氣汞的第一個同震效應(yīng)記錄

車用太 楊麗 何鑭 魚金子

1）中國地震局地質(zhì)研究所，北京市朝陽區(qū)華嚴(yán)里甲1號 100029

2）云南省地震局，昆明 650224

3）杭州超距科技有限公司，杭州 310030

地震前兆觀測的監(jiān)測效能，一般可從4個方面進(jìn)行評估。首先，無疑是地震前兆的監(jiān)測能力，看發(fā)生在一定范圍內(nèi)的一些破壞性地震之前能否記錄到與地震活動有關(guān)的異常信息，其次是看能否記錄到地球固體潮的變化，再次是看能否記錄到同震效應(yīng)，最后是看信噪比大小。由于近10多年來，全球連發(fā)MS≥7.0強(qiáng)震，國內(nèi)外都十分關(guān)注同震效應(yīng)的研究，從中探索與間接地評估前兆監(jiān)測效能。在我國近50年的地震地下流體觀測中，井水位與水溫觀測記錄到了大量同震效應(yīng)，據(jù)2008年5月12日四川汶川MS8.0地震的統(tǒng)計，194口井水位與132口井水溫觀測記錄到同震效應(yīng)（劉耀煒，2009）；然而，在地球化學(xué)定量觀測中，多年來很少記錄到同震效應(yīng)，只在汶川地震時甘肅省武都臺殿溝泉、寧夏勝利井、福建寧德井等的氣氡觀測中記錄到第一批氣氡同震效應(yīng)（劉耀煒等，2009）。氣汞的同震效應(yīng)，國內(nèi)外尚未見報導(dǎo)。云南省彌勒井在2015年4月25日尼泊爾MS8.1地震時記錄到了中國第一個氣汞的同震效應(yīng)。

中國地震部門有近30年的汞觀測歷史，其中數(shù)字化氣汞觀測也有10多年的歷史。汞的觀測，在地震前兆監(jiān)測與地震預(yù)測探索中都發(fā)揮著重要作用，在多次地震前捕捉到地震中短期或短期異常信息，在個別井還記錄到疑似地球固體潮的動態(tài)（金仰芬等，1987；張煒，1989；魏家珍等，1994；任佳等，2005；錢曉東等，2008；趙小茂等，2010），但尼泊爾 8.1級地震前從未記錄到同震效應(yīng)。

彌勒井位于云南省彌勒縣梅花村溫泉區(qū)，井點(diǎn)坐標(biāo)為103°26′E、24°24′N，井點(diǎn)地面高程為1416m。觀測井深614.4m，觀測層為三疊系中統(tǒng)（T2）灰?guī)r巖溶承壓水，井水自流，水溫23℃。井中觀測除動態(tài)水位、水溫等物理測項外，“十·五”開始觀測氣氡、氣汞、氦氣等數(shù)字化化學(xué)量觀測，觀測儀器分別是SD-3A測氡儀、RG-BQZ測汞儀與 WGK-1型測氦儀。2013年5月彌勒井上安裝了“十二·五”國家科技支撐計劃課題（2012BAK19B02）支持的、由杭州電子科技大學(xué)下屬的超距科技有限公司研發(fā)的ATG-6138M型痕量汞在線分析儀（簡稱測汞儀）。該測汞儀的絕對檢出限為 5×10-13gHg，相對檢出限為 0.1pgHg/L（10-4ngHg/L），這比中國目前普遍使用的RG-BQZ數(shù)字化測汞儀的檢出限（0.008ng）還高2個數(shù)量級；新型測汞儀與目前國際上公認(rèn)是最好的俄羅斯RA915am測汞儀的比測結(jié)果說明，二者的測值一致性非常好。在彌勒井試驗性氣汞觀測其間，于尼泊爾MS8.1地震時記錄到了明顯的同震效應(yīng)（圖1）。同期同步觀測的SD-3A測氡儀、RG-BQZ測汞儀與WGK-1測氦儀等均未記錄到同震效應(yīng)。

圖1 2015年4月16日～5月3日彌勒井氣汞的小時值動態(tài)曲線

由圖1可見，彌勒井氣汞的正常背景值為30ng/m3上下，表現(xiàn)出有一定日變化，一般每日呈下降-上升-下降-上升的變化，日起伏度為 10～30ng/m3。地震發(fā)生之后，測値由不足20ng/m3陡升到100ng/m3以上，升幅為正常日起伏度的3～8倍，異常十分顯著。震后，在80～110ng/m3的高值上起伏了約 20h，然后回降，恢復(fù)到正常背景值（20～30ng/m3）。

中國地震地下流體觀測網(wǎng)中的化學(xué)量觀測，雖然在地震前兆監(jiān)測與地震預(yù)測中發(fā)揮著積極作用，但絕大多數(shù)記錄不到地球固體潮效應(yīng)，同震響應(yīng)也很少。對于這種現(xiàn)象，長期以來認(rèn)為是化學(xué)量自身對地殼動力響應(yīng)的靈敏度低所致。然而，無論汶川地震時武都泉?dú)怆钡耐鹦?yīng)，還是尼泊爾地震時彌勒井氣汞的同震效應(yīng)記錄，都說明化學(xué)量觀測同樣可以記錄到地殼動力效應(yīng)信息。多數(shù)井（泉）化學(xué)量觀測目前記錄不到地球固體潮與同震效應(yīng)等，現(xiàn)在看來可能是由于化學(xué)量觀測的儀器精度不夠與采樣率偏低所致的。若是這樣，研發(fā)觀測精度與采樣率更高的化學(xué)量觀測儀器是必要的，這不僅是為了觀測固體潮與同震效應(yīng)，更是為了顯著地提升化學(xué)量觀測的地震前兆監(jiān)測能力。

致謝：感謝劉耀煒研究員與付虹研究員對本研究的支持與協(xié)助。