西秦嶺北緣斷裂帶土壤氣定點(diǎn)觀測(cè)臺(tái)站建設(shè)分析

趙潔 蘇鶴軍 高曙德 楊超 郭赟 孟維斌 王文熙 田潔

摘要：

介紹西秦嶺北緣斷裂帶土壤氣觀測(cè)臺(tái)站的設(shè)計(jì)思路、建設(shè)內(nèi)容以及運(yùn)行情況，并通過(guò)一年來(lái)觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析認(rèn)為，各觀測(cè)臺(tái)站斷層土壤氣體背景值穩(wěn)定，觀測(cè)數(shù)據(jù)合理可靠，且3個(gè)觀測(cè)站同一測(cè)項(xiàng)的變化形態(tài)具有相似性、同步性，并在榆中MS3.6、瑪多MS7.4和門(mén)源MS6.9地震前出現(xiàn)同步異常響應(yīng)，表明西秦嶺北緣斷裂帶土壤氣具有反映區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力變化的潛力。同時(shí)斷層土壤氣定點(diǎn)觀測(cè)臺(tái)站的建設(shè)方案與技術(shù)指標(biāo)為后期組建斷層土壤氣觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)提供借鑒和參考，為進(jìn)一步推廣應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：

西秦嶺北緣斷裂帶; 斷層氣; 連續(xù)觀測(cè); 臺(tái)站建設(shè)

中圖分類(lèi)號(hào)： P315????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?? 文章編號(hào)： 1000-0844（2023）02-0447-10

DOI：10.20000/j.1000-0844.20220408001

Construction of fixed-point observation stations of the soil gas

along the northern margin fault of West Qinling

ZHAO Jie1，2， SU Hejun1，2， GAO Shude1，2， YANG Chao2， GUO Yun3，

MENG Weibin4， WANG Wenxi2， TIAN Jie2

（1. Gansu Earthquake Agency， Lanzhou 730000， Gansu， China;

2. Gansu Lanzhou Geophysics National Observation and Research Station， Lanzhou 730000， Gansu， China;

3. Kangding Seismic Monitoring Center Station， Sichuan Earthquake Agency， Kangding 626299，Sichuan， China;

4. Tianshui Earthquake Agency， Tianshui 741000， Gansu， China）

Abstract：

In this paper， the design idea， construction content， and operation of three soil gas observation stations along the northern margin fault of West Qinling are introduced. Through an analysis of observation data in the past year， the background values of soil gas observed by the stations are considered stable， and the observation data are considered reasonable and reliable. The change patterns of the same measurement item at the three observation stations are similar and synchronous， and synchronous abnormal responses occurred before the Yuzhong MS3.6， Maduo MS7.4， and Menyuan MS6.9 earthquakes. This finding shows that the soil gas along the northern margin of West Qinling potentially reflects the changes in regional tectonic stress. Furthermore， the construction scheme and technical indicators of fixed-point observation stations for fault soil gas provide a reference for establishing a fault soil gas observation network in the study area and lay a good foundation for further promotion and application.

Keywords：

the northern margin fault of West Qinling; fault gas; continuous observation; station construction

