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        斷層氫氣濃度觀測(cè)技術(shù)試驗(yàn)研究

        2014-09-04 06:14:54范雪芳李自紅劉國(guó)俊黃春玲王向陽
        中國(guó)地震 2014年1期
        關(guān)鍵詞:夏縣氫氣標(biāo)定

        范雪芳 李自紅 劉國(guó)俊 黃春玲 王向陽

        1)山西省地震局,太原市晉祠路二段69號(hào) 030021

        2)太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院,太原 030024

        3)山西省地震局夏縣中心地震臺(tái),山西夏縣 044000

        4)太原大陸裂谷動(dòng)力學(xué)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站,太原市晉源區(qū)太原基準(zhǔn)地震臺(tái) 030025

        0 引言

        氣體地球化學(xué)方法在地震科學(xué)研究中有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,探索氣體地球化學(xué)方法在地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中的應(yīng)用技術(shù),是多年來國(guó)內(nèi)外地震學(xué)者的共同愿望,被認(rèn)為是一項(xiàng)具有廣闊前景的地震監(jiān)測(cè)方法(劉耀煒等,2006;杜樂天,2010)。傳統(tǒng)的定點(diǎn)連續(xù)地球化學(xué)觀測(cè),主要以氡(Rn)、汞(Hg)測(cè)項(xiàng)為主。因?yàn)橐酝艿接^測(cè)技術(shù)的局限,一些能夠反映深部流體活動(dòng)的氣體地球化學(xué)測(cè)項(xiàng),如氫氣(H2)、氦(He)、二氧化碳(CO2)等很難在定點(diǎn)臺(tái)站進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)。隨著近年來觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展和新型觀測(cè)儀器的應(yīng)用,氫、氦、二氧化碳等氣體測(cè)項(xiàng)已能夠在野外實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)連續(xù)監(jiān)測(cè)。這類氣體地球化學(xué)測(cè)項(xiàng)的連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù),將為我們探索地震監(jiān)測(cè)新方法提供可能的途徑。

        氫(H)是比較活潑的元素,在地球內(nèi)部主要以化合物形式存在,在各類化學(xué)物理作用條件下,氫元素轉(zhuǎn)化為氫氣(H2)并在地球內(nèi)部運(yùn)移。地球內(nèi)部氫氣來源與演化的研究,已成為國(guó)際地球化學(xué)前沿領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一(Whiticar,1999;Hernández et al,2000)。普遍認(rèn)為地下氫氣濃度的變化對(duì)地震的反映較靈敏,特別在短臨階段的映震能力明顯優(yōu)于其他測(cè)項(xiàng),是地震短臨預(yù)測(cè)的重要手段之一(車用太等,2002;張培仁等,1993;林元武等,1994)。汪成民等(1991)的研究結(jié)果表明,在我國(guó)唐山、寧河、海城、大同等地震前后北京附近水井中溶解氫氣濃度均急劇增加,其異常特征表現(xiàn)為多次高值突跳,突發(fā)性強(qiáng)且變化幅度大,背景值穩(wěn)定,異常時(shí)間短(1~幾個(gè)月)。氫氣也是斷裂帶氣體的主要成分,我國(guó)在利用氫氣研究隱伏斷層和地震前兆異常監(jiān)測(cè)方面取得了重要進(jìn)展(林元武等,1994),同時(shí)也有了用氫前兆異常預(yù)測(cè)地震的成功實(shí)例(張煒等,1988,1992;范雪芳等,2012)。

