鐘駿 王博 晏銳 李慶
摘要:利用Molchan圖表法對(duì)洱源溫泉水氡觀測(cè)資料進(jìn)行預(yù)測(cè)效能檢驗(yàn),并開(kāi)展了溫泉水化學(xué)組分、氫氧同位素和水循環(huán)特征研究。結(jié)果表明:①DMolehan圖表法檢驗(yàn)結(jié)果顯示,洱源水氡出現(xiàn)高值時(shí),對(duì)觀測(cè)點(diǎn)附近中強(qiáng)以上地震反應(yīng)較靈敏,優(yōu)勢(shì)對(duì)應(yīng)地震時(shí)間段為90d以內(nèi);②洱源溫泉井的水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Na,與周邊地表水體及淺層地下水無(wú)直接水力聯(lián)系;③洱源溫泉井水屬于“部分平衡水”,具有深部來(lái)源特征。
關(guān)鍵詞:洱源水氡;預(yù)測(cè)效能;水化學(xué)特征
中圖分類號(hào):P315.72? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000-0666(2021)04-0564-08
0引言
氡作為地球內(nèi)部放射性元素鈾、鐳衰變的產(chǎn)物,是地震科學(xué)研究中觀測(cè)歷史最久、研究程度最深的地下流體前兆手段之一(劉伯禮等,1975;劉耀煒,2006)。前人觀測(cè)實(shí)踐表明,氡的濃度變化是地球深部信息的重要表現(xiàn),特別是地震孕育及發(fā)生階段,水中氡的濃度會(huì)出現(xiàn)不同程度的異常變化(付虹等,1997;Ge et al ,2014;孫小龍等,2020)。然而,氡濃度的變化與地震活動(dòng)的關(guān)系較為復(fù)雜,變化形態(tài)往往也不一致。如龍陵邦臘掌溫泉水氡在多次中強(qiáng)地震前出現(xiàn)低值波動(dòng)異常(李加穩(wěn),孫文波,2004),但在汶川M8.0地震前,位于龍門(mén)山斷裂帶附近的多個(gè)水氡觀測(cè)項(xiàng)目的自相關(guān)系數(shù)則出現(xiàn)了明顯趨勢(shì)性上升的異?,F(xiàn)象(晏銳等,2011)。地下水溶解氡濃度在地震前上升或者下降的異常變化,在一定程度上反映了應(yīng)力作用條件下所引起的水動(dòng)力條件和局部水文地球化學(xué)環(huán)境的改變(Muir-Wood,King,1993)。
針對(duì)氡的異常成因,前人提出了諸如膨脹擴(kuò)散、破裂混合、熱液爆沸、氡團(tuán)混入、超聲振動(dòng)、巖漿沖熔及水動(dòng)力作用等機(jī)理和模式(Birchard,Libby ,1978;郭增建等,1979;馮瑋等,1981;李宣瑚,1981;Thomas ,1988;蔣鳳亮等,1989;車用太等,1997)。在此基礎(chǔ)上,張慧等(2005)提出了孕震體介質(zhì)微破裂生長(zhǎng)的觀點(diǎn),進(jìn)一步揭示了水氡前兆場(chǎng)的時(shí)空變化特征及其物理機(jī)制。溫泉作為連接地球深部與淺部的重要通道,與構(gòu)造活動(dòng)和地震活動(dòng)都有較好的聯(lián)系,能反映較多的地球深部信息,而溫泉水氡觀測(cè)是十分理想的前兆觀測(cè)手段(蘇鶴軍等,2020)。因此,深入分析溫泉水氡的水化學(xué)特征及其與地震活動(dòng)的關(guān)系,對(duì)使用溫泉水氡進(jìn)行地震預(yù)測(cè)實(shí)踐具有重要意義。
日常震情跟蹤發(fā)現(xiàn),洱源溫泉水氡與周邊地區(qū)一定范圍內(nèi)的中強(qiáng)地震存在一定的關(guān)聯(lián)性,而針對(duì)該泉點(diǎn)資料的歸納梳理和系統(tǒng)研究較少。因此,本文以洱源溫泉為研究對(duì)象,使用Molchan圖表法對(duì)洱源溫泉水氡進(jìn)行映震效能檢驗(yàn),從水化學(xué)組成和氫氧同位素的角度分析洱源溫泉水化學(xué)特征和氡的來(lái)源問(wèn)題,并對(duì)其前兆機(jī)理進(jìn)行了討論。
1觀測(cè)點(diǎn)概況