0 引言

地下氣體是地殼中最活躍的組分，也是能直接將地下深部信息攜帶至地表的載體。地殼氣體的釋放空間主要集中在洋脊、火山、溫泉及活動(dòng)性構(gòu)造等地殼薄弱部位［1］。利用斷層氣氡、氫、二氧化碳及甲烷等作為研究活動(dòng)構(gòu)造的一種方法，目前已得到地震地質(zhì)界的廣泛重視［2］。通過(guò)多年研究發(fā)現(xiàn)，斷層氣（H2、CO2、Rn）濃度觀測(cè)具有異常幅度大、震前異常時(shí)間短、短臨特征顯著等特點(diǎn)［3］。氡是與巖石受力及裂隙開(kāi)啟最直接的物質(zhì)，氫氣是揭示巖石新鮮破裂程度最直接的氣體，二氧化碳是表征深部物質(zhì)運(yùn)移的指示性氣體［4］，均逐漸應(yīng)用于地震前兆觀測(cè)，并取得了一定的成果［5-7］。西秦嶺北緣斷裂帶位于中國(guó)地震局多年劃定的年度地震危險(xiǎn)監(jiān)視區(qū)，加強(qiáng)該斷裂的前兆監(jiān)測(cè)對(duì)提升該危險(xiǎn)區(qū)震情跟蹤能力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，近年來(lái)引起中國(guó)地震局和甘肅省地震局的高度重視，并基于本區(qū)域前人開(kāi)展了斷層氣相關(guān)研究及構(gòu)造地球化學(xué)流動(dòng)測(cè)量試驗(yàn)研究［8-10］，2020年底在西秦嶺北緣斷裂帶（天水段）選擇適宜場(chǎng)地新建3個(gè)連續(xù)觀測(cè)站（表1），擬探索適合本地區(qū)連續(xù)觀測(cè)站建設(shè)的技術(shù)要求，而開(kāi)展的斷層土壤氣等地球物理場(chǎng)的觀測(cè)可為甘肅東南部震情跟蹤提供可靠的數(shù)據(jù)支持。本文詳細(xì)介紹了從設(shè)計(jì)思路、場(chǎng)地勘選以及產(chǎn)出數(shù)據(jù)的質(zhì)量分析等整個(gè)建設(shè)和評(píng)價(jià)過(guò)程，總結(jié)了建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和觀測(cè)技術(shù)方法，為技術(shù)推廣應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 西秦嶺北緣斷裂帶東段構(gòu)造背景

西秦嶺北緣斷裂帶東段位于甘肅東南部，地處秦嶺緯向構(gòu)造帶中段，渭河斷裂的南緣，屬地震頻發(fā)區(qū)，其地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜。區(qū)內(nèi)深大斷裂縱橫，是多個(gè)深大斷裂呈“X”形交匯的咽喉之地［11］。東南部的武都山字型構(gòu)造體系前弧和東翼橫跨本區(qū)，同時(shí)北西向隴西系內(nèi)旋褶帶末端由北偏西方向插入?yún)^(qū)內(nèi)。各斷裂相互交接復(fù)合，形成了極其復(fù)雜的構(gòu)造圖形（圖1）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有文獻(xiàn)記載以來(lái)沿西秦嶺北緣斷裂帶就發(fā)生過(guò)6級(jí)以上地震9次之多［12-13］。斷裂附近的天水地區(qū)曾發(fā)生過(guò)1654年8級(jí)大地震［14］。2020年底新建的3個(gè)連續(xù)斷層土壤氣觀測(cè)站中，毛集點(diǎn)位于西秦嶺北緣斷裂秀峰山北緣段，為全新世活動(dòng)斷裂，活動(dòng)性質(zhì)兼具左旋走滑和逆斷，最新一次活動(dòng)距今約1 200年;馬窯點(diǎn)位于西秦嶺北緣斷裂鳳凰山段，為全新世活動(dòng)斷裂，活動(dòng)性質(zhì)以左旋走滑為主，有人認(rèn)為734年天水71/2級(jí)地震就發(fā)生在該段;原家莊點(diǎn)位于西秦嶺北緣斷裂武山—天水段，為全新世活動(dòng)斷裂，活動(dòng)性質(zhì)以左旋走滑為主。

2 場(chǎng)地勘選

2.1 觀測(cè)場(chǎng)地勘選

前期構(gòu)造地球化學(xué)流動(dòng)觀測(cè)研究結(jié)果表明，在中國(guó)西部干旱少雨多震地區(qū)，斷層氣觀測(cè)具有較好的地震短臨跟蹤監(jiān)測(cè)前景［15］。通過(guò)2018、2019年不同季節(jié)跨斷層土壤氣測(cè)量及結(jié)果分析，并綜合調(diào)查地震地質(zhì)背景、氣體觀測(cè)基礎(chǔ)及交通條件等因素，在西秦嶺北緣斷裂天水段初步確定了麥積區(qū)毛集村、秦州區(qū)馬窯村及甘谷原家莊3個(gè)斷層氣觀測(cè)場(chǎng)地，并進(jìn)行了固定點(diǎn)位的堪選（圖2）。