        但是,很多學(xué)者都發(fā)現(xiàn)氫氣在水、土壤中的背景值較低,出現(xiàn)異常時(shí)變化幅度較大,異常的相對(duì)變化甚至高過原基本量的2~3個(gè)數(shù)量級(jí),易于識(shí)別,并且異常多出現(xiàn)在震前短臨階段,是值得推廣的地震短臨監(jiān)測(cè)方法。但由于以往氫氣觀測(cè)方法使用熱導(dǎo)檢測(cè)器氣相色譜儀,操作繁雜,人工取樣每天只能產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)。重要的關(guān)鍵是儀器靈敏度較低,檢出限僅為1×10-5,而一般水中溶解氣或土壤中的氫氣濃度的背景值為0.5×10-6,或甚至更低,用氣相色譜儀很難檢測(cè)到氫氣的背景動(dòng)態(tài),在無法分析氫氣的正常動(dòng)態(tài)的情況下就無法分析觀測(cè)量的可靠性,因此氣相色譜儀觀測(cè)方法遠(yuǎn)不能滿足地震監(jiān)測(cè)提取前兆異常的需求。

        山西省的中南部地區(qū)多年來一直被列為華北地震的重點(diǎn)關(guān)注地區(qū)。山西地震帶中南段新構(gòu)造活動(dòng)顯著,近年來小震活動(dòng)明顯增強(qiáng)。為了探索用斷層氫氣濃度監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)地震的新方法,2012年在中條山山前斷裂上布設(shè)了4個(gè)斷層氫氣濃度連續(xù)觀測(cè)點(diǎn),使用痕量氫在線自動(dòng)分析儀,開展定點(diǎn)連續(xù)觀測(cè)。通過對(duì)觀測(cè)點(diǎn)位置、集氣裝置以及采樣深度等觀測(cè)條件的試驗(yàn)研究,給出了用痕量氫在線自動(dòng)分析儀進(jìn)行斷層氣觀測(cè)的技術(shù)方法。針對(duì)在野外環(huán)境條件下的儀器穩(wěn)定性、適宜條件等進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn),對(duì)同一條斷層上不同測(cè)點(diǎn)的氫氣濃度動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行了觀測(cè)對(duì)比分析。本項(xiàng)試驗(yàn)研究為進(jìn)一步推進(jìn)斷層氫氣濃度連續(xù)觀測(cè)技術(shù)在地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中的應(yīng)用提供了可供參考的經(jīng)驗(yàn)。

        1 測(cè)點(diǎn)布設(shè)及觀測(cè)方法

        1.1 測(cè)點(diǎn)布設(shè)依據(jù)

        日本名古屋大學(xué)杉崎隆(1993)研究了氫氣的逸出與地震活動(dòng)的關(guān)系后認(rèn)為,逸出氫的增加期與附近地震活動(dòng)期一致,氫氣濃度與地震活動(dòng)所釋放的能量有關(guān)。邵濟(jì)安等(2010)研究認(rèn)為,氫主要來源于地幔,來源于地殼的少量氫是由于活動(dòng)斷層產(chǎn)生的局部高溫高壓使中-淺層地?zé)醿?chǔ)庫中的甲烷轉(zhuǎn)化而成。王華林等(1991)使用各種測(cè)量?jī)x器,在斷層附近的斷層氣中獲取到高出背景值3~6倍的峰值數(shù)據(jù)。中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所等單位曾對(duì)幾次大震現(xiàn)場(chǎng)開展了斷層氣測(cè)量工作,多次觀測(cè)結(jié)果表明,極震區(qū)地下逸出氣濃度明顯高于外圍地區(qū),逸出氣強(qiáng)度一般與地震烈度的強(qiáng)度相吻合①中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所,2013,四川蘆山7.0級(jí)地震科學(xué)總結(jié)報(bào)告。

        根據(jù)蘇宗正等(2001)研究成果,本研究區(qū)域選擇的中條山北麓斷裂之夏縣斷裂,位于山西地震帶南端,是一高角度正斷層,為控制運(yùn)城盆地的主控構(gòu)造。歷史上運(yùn)城盆地周邊強(qiáng)震活躍,最大地震為1815年山西平陸級(jí)地震,近30年來運(yùn)城盆地常有4.0級(jí)左右中等地震及震群發(fā)生,近年來發(fā)生了多次強(qiáng)有感地震,因此本地區(qū)是開展氣體地球化學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)的理想地區(qū)。1982年以來在夏縣及其周圍100km范圍內(nèi)發(fā)生的ML≥4.0地震分布和M-t圖見圖1。