洱源溫泉水氡(以下簡(jiǎn)稱洱源水氡)觀測(cè)點(diǎn)位于洱源斷陷盆地,構(gòu)造上屬于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)、松潘—甘孜褶皺帶與三江褶皺帶的交界部位(房艷國(guó)等,2015),主要出露地層巖性為二疊系、三疊系灰?guī)r(李曉露,2017)。區(qū)內(nèi)活動(dòng)斷裂發(fā)育,紅河斷裂北段、鶴慶—洱源斷裂、龍?bào)础獑毯髷嗔押屯ǖ椤∩綌嗔训榷鄺l斷裂交匯于此(圖1),構(gòu)造活動(dòng)較為強(qiáng)烈,是滇西地區(qū)中強(qiáng)地震的密集活動(dòng)區(qū)域(林愛(ài)文,1997)。
洱源水氡自2006年開(kāi)始在興興溫泉取樣,水溫為62.0℃左右,流量為(0.75±0.03)L/s(段美芳等,2020),觀測(cè)儀器為FD-105K型測(cè)氡儀,測(cè)量靈敏度為(0.37±0.15)Bq/(L·格·min),采樣率為日值,無(wú)明顯年變規(guī)律,受氣象因素影響較小,濃度變化范圍為38.2~50.1Bq/L。2006—2007年洱源水氡因影響觀測(cè)穩(wěn)定因素的出現(xiàn),觀測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)大幅波動(dòng),之后趨于穩(wěn)定并且連續(xù)可靠。在2008年8月21日盈江M6.0、2009年7月9日姚安M6.0、2012年6月24日寧蒗M5.7、2013年8月31日德欽M5.9、2015年10月31日昌寧M5.1等多次地震前,洱源水氡都出現(xiàn)明顯的異常變化,表現(xiàn)為水氡濃度值快速上升或波動(dòng)幅度增大,顯示出較強(qiáng)的映震能力,說(shuō)明其異??赡芘c地震活動(dòng)存在一定聯(lián)系(圖2)。
2地震預(yù)測(cè)效能檢驗(yàn)
雖然洱源水氡在一些地震前出現(xiàn)過(guò)明顯異常變化,但異常與地震并非一一對(duì)應(yīng),很可能存在其他影響因素,導(dǎo)致地震前兆異常被掩蓋或非地震前兆信息被放大。因此,需要使用有效的方法對(duì)觀測(cè)資料進(jìn)行預(yù)處理,從而提取有效異常指標(biāo),并依據(jù)預(yù)測(cè)效能評(píng)價(jià)方法——Molchan圖表法(Molchan,1990)來(lái)檢驗(yàn)這種異常提取方法的映震水平,獲取最優(yōu)預(yù)測(cè)指標(biāo),為更好地利用觀測(cè)資料進(jìn)行地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)提供方法依據(jù)。
根據(jù)模糊數(shù)學(xué)原理,引入從屬函數(shù)方法中的斜率K和相關(guān)系數(shù)R的乘積Y來(lái)反映觀測(cè)數(shù)據(jù)變化斜率隨時(shí)間的變化程度(馮德益等,1984):
式中:K為觀測(cè)數(shù)據(jù)的斜率,反映數(shù)據(jù)的變化速率;R1為觀測(cè)數(shù)據(jù)的自相關(guān)系數(shù),反映數(shù)據(jù)內(nèi)在質(zhì)量的好壞。K與R可以利用指定窗長(zhǎng)內(nèi)連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)及其相應(yīng)的時(shí)間序列作一元線性回歸分析求得,即:
式中:n為滑動(dòng)窗長(zhǎng),即一元線性回歸分析時(shí)樣本的個(gè)數(shù),通常取n=5;Y為觀測(cè)數(shù)據(jù);T為與觀測(cè)數(shù)據(jù)相應(yīng)的時(shí)間序列。
當(dāng)|R不變時(shí),Y隨|K的增大而增大,表明觀測(cè)值變化速率越大,異常的可能性越高;當(dāng)K不變時(shí),R越大,則數(shù)據(jù)的相關(guān)性越好,說(shuō)明|K作為判別異常的信度越大。