毛集場(chǎng)地位于西秦嶺北緣斷裂天水段東南端的秀峰山北緣斷裂上，斷層南側(cè)基巖為震旦紀(jì)秦嶺巖群，以斜長(zhǎng)角閃巖、片麻巖、大理巖、白云巖、黑云石英片巖、石英片巖、角閃片巖及混合質(zhì)片麻巖為主，北側(cè)為新近系紅色砂巖、黏土巖及灰綠色泥巖。馬窯場(chǎng)地位于西秦嶺北緣斷裂天水段最西端的鳳凰山分支斷裂上，斷層帶附近出露地層為第三系甘肅群，發(fā)育黃、紅、灰色為主的泥巖、砂質(zhì)泥巖及砂礫巖夾泥灰?guī)r。原家莊場(chǎng)地位于西秦嶺北緣斷裂武山—天水段的中西部，斷裂帶附近發(fā)育的地層巖性主要有兩種：一是白堊系麥積山組，以紫紅色含礫砂巖、砂礫巖夾細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主;二是少量發(fā)育震旦紀(jì)秦嶺巖群，以斜長(zhǎng)角閃巖、片麻巖、大理巖、白云巖、黑云石英片巖、石英片巖、角閃片巖及混合質(zhì)片麻巖為主。毛集、馬窯和原家莊觀測(cè)孔深度均為4 m，所處的斷裂帶土壤層均屬于第四紀(jì)更新世（Q）松散堆積物形成的地層。

2.2 觀測(cè)點(diǎn)勘選

根據(jù)斷層氣觀測(cè)技術(shù)特點(diǎn)及參考《痕量氫觀測(cè)技術(shù)規(guī)范（試行）》要求范雪芳．痕量氫觀測(cè)技術(shù)規(guī)范（試行稿）.2016.，在固定臺(tái)勘選時(shí)注重以下幾條基本原則：一是確保構(gòu)造位置精確性，二是兼顧測(cè)量環(huán)境的抗干擾性，以確保測(cè)量新鮮氣體［16］。為此需綜合考慮構(gòu)造地質(zhì)、水文地質(zhì)、覆蓋層厚度和土壤類(lèi)型以及人類(lèi)活動(dòng)等多種可能因素，并逐一擬定了應(yīng)對(duì)方案。

（1） 確保構(gòu)造位的精確性

根據(jù)現(xiàn)有構(gòu)造地質(zhì)研究的成果，重點(diǎn)考慮已有的探槽或詳細(xì)剖面資料的位置，這為斷裂精確位置的確定提供重要的基礎(chǔ)資料。在此基礎(chǔ)上，利用地球化學(xué)隱伏斷層探測(cè)手段進(jìn)行斷面位置核實(shí)，在垂直斷裂帶上布置測(cè)線進(jìn)行多組分氣體測(cè)量，點(diǎn)距約為10 m，并對(duì)高值點(diǎn)進(jìn)行加密或復(fù)測(cè)，加密點(diǎn)距從5 m到2 m最后再到1 m逐步細(xì)化。土壤氣體采用直接采氣方式，打孔采取地下某一深度的氣體進(jìn)行分析。測(cè)量過(guò)程中，首先在測(cè)點(diǎn)處打孔，孔徑為3 cm、深度約為80 cm;然后將螺旋取樣器（采樣桿中空，內(nèi)裝有襯管）置于孔內(nèi)，封住孔口;最后連接儀器開(kāi)始取樣、測(cè)量（圖3）。為避免氣象因素影響土壤氣濃度測(cè)量結(jié)果，每條測(cè)線均在1天內(nèi)完成［17］。土壤氣中的CO2濃度使用GXH-3010型便攜式紅外線二氧化碳分析儀野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，其檢出限為10×10-6，測(cè)量誤差小于1％；Rn濃度使用GenitronAlphaGUARD P2000測(cè)氡儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，每個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量時(shí)間為10 min，檢出限為10 Bq/m3，誤差小于10%。H2濃度使用ATG-300H快速便攜式測(cè)氫儀現(xiàn)場(chǎng)抽氣測(cè)量，儀器測(cè)量的最大濃度值作為每個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量值，檢出限為0.05×10-6，測(cè)量誤差小于1％。

（2） 確保測(cè)量環(huán)境的抗干擾性

為避免環(huán)境的干擾，特別要注意避開(kāi)降水的影響，并根據(jù)斷層氣孔的深度（設(shè)計(jì)為4 m）選擇的觀測(cè)站建設(shè)位置要高于周?chē)匀凰疁?、低洼易積水的位置8 m以上的高坡和小的山脊位置，測(cè)點(diǎn)最好位于基巖地區(qū)，而且基巖上面的覆蓋層最好大于觀測(cè)孔的深度［18］。覆蓋土壤層為透氣較好的砂礫或者砂土層比較好，測(cè)點(diǎn)盡可能選在斷層破碎帶上［19］。