        圖1 山西夏縣及其周圍100km范圍1979~2013年ML≥4.0地震分布(a)及M-t圖(b)

        1.2 測(cè)點(diǎn)堪選與布設(shè)

        為了在斷裂帶上選擇合適的斷層氫氣濃度觀測(cè)點(diǎn),使用ATG3000便攜式測(cè)氫儀,沿著中條山山前斷裂的夏縣斷裂帶進(jìn)行了測(cè)點(diǎn)勘選,選擇了夏縣1、夏縣2、赤峪和東郭等4個(gè)氫氣濃度相對(duì)較高的測(cè)點(diǎn),建立了連續(xù)觀測(cè)試驗(yàn)點(diǎn)(圖2)。

        中條山斷裂為鄂爾多斯斷塊周邊活動(dòng)斷裂系東南部的一條斷裂,且為運(yùn)城斷陷盆地和中條山斷塊隆起的分界。中條山斷裂帶出露于中條山山前的北麓和西麓,長(zhǎng)137km,走向NE-NEE,傾向 NW,傾角58°~75°,屬高角度正斷層,斷裂破碎帶寬100余米(圖2(a))。該處由于巖體破碎,孔隙和裂隙比較發(fā)育,易富集和貯存氣體,是地下氣體較易逸出的靈敏地段。經(jīng)野外實(shí)測(cè)和前人研究成果表明,斷裂帶上土壤氣濃度富集,遠(yuǎn)離斷裂帶兩側(cè)其濃度則銳減(范雪芳等,2009),勘選觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)在中條山山前大斷裂與NW向隱伏斷裂交匯處及其附近,斷層氫氣濃度定點(diǎn)試驗(yàn)觀測(cè)點(diǎn)分別選擇在位于斷層上、靠近斷層和遠(yuǎn)離斷層,以便開展對(duì)比分析(圖2(b))。

        圖2 (a)氫氣測(cè)區(qū)地質(zhì)構(gòu)造圖,(b)測(cè)點(diǎn)分布圖

        1.3 儀器參數(shù)與主要性能

        本次試驗(yàn)觀測(cè)使用了杭州超距科技有限公司生產(chǎn)的“痕量氫在線自動(dòng)分析儀”。儀器的氫氣傳感器是利用氫氣與微電子納米薄膜半導(dǎo)體材料中活性成分的反應(yīng)原理,將測(cè)量反應(yīng)過程的電壓變化換算成氫氣濃度。該儀器測(cè)試靈敏度比熱導(dǎo)池氣相色譜儀高出4~5個(gè)數(shù)量級(jí),氣敏元件對(duì)氫氣的檢測(cè)限達(dá)到0.001ppm,氫氣的絕對(duì)檢測(cè)限達(dá)到10-9L,儀器的工作原理見圖3。

        圖3 痕量H2在線自動(dòng)分析儀結(jié)構(gòu)圖

        與之配套的還有與氫氣觀測(cè)采樣率一致的環(huán)境氣溫、氣壓輔助觀測(cè)項(xiàng)。操作過程采用LED大屏幕實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示,全中文操作菜單,定時(shí)自動(dòng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)??呻S時(shí)查看存儲(chǔ)數(shù)據(jù)以及不同時(shí)間段的氫氣濃度隨時(shí)間的變化曲線等。儀器在較高濕度、較大溫度變化環(huán)境下可正常工作。