本文選取20082018年洱源水氡的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并依據(jù)震級(jí)與震中距一般對(duì)應(yīng)關(guān)系:M5.0~5.9地震的震中距小于250km、M6.0~6.9地震的震中距小于300km(孫小龍等,2018),篩選出該時(shí)間段內(nèi)洱源水氡觀測(cè)點(diǎn)250km范圍內(nèi)發(fā)生的M3≥5.5地震共21次,其中,M5.5~5.9地震17次、M6.0~6.9地震4次(圖1),地震參數(shù)詳見(jiàn)表1。在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中,為減小數(shù)據(jù)中的系統(tǒng)誤差和偶然誤差,本文采用45天滑動(dòng)平均對(duì)洱源水氡的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)提取,如圖3所示,可以看出水氡濃度呈現(xiàn)明顯的上升-下降變化,預(yù)處理后曲線相對(duì)于原始曲線的震前異常特征更為突出、更易于識(shí)別。
Molchan圖表法通過(guò)對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果與觀測(cè)目標(biāo)地震的差異度進(jìn)行檢驗(yàn),直觀反映觀測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)報(bào)效能,得到最佳閾值所對(duì)應(yīng)的異常識(shí)別指標(biāo)(蔣長(zhǎng)勝等,2011;孫小龍等,2018)。每一個(gè)閾值對(duì)應(yīng)一組漏報(bào)率r和異常時(shí)空占有率v,r-v值連線與橫、縱坐標(biāo)圍成的面積代表檢驗(yàn)的預(yù)測(cè)效果,且與面積大小呈反比。此外,報(bào)準(zhǔn)率h所對(duì)應(yīng)的顯著性水平α越低、概率增益Gain越大時(shí),預(yù)測(cè)效果越好。
本文利用Molchan圖表法對(duì)洱源水氡預(yù)處理后的斜率數(shù)據(jù)(圖3c)與周邊地震關(guān)系進(jìn)行檢驗(yàn),得到該測(cè)項(xiàng)的整體預(yù)測(cè)效能、最佳預(yù)測(cè)指標(biāo)(即異常的最佳判別指標(biāo))及優(yōu)勢(shì)對(duì)應(yīng)時(shí)間。圖3c中空心五角星為選取的21個(gè)地震,其中紅色代表有效預(yù)測(cè)期內(nèi)報(bào)準(zhǔn)的地震,藍(lán)色代表有效預(yù)測(cè)期外漏報(bào)的地震,紅色虛線為最佳閾值線(0.0175);圖4a為洱源水氡Y值整體預(yù)報(bào)效能與概率增益關(guān)系圖;圖4b為洱
源水氡Y值漏報(bào)率v與時(shí)間占有率r關(guān)系曲線及不同顯著性水平α等值線。圖中紅色粗階梯線為預(yù)測(cè)閾值從大到小滑動(dòng)得到的r-v曲線,藍(lán)色圓圈代表最接近原點(diǎn)(0,0)的r-v值,其閾值可視為最佳閾值。圖中右下角(1,0)點(diǎn)表示地震全部報(bào)準(zhǔn),但其時(shí)間占有率也最大,覆蓋數(shù)據(jù)整個(gè)時(shí)間段;左上角(0,1)點(diǎn)表示地震全部漏報(bào),其時(shí)間占有率最小,相當(dāng)于未做出預(yù)測(cè)。
由圖4a可見(jiàn),洱源水氡在不同預(yù)測(cè)時(shí)長(zhǎng)的概率增益均大于1,預(yù)測(cè)效能基本在0.6以上,具有顯著的統(tǒng)計(jì)和檢驗(yàn)意義。尤其是短期(90d內(nèi)),概率增益均大于2,預(yù)測(cè)效能均在0.7以上,表明洱源水氡短期預(yù)測(cè)效果更好。因此選取預(yù)測(cè)時(shí)長(zhǎng)80d進(jìn)行計(jì)算,如圖4b所示,在80d所示位置(藍(lán)色圓圈),21個(gè)地震中,報(bào)準(zhǔn)15個(gè)、漏報(bào)6個(gè),報(bào)準(zhǔn)率約71%,時(shí)間占有率約0.33,置信水平較高,說(shuō)明預(yù)測(cè)效果較好。因此,洱源水氡的優(yōu)勢(shì)對(duì)應(yīng)地震時(shí)間段為90d以內(nèi),在預(yù)測(cè)時(shí)長(zhǎng)為80d時(shí),最佳閾值為0.0175,可作為相應(yīng)時(shí)間段的“警報(bào)”閾值。