2.3 勘測(cè)結(jié)果與觀測(cè)位置確定

斷裂帶土壤氣多組分異常的一致性是構(gòu)造地球化學(xué)方法進(jìn)行隱伏斷層探測(cè)的重要依據(jù)，同時(shí)考慮不同組分異常曲線形態(tài)、物理化學(xué)特征，結(jié)合地貌特征及探槽等地質(zhì)資料進(jìn)行詳細(xì)鑒別確認(rèn)。

2.3.1 天水市麥積區(qū)花牛鎮(zhèn)毛集村

該剖面位于西秦嶺次級(jí)斷裂，測(cè)線方向近北向南。圖4是該剖面斷層氣濃度曲線圖。由圖可知：各組分的兩期測(cè)量數(shù)據(jù)曲線形態(tài)基本一致，其中CO2和H2的峰值特征同步［圖4（a）～（c）］，并與地貌特征相吻合［圖4（d）］，綜合考慮建設(shè)環(huán)境等因素后擬定在測(cè)距60 m處修建固定觀測(cè)室。圖4（a）～（c）中實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)有兩組，其中紅色曲線為2018年12月測(cè)量數(shù)據(jù)，黑色曲線為2019年5月測(cè)量數(shù)據(jù)，每個(gè)點(diǎn)均在地表打孔直接取氣測(cè)量，測(cè)線長(zhǎng)度為100 m，點(diǎn)距為10 m。

2.3.2 天水市秦州區(qū)中梁鎮(zhèn)馬窯村

該剖面位于鳳凰山斷裂，測(cè)線方向近北向南。圖5是該剖面斷層氣濃度曲線圖。由圖［圖5（a）～（c）］可知H2、Rn和CO2濃度曲線形態(tài)一致，均自第5點(diǎn)開(kāi)始變大，與地貌特征相吻合［圖5（d）］，綜合考慮建設(shè)環(huán)境等因素后擬定在測(cè)距50 m處修建觀測(cè)室。

2.3.3 天水市甘谷縣磐安鎮(zhèn)原家莊

該剖面位于西秦嶺斷裂，測(cè)線方向近南北向。圖6是該剖面斷層氣濃度曲線圖。由圖可知：H2、Rn和CO2濃度曲線形態(tài)一致，均在點(diǎn)6之后變?yōu)楦咧担蹐D6（a）～（c），圖中點(diǎn)7為點(diǎn)6相距4 m的加密點(diǎn)］，其中測(cè)點(diǎn)4～5對(duì)應(yīng)于斷裂上盤(pán)位置，均可供參考選址，而測(cè)點(diǎn)6不能排除環(huán)境干擾因素（集水區(qū)域）。綜合以上考慮，擬定在測(cè)距40 m處建固定觀測(cè)室。

以上3個(gè)點(diǎn)的勘選結(jié)果表明，臺(tái)站選址時(shí)，盡可能考慮在斷層或斷裂破碎帶上進(jìn)行測(cè)量，其高值與斷裂上盤(pán)位置相吻合。為了避免環(huán)境因素的干擾，點(diǎn)位應(yīng)選在土壤氣濃度較高、地下水位埋深大、人為干擾小、易于施工且便于維護(hù)的位置，同時(shí)也要避開(kāi)耕地和房屋等不適合觀測(cè)的地方，還需要考慮鉆孔施工條件、觀測(cè)站管理與運(yùn)行等因素。

3 觀測(cè)臺(tái)站建設(shè)

根據(jù)前面勘選工作過(guò)程可知，斷層氣固定觀測(cè)臺(tái)站分別位于西秦嶺北緣斷裂帶的不同次級(jí)斷裂上，其斷層性質(zhì)基本一致，區(qū)域地貌和水文地質(zhì)條件相似，因此，選擇相同結(jié)構(gòu)觀測(cè)孔有利于對(duì)比分析不同觀測(cè)點(diǎn)對(duì)斷層不同段活動(dòng)的響應(yīng)程度。每個(gè)斷層氣固定觀測(cè)站由觀測(cè)井孔、觀測(cè)室和機(jī)柜等部分組成。