        1.4 觀測(cè)方法

        (1)選擇觀測(cè)孔深度。根據(jù)測(cè)試結(jié)果,選擇適當(dāng)?shù)挠^測(cè)深度,并考慮到防凍、防雨、傳輸?shù)纫蛩?,盡量避免自然因素干擾。根據(jù)陳華靜等(1999)研究認(rèn)為,斷層土壤氣的觀測(cè)點(diǎn)孔深的選擇,應(yīng)根據(jù)地貌、斷層覆蓋層厚度、植被、淺層地表水位等多種因素綜合考慮。一般來說,在考慮盡可能減少氣溫影響和接近斷層破碎帶的情況下,觀測(cè)孔的深度應(yīng)選擇高于本地區(qū)淺層地表水位500mm為宜。本項(xiàng)研究的觀測(cè)孔深度為6~8m。

        (2)制作集氣裝置。觀測(cè)孔由人工開挖,如赤峪測(cè)點(diǎn)孔深7.0 m,裸孔直徑(φ)1.2m,觀測(cè)孔底部放置一根打有若干透氣的小孔,直徑0.11m、長(zhǎng)0.6m的 PVC集氣管,并與直徑0.05m、長(zhǎng)度6.7m的PVC導(dǎo)氣管相連接。導(dǎo)氣管出露地面約0.3m,在頂部用密封圈管口螺紋密封蓋,在密封蓋正中鉆直徑為8mm的孔,用于連接導(dǎo)氣軟管。為防止因淺層地表水位上升致使潮濕氣體進(jìn)入取樣管,且又利于氣體通過,在集氣孔底部鋪設(shè)一層透氣性好的礫石層。為防氣體逸出,礫石層上面鋪設(shè)塑料厚膜密封,用土回填。用導(dǎo)氣軟管連接PVC導(dǎo)氣管,并連接測(cè)量?jī)x器。觀測(cè)孔集氣裝置結(jié)構(gòu)見圖4。

        圖4 夏縣赤塔斷層氫氣觀測(cè)孔集氣裝置示意圖

        (3)測(cè)量時(shí)間間隔。測(cè)量時(shí)間可在儀器上直接設(shè)定,根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)氫氣濃度的含量,可設(shè)定觀測(cè)時(shí)間間隔10、20、30和60min等。

        (4)數(shù)據(jù)采集。儀器觀測(cè)時(shí)抽氣時(shí)間10s,抽氣流量0.3L/min,抽氣總氣量需0.05L。儀器每次測(cè)定檢測(cè)器輸出的電壓值,自動(dòng)換算成氫氣濃度(ppm),觀測(cè)數(shù)據(jù)直接存入儀器。

        (5)數(shù)據(jù)獲取。遠(yuǎn)程獲取數(shù)據(jù),可在儀器上直接設(shè)定IP地址,通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)接收、下載數(shù)據(jù),或通過網(wǎng)頁直接繪制所需時(shí)段曲線,網(wǎng)頁界面見圖5,用痕量氫在線自動(dòng)分析儀進(jìn)行觀測(cè),首次實(shí)現(xiàn)了氫氣濃度觀測(cè)數(shù)字化,并記錄到實(shí)時(shí)變化信息。在現(xiàn)場(chǎng)可通過U盤,從儀器上直接導(dǎo)出所需時(shí)段的數(shù)據(jù)。

        圖5 H2濃度觀測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)頁界面

        2 儀器的標(biāo)定

        2.1 標(biāo)定過程

        儀器標(biāo)定界面中有兩個(gè)參數(shù)需要設(shè)置,設(shè)置界面見圖6。

        圖6 儀器標(biāo)定界面

        (1)標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度。采用的是1000ppm濃度標(biāo)準(zhǔn)氣。

        (2)標(biāo)準(zhǔn)氣體體積。標(biāo)定所需的氣體體積,如圖6中標(biāo)準(zhǔn)氣體體積為0.02mL。

        (3)標(biāo)定操作過程。

        ①點(diǎn)擊“清洗”,儀器會(huì)自動(dòng)清洗管路3秒鐘。清洗結(jié)束后,原先的“清洗”按鍵變成“測(cè)量”按鍵。儀器左下方提示請(qǐng)注入氣體。