3水化學(xué)特征及溫泉來(lái)源分析
水化學(xué)特征分析能夠探明地下流體的來(lái)源與補(bǔ)給過(guò)程,是區(qū)別地下流體是否受構(gòu)造活動(dòng)影響的重要技術(shù)方法之一(蔣鳳亮等,1989)。地殼深部構(gòu)造活動(dòng)或淺層地表水補(bǔ)給會(huì)影響地下流體的流量、溫度和水化學(xué)組分的變化。為了判斷氡的來(lái)源及其與深部構(gòu)造活動(dòng)的關(guān)系,筆者于2018年5月8日對(duì)洱源水氡(SD)、洱源老街(LJ)和溫泉療養(yǎng)院(LYY)3處溫泉點(diǎn),以及滇20井(D20)和附近河流(HL)等淺表水,共計(jì)5個(gè)水體進(jìn)行了水樣采集,采樣點(diǎn)空間分布如圖1所示。樣品檢測(cè)由中國(guó)地震局地殼動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成,使用Dionex ICS -2100離子色譜儀進(jìn)行離子組分檢測(cè),包括Ca2+、Mg2+、Na+、K+、SO、Cl-和NO3,濃度檢測(cè)限為0.01mg/L;HCO3采用酸堿中和滴定法求得;氫氧同位素δ0與8D使用LGR LWIA -24-EP激光液態(tài)水穩(wěn)定同位素分析儀測(cè)定,精度分別高于0.1%和0.4%。水化學(xué)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。
由表2及圖5可以看出,洱源水氡和洱源老街優(yōu)勢(shì)陽(yáng)離子成分為Na+、優(yōu)勢(shì)陰離子成分為HCO3和SO4,兩處水體的Na+、HCO3和SO4毫克當(dāng)量百分比分別為92.5%、67.7%、29.4%以及90.5%、67.2%、29.8%,水化學(xué)類型均為HCO3·SO4-Na;溫泉療養(yǎng)院優(yōu)勢(shì)陽(yáng)離子成分為Ca2+和Na+、優(yōu)勢(shì)陰離子成分為HCO3和SO,其各離子毫克當(dāng)量百分比分別為45.3%、40.8%、57.5%和41.3%,水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Ca·Na;滇20井優(yōu)勢(shì)陽(yáng)離子成分為Na+、優(yōu)勢(shì)陰離子成分為HCO3,其離子毫克當(dāng)量百分比分別為85.9%和93.8%,水化學(xué)類型為HCO3-Na;河流優(yōu)勢(shì)陽(yáng)離子成分為Ca2+和Mg2+、優(yōu)勢(shì)陰離子成分為HCO3,其離子毫克當(dāng)量百分比分別為60.6%、30.5%和89.8%,水化學(xué)類型為HCO3-Ca·Mg。由上可見(jiàn),溫泉水的大多數(shù)離子含量明顯高于淺表水,表明其來(lái)源較深、離子反應(yīng)更強(qiáng)烈,從而導(dǎo)致不同水體的水化學(xué)類型差別較大,呈現(xiàn)出明顯分區(qū)特征。
從圖5可見(jiàn),洱源水氡與洱源老街在菱形區(qū)域中的投影點(diǎn)幾乎重合,表明其來(lái)源較為一致;而溫泉療養(yǎng)院、滇20井和河流落在不同的位置,說(shuō)明其來(lái)源和形成過(guò)程不同,與洱源水氡與洱源老街沒(méi)有直接的水力聯(lián)系。分析認(rèn)為,洱源地區(qū)溫泉水水化學(xué)組分的形成過(guò)程是地下熱水與圍巖發(fā)生溶濾作用和離子交換作用的結(jié)果。由于該地區(qū)發(fā)育大量二疊系、三疊系灰?guī)r,三疊系和白堊系的碎屑巖中含有石膏(張春山等,2003),當(dāng)?shù)叵聼崴鹘?jīng)灰?guī)r層及膏鹽層時(shí)與圍巖發(fā)生溶濾作用,使得Ca2+、HCO3和SO大量進(jìn)入水中。隨著循環(huán)深度和循環(huán)時(shí)間的增加,CO2和O2等氣體耗盡,溶濾作用減弱,離子交換作用開(kāi)始增強(qiáng),Ca2+不斷被Na+替換,逐漸形成HCO3·SO4-Ca·Na或HCO3·SO4-Na型水(王大純,1986;吳桂武等,2015)。