3.1 觀測(cè)孔建設(shè)

觀測(cè)孔選用花管集氣方式進(jìn)行固定觀測(cè)。集氣裝置采用四氟乙烯材質(zhì)，目的是減少對(duì)氫氣的吸附［圖7（a）］。觀測(cè)孔由人工開(kāi)挖。開(kāi)挖3個(gè)裸孔，2孔相距30 cm;裸孔直徑80 cm，每個(gè)孔底部放置一根直徑為11 cm、長(zhǎng)1 m的集氣花管，在花管中央植入兩個(gè)多孔原位采氣模塊，在其頂連接耐腐蝕無(wú)損耗專(zhuān)用導(dǎo)氣管，花管變徑后在上面連接直徑為5 cm、長(zhǎng)1.5 mPPR保護(hù)管，每根花管上面打有若干集氣小孔［圖7（b）］。在建設(shè)時(shí)預(yù)留2個(gè)導(dǎo)氣管可作為今后增加觀測(cè)項(xiàng)目或者對(duì)比觀測(cè)等工作使用［圖7（b）］。同時(shí)，為避免觀測(cè)點(diǎn)受外界溫度的影響，宜在保護(hù)管上套長(zhǎng)度不小于150 cm的隔熱保溫棉套，防止冷熱空氣對(duì)導(dǎo)氣管內(nèi)氣體濃度的干擾。

因流動(dòng)測(cè)量受到的干擾因素較多，特別是采氣量較難滿(mǎn)足不同組分觀測(cè)儀器的氣量需求、采氣深度較淺且容易受大氣干擾。為了盡可能減少干擾因素，提高監(jiān)測(cè)質(zhì)量，根據(jù)天水地區(qū)氣溫及環(huán)境情況資料分析，該地區(qū)凍土層一般0.7～1 m，年氣溫在-20～35 ℃，年平均降雨量為500 mm，地下水位較淺，所以土壤氣觀測(cè)孔深度應(yīng)在4 m左右［圖8（a）］。孔內(nèi)地溫相對(duì)恒定，土壤氣不受溫度影響。在距離地面3 m的地方用三層不降解塑料隔離膜與下部的集氣管和鵝卵石分離，使集氣管完全處在一個(gè)密閉空間內(nèi)，更利于收集氣體。增加隔離膜還能防止地表水往下滲漏，避免了氣體受降雨等影響的問(wèn)題。另外，集氣裝置只與直徑為5 cm PPR導(dǎo)氣管接通，起到封堵下部氣體與地表大氣交換的作用。在地下3 m埋設(shè)直徑為11 cm的集氣裝置，周?chē)?～7 cm的鵝卵石填充，使深部斷層氣體暢通交換，并敷設(shè)地溫探頭。井孔結(jié)構(gòu)與建設(shè)材料等如圖7（c）所示。由于新建測(cè)點(diǎn)固定，氣量可以滿(mǎn)足各儀器的測(cè)量需求。

3.2 觀測(cè)室建設(shè)

觀測(cè)室盡量選在村莊附近，便于架設(shè)通訊和接入農(nóng)電，還要方便看護(hù)。建筑面積6.25 m2，為框架結(jié)構(gòu)，室內(nèi)乳膠漆粉刷，外墻真石漆噴涂，觀測(cè)室綜合布線及外觀亮化，設(shè)置儀器標(biāo)識(shí)標(biāo)牌，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)要求［圖8（b）］。室內(nèi)架設(shè)32U機(jī)柜一臺(tái)，機(jī)柜內(nèi)安裝鄭州晶微電子科技有限公司DDL-1氣氡儀、杭州超距ATG-C600二氧化碳在線分析儀、ATG-6118H痕量氫在線自動(dòng)分析儀、ATG-CH4甲烷在線分析儀和北京中科光大研發(fā)生產(chǎn)的地溫計(jì)觀測(cè)儀器［圖8（c）］。市電主要依靠農(nóng)村用電供電，配備UPS不間斷電源，可靠性有所保障。通訊主要用于遠(yuǎn)程監(jiān)控，為便觀測(cè)資料的收取，采用MSTP光纖傳輸方式（6 M，該方式可保證數(shù)據(jù)傳輸安全可靠），能夠完全滿(mǎn)足連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。安裝一個(gè)專(zhuān)用避雷配電箱，可通過(guò)儀器與外線路相連接，防止儀器遭受雷擊。臺(tái)站實(shí)行無(wú)人值守，有人看護(hù)模式。