        ②用微型注射器抽取1000ppm濃度的氣體0.02mL,通過儀器前端的白色進(jìn)樣口打入氣體。

        ③打入氣體后,立即點(diǎn)擊“測(cè)量”按鍵,進(jìn)入標(biāo)定狀態(tài)。

        ④當(dāng)儀器標(biāo)定結(jié)束后,顯示標(biāo)定系數(shù)在標(biāo)定值框中,標(biāo)定結(jié)束。

        2.2 儀器標(biāo)定時(shí)間的確定

        為了分析不同運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)度下該類儀器傳感器的穩(wěn)定性問題,需確定該類儀器在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定的最長(zhǎng)時(shí)間。本項(xiàng)研究對(duì)已經(jīng)運(yùn)行3年的夏縣1測(cè)點(diǎn)和運(yùn)行6個(gè)月的東郭測(cè)點(diǎn)儀器進(jìn)行了標(biāo)定,根據(jù)標(biāo)定結(jié)果,分析該類儀器在連續(xù)觀測(cè)時(shí)需要標(biāo)定的時(shí)間指標(biāo)。

        2.2.1 儀器長(zhǎng)時(shí)間標(biāo)定

        夏縣1測(cè)點(diǎn)觀測(cè)儀器2010年3月開始運(yùn)行,運(yùn)行時(shí)間3年,標(biāo)定結(jié)果見表1。

        表1 夏縣1測(cè)點(diǎn)儀器2次標(biāo)定結(jié)果

        按下式計(jì)算2次標(biāo)定的誤差,若K老=0.02764,K新=0.01983,則2次標(biāo)定的K值誤差為

        儀器運(yùn)行約3年后,新、老K值誤差已達(dá)28.3%,可見在儀器連續(xù)觀測(cè)中,氫傳感器靈敏度會(huì)逐漸降低。

        2.2.2 儀器短期標(biāo)定

        東郭測(cè)點(diǎn)觀測(cè)儀器2012年11月27日開始運(yùn)行,運(yùn)行時(shí)間近6個(gè)月,標(biāo)定結(jié)果見表2。

        表2 東郭測(cè)點(diǎn)儀器2次標(biāo)定結(jié)果

        用下式計(jì)算2次標(biāo)定的誤差,其中,K老=0.14996,K新=0.14147,則2次標(biāo)定的K值誤差為

        儀器運(yùn)行約6個(gè)月后,新、老K值誤差為5.66%,可見在儀器連續(xù)觀測(cè)中,6個(gè)月內(nèi)至少要對(duì)儀器進(jìn)行一次現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定,才符合儀器標(biāo)定誤差控制在5%以內(nèi)的技術(shù)要求。

        3 觀測(cè)結(jié)果分析

        3.1 同一場(chǎng)地不同深度的觀測(cè)試驗(yàn)

        為了研究鉆孔深度對(duì)斷層氫氣的背景值及其動(dòng)態(tài)的影響,在同一地點(diǎn)相距數(shù)米的小范圍內(nèi)鉆了深度分別為7.4m、4m、8.6m的孔,即夏縣1孔、夏縣2孔和夏縣3孔。觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)在中條山山前大斷裂與NW向隱伏斷裂交匯處的夏縣地震臺(tái)背后山洞洞口,3個(gè)孔均位于斷裂帶上,屬同一構(gòu)造。其基本情況見表3。