Na-K-Mg三角圖通過(guò)水-巖平衡狀態(tài),可以判斷地下水循環(huán)深度及混合程度。水-巖平衡程度越高,地下水循環(huán)越深或循環(huán)周期越長(zhǎng)(Giggen-bach,1988)。由圖6可見(jiàn),所有采樣點(diǎn)均靠近右下角Mg端元,未達(dá)到飽和狀態(tài)。其中,洱源水氡屬于“部分平衡水”,洱源老街接近“部分平衡水”,兩者接近重合,說(shuō)明其水-巖平衡狀態(tài)相似,來(lái)源于深部的可能性更大。且相比于后者,洱源水氡的水-巖反應(yīng)程度更高,其接受大氣降水補(bǔ)給或淺部冷水混合更少。結(jié)合表2及水化學(xué)結(jié)果分析,可以清楚看到溫泉療養(yǎng)院具有深部來(lái)源特征(SO含量較高),但溫泉療養(yǎng)院與淺表水體(滇20井、河流)同屬“未成熟水”,均表現(xiàn)出大氣降水補(bǔ)給的特征,說(shuō)明在循環(huán)過(guò)程中明顯受到了地表水或淺部冷水混入影響(Ca2含量較高)。研究區(qū)位于多條斷裂交匯處,構(gòu)造裂隙十分發(fā)育,特別是紅河斷裂北段和鶴慶—洱源斷裂具有活動(dòng)性強(qiáng)、切割深度大的特點(diǎn),有利于地下水的深循環(huán)和深部熱物質(zhì)的對(duì)流(顏鹍等,1997;王云等,2019)。大氣降水經(jīng)洱源盆地周邊山區(qū)入滲補(bǔ)給,沿構(gòu)造裂隙向地下運(yùn)移,經(jīng)過(guò)深循環(huán)或深部熱物質(zhì)對(duì)流后,在水頭壓力差或阻水?dāng)嗔训淖钃踝饔孟?,沿壓力較小的斷裂破碎帶向地表運(yùn)移并與淺層冷水發(fā)生不同程度的混合,進(jìn)而表現(xiàn)出不同的水-巖平衡狀態(tài)。
氫氧同位素特征是研究水體補(bǔ)給來(lái)源及演化規(guī)律的有效手段。不同水體在運(yùn)移過(guò)程中水-巖相互作用程度存在一定的差異性,水-巖反應(yīng)程度越高,氧同位素跟巖石交換程度越大,0向右漂移越明顯(蘇鶴軍等,2020)。本文水樣氫氧同位素分布如圖7所示。參考全球大氣降水線(Craig ,1961)及西南地區(qū)大氣降水線(劉進(jìn)達(dá)等,1997)可知,河流水樣更接近全球大氣降水線,其它采樣點(diǎn)也在降水線附近,且均向右偏離大氣降水線,表明采樣點(diǎn)水體成因?yàn)榇髿饨邓⒋嬖谝欢ǖ?漂移現(xiàn)象。分析認(rèn)為洱源水氡、洱源老街、溫泉療養(yǎng)院以及滇20井的0漂移現(xiàn)象主要是區(qū)域地下水經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)移,在高溫條件下與含氧圍巖(灰?guī)r或硅酸鹽巖石)充分進(jìn)行氧同位素交換的結(jié)果(李學(xué)禮等,2010;倪高倩等,2016),而河流水體主要與其長(zhǎng)期出露地表,蒸發(fā)作用強(qiáng)烈有關(guān)。
綜上分析,洱源水氡成因是大氣降水,其水化學(xué)組成及類型主要與深部地下水熱循環(huán)過(guò)程中的高溫水-巖反應(yīng)有關(guān)。研究表明,地球內(nèi)部熱能直接參與巖石物理化學(xué)性質(zhì)改變和地殼運(yùn)動(dòng)過(guò)程(趙慈平等,2014;Wang et al ,2015)。而溫泉作為重要的運(yùn)移通道,能夠?qū)⒌叵律畈孔兓畔⑦\(yùn)移到地表。洱源水氡來(lái)源于天然放射性元素鈾、鐳的衰變。自中生代以來(lái),滇西地區(qū)火山及巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,造成大量基性火山巖的噴發(fā)和花崗巖的入侵(吳乾蕃等,1988),其中富含的鈾、鐳放射性元素衰變產(chǎn)生的氡一部分溶解于高溫?zé)崴?,通過(guò)溫泉向地表運(yùn)移;另一部分則以自由氡、吸附氡及封閉氡的形式存在于巖石的孔(裂)隙或晶格內(nèi)(程業(yè)勛等,2001;任宏微等,2010)。