3.3 觀測(cè)儀器

斷層氣固定點(diǎn)臺(tái)站使用的儀器設(shè)備都是國(guó)內(nèi)公司研制生產(chǎn)，包括鄭州晶微DDL-1氣氡儀、杭州超距ATG-6118H衡量氫在線分析儀、ATG-C600二氧化碳在線分析儀、ATG-CH4甲烷在線分析儀和北京中科光大高精度ZKGD3000-T地溫儀（表2）。以上儀器設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)滿(mǎn)足臺(tái)站建設(shè)的設(shè)計(jì)要求。

4 運(yùn)行情況

西秦嶺北緣斷裂帶斷層土壤氣定點(diǎn)臺(tái)站于2020年12月底進(jìn)行儀器現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試，并于2021年1月開(kāi)始運(yùn)行。每個(gè)臺(tái)站共安裝埋設(shè)18套花管集氣裝置［圖7（a）］，架設(shè)14臺(tái)儀器。通過(guò)一年的連續(xù)觀測(cè)狀態(tài)評(píng)估及數(shù)據(jù)分析表明：各儀器運(yùn)行正常，觀測(cè)數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定、連續(xù)、可靠，未出現(xiàn)因儀器故障引起的觀測(cè)異常情況，滿(mǎn)足地震前兆數(shù)據(jù)觀測(cè)要求。

本文選取2021年1月—2022年3月3個(gè)測(cè)站所有測(cè)項(xiàng)較為穩(wěn)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，可以看出觀測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化清晰，如圖9所示，3個(gè)觀測(cè)站CO2濃度變化曲線變化趨勢(shì)基本相似，呈“夏高冬低”的正常年變規(guī)律［圖9（a）～（c）］。3個(gè)觀測(cè)站Rn濃度變化曲線均呈現(xiàn)顯著的周期性波動(dòng)變化［圖9（d）～（f）］，自11月1日開(kāi)始出現(xiàn)同步大幅度升高現(xiàn)象，并于11月7日分別達(dá)到最高值28.0 Bg/L、28.9 Bg/L和19.9 Bg/L，其變化幅度分別為180%、189%和121%，之后略有下降，61天后發(fā)生門(mén)源MS6.9地震，震后測(cè)值逐漸恢復(fù)正常，其異常特征基本表現(xiàn)為“低值―加速上升―下降”規(guī)律［圖9（d）～（f）］;3個(gè)觀測(cè)站H2濃度變化曲線均呈脈沖式變化［圖9（g）～（i）］，且變化幅度十分穩(wěn)定，約為0.05×10-6。但在2021年1月13日14時(shí)，毛集觀測(cè)站H2測(cè)值出現(xiàn)異常，變化量達(dá)0.2×10-6，變化率較背景值（0.15×10-6）高出146%［圖9（h）、（l）］;同一時(shí)段1月14日6時(shí)原家莊H2測(cè)值變化0.05×10-6，變化率較背景值（0.15×10-6）高出33%［圖9（i）、（m）］;經(jīng)調(diào)查已排除人為活動(dòng)、建筑施工、環(huán)境干擾及降雨等氣象因素影響，同時(shí)發(fā)現(xiàn)毛集和袁家莊觀測(cè)站的H2濃度異常與1月14日17時(shí)甘肅榆中MS3.6地震具有良好的時(shí)間響應(yīng)關(guān)系，突跳持續(xù)時(shí)間分別為11 h和22 h。由于觀測(cè)時(shí)間較短，積累資料有限，暫且不能確定這次變化與榆中3.6級(jí)地震有關(guān)，但這兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的變化以及地震事件是客觀存在的，這對(duì)我們后續(xù)分析觀測(cè)資料提供了更多的思考，即當(dāng)有兩個(gè)及以上觀測(cè)站的觀測(cè)資料發(fā)生同步變化時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮是否為地震前兆信息，這對(duì)短臨預(yù)測(cè)具有重要意義;馬窯觀測(cè)站與毛集觀測(cè)站CH4濃度變化曲線形態(tài)基本相似［圖9（j）、（k）］，1—5月處于緩慢上升趨勢(shì)，4月25日至5月10日數(shù)據(jù)缺測(cè)是交流農(nóng)電停電造成，后續(xù)數(shù)據(jù)變化較為平穩(wěn)，同時(shí)觀察到CH4濃度變化存在0.01%的隨機(jī)突跳臺(tái)階，但并不影響CH4濃度的趨勢(shì)變化［圖9（j）］。但在2021年5月11日12時(shí)，毛集CH4濃度開(kāi)始加速上升，17時(shí)達(dá)到最高值0.17%，與背景值（0.07%）相比變幅達(dá)142%［圖9（k）］。測(cè)值在下降過(guò)程中于5月22日發(fā)生了青?，敹郙S7.4地震，震后測(cè)值變化基本恢復(fù)，異常時(shí)間11天。由于觀測(cè)時(shí)間較短，積累資料有限，暫且不能確定這次變化與瑪多7.4級(jí)地震有關(guān)，同時(shí)也不能排除這次變化是受交流供電影響的可能性，但這個(gè)測(cè)點(diǎn)的變化以及地震事件是客觀存在的，這對(duì)我們后續(xù)分析觀測(cè)資料提供了更多的思考。

