在時(shí)間上較為吻合，說明廬江地區(qū)氡的運(yùn)移可能存在較為便利的通道。

廬江觀測(cè)井水質(zhì)及同位素分析認(rèn)為該井地下水水-巖溶解程度較強(qiáng)，反映了循環(huán)深度較深或滯留時(shí)間較長(zhǎng)或流經(jīng)路徑較遠(yuǎn)。地震前后水離子組分出現(xiàn)變化，相關(guān)斷層氣土壤氡的濃度也在顯著增多，其作為地震前兆現(xiàn)象一種可能的解釋為區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)造成巖石裂隙，隨著巖石表面積的增加，氡濃度也在增加，地震活動(dòng)可能是引起廬江氡短期異常的因素之一。作為前兆異常的探索，盡管廬江水氡的異常與金寨震群似乎存在某種緊密聯(lián)系，但既有的關(guān)于氡異常的理論實(shí)驗(yàn)與實(shí)際觀測(cè)仍存在難點(diǎn)，比如廬江水氡的高值異常與地震并非一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，仍需要進(jìn)一步認(rèn)識(shí)廬江氡氣是否來自于觀測(cè)點(diǎn)附近的震源區(qū)，或者是否是構(gòu)造因素真正促進(jìn)了氣體從它們的氣源巖石中釋放出來。