隨著區(qū)域孕震條件的成熟,區(qū)域應(yīng)力不斷積累,巖石受力變形發(fā)生破裂,形成許多微小裂隙,賦存于巖石孔(裂)隙或晶格內(nèi)的氡大量析出并進(jìn)一步溶解于水中,因此,地震前觀測(cè)到的水氡濃度升高或者波動(dòng)幅度增大現(xiàn)象是孕震階段巖石中氡釋放加劇或水體中氡遷移加劇的結(jié)果(曹玲玲等,2005)。根據(jù)氦同位素和碳同位素組成顯示,洱源地區(qū)3He/4He值為0.12~0.71Ra,洱源溫泉溶解二氧化碳的83C值為-4.995%(沈立成等,2007;張翔等,2019),與溫泉流體中幔源成因的3He/4He值(1.1~1.4)×10-3和8C值(-8%~-4%)相符(Mamyrin et al ,1970;Sano,Marty,1995;周曉成等,2020)。因此,認(rèn)為洱源溫泉水氡濃度的異常變化能真實(shí)反映地下深部構(gòu)造活動(dòng)程度。
4結(jié)論
利用Molchan圖表法對(duì)洱源水氡的地震預(yù)測(cè)效能進(jìn)行檢驗(yàn),并對(duì)洱源水氡及周邊水體水化學(xué)和氫氧同位素組成進(jìn)行分析,討論了洱源溫泉井的水化學(xué)特征及水氡異常成因,得到以下結(jié)論:
(1)Molehan圖表法檢驗(yàn)結(jié)果顯示,洱源水氡出現(xiàn)高值時(shí),對(duì)觀測(cè)點(diǎn)附近中強(qiáng)以上地震反應(yīng)較靈敏,優(yōu)勢(shì)對(duì)應(yīng)時(shí)間段為90d以內(nèi),在預(yù)測(cè)時(shí)長(zhǎng)為80d時(shí),最佳閾值為0.0175,映震效果較好。
(2)洱源溫泉井的水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Na,觀測(cè)井與周邊地表水體及淺層地下水沒(méi)有直接、快速的水力聯(lián)系,受周邊地表水體、淺層地下水及大氣降雨直接補(bǔ)給的干擾較小。洱源溫泉井水屬于“部分平衡水”,與其它水體相比,水-巖反應(yīng)程度更高、循環(huán)深度較深,具有深部流體輸入特征。研究區(qū)水體成因均為大氣降水,同時(shí)存在一定的0漂移現(xiàn)象,表明地下水在深部循環(huán)過(guò)程中,高溫水-巖作用造成了0富集。
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參考文獻(xiàn):
曹玲玲,王宗禮,劉耀煒。2005。氡遷移機(jī)理研究進(jìn)展概述[J].地震研究,28(3):302-306。
車用太,魚(yú)金子,劉五洲。1997。水氡異常的水動(dòng)力學(xué)機(jī)制[J].地震地質(zhì),19(4):66-70。
程業(yè)勛,王南萍,侯勝利,等。2001??諝怆钡拇蟮貋?lái)源理論研究[J]輻射防護(hù)通訊,21(3):15-18。
段美芳,李慶,陸麗娜,等。2020。洱源FD-105K與FD-125測(cè)氡儀對(duì)比觀測(cè)分析[J].地震地磁觀測(cè)與研究,41(2):123-129。
房艷國(guó),李茂華,付調(diào)金,等。2015。云南大理州洱源盆地溫泉分布特征及成因分析[J].資源環(huán)境與工程,29(5):701-705。
馮德益,樓世博,顧瑾平,等。1984。模糊數(shù)學(xué)方法在地震綜合預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J].地震學(xué)報(bào),6(2):146-158。
馮瑋,王永才,鄧禹仁,等。1981。飽水巖石超聲振氡實(shí)驗(yàn)研究[J].地震地質(zhì),3(2):1-7,84。
付虹,陳立德,羅平,等。1997.1995年7月12日云南孟連中緬邊界 7.3級(jí)地震中短臨預(yù)報(bào)及前兆異常特征(3)[J].地震研究,20(4):5-16.