        夏縣1孔和3孔相距僅3m,在同一觀測(cè)室內(nèi),該處由于巖體破碎,孔隙和裂隙比較發(fā)育,易富集和貯存氣體,是地下氣體較易逸出的靈敏地段。觀測(cè)孔均打到斷層碎裂巖,孔深7~9m。圖7給出不同深度對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果,從圖7可知,相同時(shí)間段比較,夏縣1孔和3孔變化形態(tài)非常相似,上升、下降變化同步,只是背景值有些不同。夏縣1孔2010年4月開始實(shí)驗(yàn)觀測(cè),初始背景值0.5ppm,隨著觀測(cè)時(shí)間的變化,測(cè)孔周圍有幾次中等地震發(fā)生,目前背景值已達(dá)1.5ppm。夏縣3孔背景值0.5ppm,兩個(gè)孔深度相差1.2m,均呈顯著的日變規(guī)律,背景值相對(duì)穩(wěn)定,變化形態(tài)的一致性較好。夏縣2孔和夏縣3孔相距13m,夏縣2孔深4m,未到破碎帶,從記錄結(jié)果看,數(shù)據(jù)變化起伏和擾動(dòng)較大,日變規(guī)律不清楚。由此可見,觀測(cè)深度對(duì)氫氣濃度的背景值及動(dòng)態(tài)變化有一定影響,孔深達(dá)破碎帶效果最好。

        圖7 2013年2月6~28日同一地點(diǎn)不同深度對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

        3.2 斷層位置對(duì)氫氣濃度觀測(cè)結(jié)果的影響

        在中條山斷裂附近布設(shè)了夏縣1孔、夏縣2孔、赤峪和東郭4個(gè)連續(xù)定點(diǎn)測(cè)點(diǎn)(見圖2),形成小的區(qū)域觀測(cè)網(wǎng)。各測(cè)點(diǎn)基本情況如表3(所示),幾個(gè)測(cè)點(diǎn)基本位于中條山山前斷裂及其附近,從記錄結(jié)果(圖8)可以看出,在同一條斷裂附近,小局域范圍內(nèi)氫氣濃度出現(xiàn)準(zhǔn)同步變化,能夠比較好的反應(yīng)同一斷裂帶地下氣體的動(dòng)態(tài)特征。各測(cè)點(diǎn)這種正常的動(dòng)態(tài)變化,有利于識(shí)別構(gòu)造活動(dòng)及地震前兆異常信息,對(duì)捕捉短臨前兆異常能夠提供比較可靠的信息。

        圖8 2012年12月1~20日同一斷裂帶不同測(cè)點(diǎn)H2濃度變化曲線

        3.3 儀器工作溫度的確定

        儀器的工作溫度對(duì)地震監(jiān)測(cè)來說非常重要,比如室內(nèi)地下流體水氡觀測(cè)的室溫要求為15~25℃(國(guó)家地震局,1985),超出觀測(cè)環(huán)境的溫度范圍可能影響儀器性能,且直接影響氡濃度的觀測(cè)。按照痕量氫自動(dòng)分析儀的特性,儀器的適應(yīng)范圍為0~50℃,為了驗(yàn)證此指標(biāo),進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。

        3.3.1 儀器抗寒能力實(shí)驗(yàn)

        對(duì)于氫觀測(cè)儀可否用于地震系統(tǒng),其對(duì)觀測(cè)室溫度有什么要求?是否可以進(jìn)行野外觀測(cè)等問題并無肯定的結(jié)論。故為了檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)儀器的抗寒能力,將儀器放在野外臨時(shí)簡(jiǎn)易活動(dòng)房?jī)?nèi)。在2012年冬季至2013年第一季度進(jìn)行了野外連續(xù)觀測(cè)。圖9給出了夏縣2孔氫氣濃度、溫度及氣壓的觀測(cè)記錄,從圖中可見,在最低溫度為0.5℃時(shí),可以記錄到氫氣濃度、溫度和氣壓的觀測(cè)數(shù)據(jù),儀器工作正常。可見痕量氫在線自動(dòng)分析儀可以用于野外觀測(cè),0℃以上是可以正常觀測(cè)的。

        3.3.2 儀器最高溫度實(shí)驗(yàn)

        按照痕量氫自動(dòng)分析儀的特性,儀器的適應(yīng)范圍在0~50℃。但在25℃以上可否正常工作?圖10給出夏縣2孔2013年4月氫氣濃度、溫度的觀測(cè)結(jié)果。從圖10中可見,在溫度達(dá)40℃時(shí),儀器能夠記錄到氫氣濃度變化,工作正常??梢姾哿繗湓诰€自動(dòng)分析儀在工作中對(duì)室溫沒有過高要求。