綜上所述，雖然3個(gè)觀測(cè)站分布在西秦嶺北緣斷裂帶的不同次級(jí)斷層上，最遠(yuǎn)相距約70 km，且各測(cè)項(xiàng)背景值也存在差異，但同一測(cè)項(xiàng)濃度變化形態(tài)較為相似，且異常出現(xiàn)的同步性良好，一方面表明觀測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定、合理、可靠，另一方面表明位于該斷裂帶上的不同觀測(cè)站，其觀測(cè)到的斷層氣體化學(xué)組分變化可能受控于同一構(gòu)造應(yīng)力應(yīng)變［20］，其中具體的物理機(jī)制將在后續(xù)數(shù)據(jù)分析中進(jìn)一步研究。

5 結(jié)論與建議

通過(guò)以上對(duì)西秦嶺北緣斷裂帶斷層土壤氣定點(diǎn)觀測(cè)臺(tái)站選址、建設(shè)及運(yùn)行過(guò)程的跟蹤分析，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1） 斷層土壤氣固定臺(tái)連續(xù)觀測(cè)是一個(gè)新的前兆監(jiān)測(cè)手段，在全國(guó)多地正進(jìn)行試驗(yàn)性建設(shè)研究，但目前還沒(méi)有一個(gè)完整的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)范，西秦嶺北緣斷裂帶土壤氣固定臺(tái)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)為今后該手段建設(shè)規(guī)范的形成及其推廣應(yīng)用提供了寶貴的基礎(chǔ)資料。

（2） 通過(guò)3個(gè)觀測(cè)站一年的連續(xù)運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析，各測(cè)項(xiàng)背景值較為穩(wěn)定，同一測(cè)項(xiàng)濃度變化形態(tài)具有相似性、同步性，表明觀測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠、合理。

（3） 通過(guò)相關(guān)震例分析，3個(gè)測(cè)站的衡量氫、氡和甲烷在榆中MS3.6、瑪多MS7.4和門(mén)源MS6.9地震前出現(xiàn)同步異?，F(xiàn)象，表明西秦嶺北緣斷裂帶土壤氣固定臺(tái)具有監(jiān)測(cè)區(qū)域應(yīng)力變化的潛力，可作為綜合分析和研判震情趨勢(shì)的重要手段，為加強(qiáng)我省震情監(jiān)視跟蹤和防震減災(zāi)能力提供技術(shù)支撐。

致謝：應(yīng)急管理部國(guó)家自然災(zāi)害防治研究院劉耀煒研究員和高小其研究員在建設(shè)初期給予中肯的建議和意見(jiàn)，高小其研究員無(wú)償捐助甲烷儀器，山西省地震局范雪芳高級(jí)工程師、蘭州巖土地震研究所王愛(ài)國(guó)研究員、張波副研究員在建設(shè)時(shí)給予指導(dǎo)和幫助，甘肅地震臺(tái)王小娟高級(jí)工程師等參加了前期的勘選工作，在此一并表示衷心感謝。

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