郭增建,秦保燕,李海華,等。1979。臨震前兆的一種可能機(jī)制——暴沸[J].西北地震學(xué)報(bào),(1):89。
蔣長(zhǎng)勝,張浪平,韓立波,等。2011。中長(zhǎng)期地震危險(xiǎn)性概率預(yù)測(cè)中的
統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法I:Molchan圖表法[J].地震,31(2):106-113。
蔣鳳亮,李桂如,王基華,等。1989。地震地球化學(xué)[M].北京:地震出版社,153
李加穩(wěn),孫文波。2004。邦臘掌溫泉水氡水溫地震異常特征研究[J]防災(zāi)技術(shù)高等專科學(xué)校學(xué)報(bào),6(2):25-29。
李曉露。2017。云南洱源縣牛街溫泉的水化學(xué)特征與成因[D].北京:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京),12。
李宣瑚。1981。水氡異常的擴(kuò)散收縮現(xiàn)象[J].地震,(5):41-43。
李學(xué)禮,孫占學(xué),劉金輝。2010。水文地球化學(xué)(第三版)[M].北京:原子能出版社,116。
林愛(ài)文。1997。滇西洱源地區(qū)斷裂構(gòu)造及其新活動(dòng)特征研究[J].測(cè)繪信息與工程,(2):14-18。
劉伯禮,萬(wàn)迪堃,汪成民。1975。利用地下水氡濃度異常變化預(yù)報(bào)地震的探討[J].地球物理學(xué)報(bào),18(4):279-283。
劉進(jìn)達(dá),趙迎昌,劉恩凱,等。1997。中國(guó)大氣降水穩(wěn)定同位素時(shí)一空分布規(guī)律探討[J].勘察科學(xué)技術(shù),(3):34-39。
劉耀煒。2006。我國(guó)地震地下流體科學(xué)40年探索歷程回顧[J].中國(guó)地震,22(3):222-235。
倪高倩,張恒,韋玉婷,等。2016。四川地?zé)崃黧w水文地球化學(xué)及同位素特征簡(jiǎn)析[J].新能源進(jìn)展,4(3):184-194。
任宏微,劉耀煒,馬玉川。2010。汶川8.0級(jí)地震氡震后效應(yīng)機(jī)理討論[J].中國(guó)地震,26(1):73-83。
沈立成,袁道先,丁悌平,等。2007。中國(guó)西南地區(qū)CO2釋放點(diǎn)的He同位素分布不均一性及大地構(gòu)造成因[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),81(4):475-487,581-582.
蘇鶴軍,曹玲玲,張慧,等。2020。判識(shí)水氡地震前兆的方法——以甘肅清水溫泉水氡異常為例[J].地震,40(4):198-213。
孫小龍,劉耀煒,付虹,等。2020。我國(guó)地震地下流體學(xué)科分析預(yù)報(bào)研究進(jìn)展回顧[J].地震研究,43(2):216-231。
孫小龍,向陽(yáng),楊朋濤。2018。云南會(huì)澤井水位地震預(yù)測(cè)效能檢驗(yàn)及其機(jī)理分析[J].地震學(xué)報(bào),40(2):185-194。
王大純。1986。水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:地質(zhì)出版社,60。
王云,冉華,李其林,等。2019。滇西北裂陷區(qū)地?zé)峒皹?gòu)造活動(dòng)特征研究[J].礦物巖石地球化學(xué)通報(bào),38(5):923-930。
吳桂武,王鵬,王曉峰,等。2015。銅仁市地?zé)崴瘜W(xué)類型及主要組分成因分析[J].地下水,37(4):4-7。
吳乾蕃,祖金華,謝毅真,等。1988。云南地區(qū)地?zé)峄咎卣鱗J].地震地質(zhì),10(4):177-183。
顏鹍,李如陶,李四海。1997。滇西地震預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)區(qū)溫泉地球化學(xué)與斷裂活動(dòng)的關(guān)系[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué),21(2):129-136。
晏銳,蔣長(zhǎng)勝,張浪平。2011。汶川8.0級(jí)地震前水氡濃度的臨界慢化現(xiàn)象研究[J].地球物理學(xué)報(bào),54(7):1817-1826。
張春山,張業(yè)成,吳滿路。2003。南北地震帶南段水文地球化學(xué)特征及其與地震的關(guān)系[J].地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào),9(1):21-30。
張慧,張新基,蘇鶴軍。2005。強(qiáng)震水氡前兆場(chǎng)異常特征及其物理解釋[J].西北地震學(xué)報(bào),27(3):228-232。
張翔,付虹,羅睿潔。2019。滇西大理地區(qū)溫泉溶解二氧化碳及碳同位素特征[J].國(guó)際地震動(dòng)態(tài),(8):159-160。
趙慈平,陳有麗,王云,等。2014。云南寧洱-通關(guān)火山區(qū)最上地殼地?zé)釄?chǎng):構(gòu)造和巖漿活動(dòng)意義[J].巖石學(xué)報(bào),30(12):36453656.