        圖9 2012年12月1日~2013年1月8日夏縣2孔氫氣濃度、溫度及氣壓觀測(cè)微動(dòng)態(tài)變化曲線

        圖10 2013年4月1~18日夏縣2孔H2濃度、溫度變化曲線

        4 結(jié)論及討論

        通過上面對(duì)斷層氫氣濃度的觀測(cè)試驗(yàn),得到如下初步認(rèn)識(shí):

        (1)通過集氣裝置試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)儀器標(biāo)定、儀器穩(wěn)定性連續(xù)觀測(cè)資料分析,認(rèn)為痕量氫在線自動(dòng)分析儀穩(wěn)定性比較好,靈敏度高,可記錄斷裂帶土壤中氫氣濃度的變化;靈敏度達(dá)1×10-9,比普通氣相色譜儀器的靈敏度提高了4~5個(gè)數(shù)量級(jí)。

        (2)該類型觀測(cè)儀器至少6個(gè)月應(yīng)標(biāo)定一次,以保證儀器觀測(cè)值絕對(duì)量的可靠性。儀器輔助觀測(cè)項(xiàng)包括環(huán)境溫度和氣壓。斷層氣中氫氣濃度觀測(cè)工作實(shí)現(xiàn)了無人值守,數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸,滿足了中國(guó)地震局?jǐn)?shù)字化觀測(cè)的技術(shù)要求。

        (3)觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在活動(dòng)斷裂的破碎帶上。觀測(cè)孔的深度應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐孛病⒏采w層厚度、植被、淺層地表水位等因素來確定。觀測(cè)層位于破碎帶的觀測(cè)孔,觀測(cè)值動(dòng)態(tài)變化規(guī)律清晰。同一斷層位置上的不同深度觀測(cè)孔,觀測(cè)結(jié)果具有準(zhǔn)同步變化特征,當(dāng)然觀測(cè)孔較淺會(huì)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性有一定影響。

        (4)分析同一斷裂帶不同測(cè)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)在同一斷裂及其附近不同測(cè)點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)同步或準(zhǔn)同步變化,這對(duì)異常的可靠性識(shí)別非常有利,在重點(diǎn)監(jiān)視區(qū)或值得注意地區(qū)開展多測(cè)點(diǎn)斷層氫氣濃度觀測(cè),依據(jù)準(zhǔn)同步異常變化信息,有望捕捉到有價(jià)值的短臨地震異常信息。

        利用斷層土壤氣預(yù)測(cè)地震是近年來發(fā)展起來的一種新方法,國(guó)內(nèi)外在斷層氣觀測(cè)實(shí)踐中已獲得大量震例,它已成為地震短臨預(yù)測(cè)的重要手段之一。實(shí)踐證明,斷層土壤氣觀測(cè)的干擾因素(主要是氣象因素)較為單一,年變規(guī)律清楚。經(jīng)過短期試驗(yàn)認(rèn)為,痕量氫在線自動(dòng)分析儀適應(yīng)能力較強(qiáng),IP地址直接到儀器,將觀測(cè)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸,可實(shí)現(xiàn)在線瀏覽和分析,能夠滿足地震系統(tǒng)氫氣觀測(cè)技術(shù)的需要。另外,觀測(cè)儀器很適用于野外觀測(cè),能夠?yàn)榈卣鸲膛R監(jiān)測(cè)提供新的技術(shù)支撐。

        由于此項(xiàng)工作目前尚處于試驗(yàn)研究階段,僅得到初步的結(jié)論和認(rèn)識(shí),有待通過今后的觀測(cè)和總結(jié)獲取新的認(rèn)識(shí)。

        致謝:本研究得到杭州超距科技有限公司何鑭經(jīng)理、王維熙教授的支持,在此深表感謝!

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