周曉成,王萬(wàn)麗,李立武,等。2020。金沙江-紅河斷裂帶溫泉?dú)怏w地球化學(xué)特征[J].巖石學(xué)報(bào),36(7):2197-2214。
Birchard GF, Libby WF.1978. Earthquake associated radon anomalies possible mechanisms[ J. Eos Transactions American Geophysical U-nion,59(4):329.
Craig H.1961.Isotopie variations in meteorie waters [ J]. Science, 133(3465):1702-1703.
Ge LQ, Zhao JK, Luo Y Y.2014. The research on earthquake radon a-nomalies [ J. Journal of Geoscience and Environment Protection 2(5):38-40.
Giggenbach WF.1988. Geothermal solute equilibria.Derivation of Na-K - Mg-Ca geoindicators[ J].Geochimica et Cosmochimica Acta, 52(12):2749-2765.
Mamyrin BA, Anufrier GS, Kamensky I L, et al.1970.Determination of the isotopie composition of helium in the atmosphere ] Geochem-istryIntemational, 7:498-505
Molchan GM.1990. Strategies in strong earthquake prediction[ J]. Phys-ics of The Earth and Planetary Interiors, 61(1-2): 84-98.
Muir-Wood R, King G.1993. Hydrological signatures of earthquake strain[ J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 98(B12)22035-22068.
Sano Y, Marty B.1995. Origin of carbon in fumarolic gas from island ares J. Chemical Geology, 119(1-4): 265-274
Thomas D.1988.Geochemieal precursors to seismieactivity[ J]. Pure and Applied Geophysics, 126(2): 241-266
Wang KL, He JH, Schulzeck F, et al.2015. Thermal condition of the 27 October 2012 Mw7.8 Haida Gwaii subduction earthquake at the Ob-liquely Convergent Queen Charlotte Margin[ J]. Bulletin of the Seis-mological Society of America, 105(2B): 1290-1300.
Prediction Efficiency of the Water Radon in Eryuan Hot Spring and Its Hydrochemical Characteristics
ZHONG Jun WANG Bo, YAN Rui, LI Qing
(I. China Earthquake Networks Center, Bejing 100045, China)
(2. State Key Laboratory of earthquake Dynamics, Institute of Geology, China EarthquakeAdministration, Beiing 100029, China)
(3.Eryuan Seismic Station, Yunnan Earthquake Agency, Eryuan 671200, Yunnan, China)
Abstract
The prediction efficieney of the water radon in Eryuan hot spring was tested by using Molchan diagram method and the chemical composition, hydrogen and oxygen isotopes and water cycle characteristics of the spring water were studied. The results show that: High value of water radon in Eryuan hot spring is more sensitive to the me-dium-strong earthquakes in the vicinity, and the most probable predictive period is less than 90 days before the earthquake event;2The hydrochemical type of Eryuan hot spring is HCo, . SO4-Na, which has no direct hydrau-lic relations with the surrounding surface water and shallow groundwater;3The water in Eryuan hot spring belongs topartially - balanced water and gets supply from deep source.
Keywords: water radon in Eryuan hot spring; prediction efficiency; hydrochemical characteristics