王 云，趙慈平，冉 華，陳坤華

(1.云南省地震局，云南昆明650224;2.中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所地殼動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100085)

0 引言

地球在形成和演化過程中的分異作用使地球排氣至今未止。隨著新觀測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)地球內(nèi)部氣體的賦存狀態(tài)、遷移、逸出及其作用的觀測(cè)研究也取得了很大進(jìn)展。地球排氣可形成CO2氣藏和有機(jī)烴類天然氣藏等重要的氣體礦產(chǎn)資源(戴金星，1993)，且與若干金屬礦床的形成有著密切聯(lián)系。同時(shí)，地球排氣還可引發(fā)災(zāi)害，1986年中非喀麥隆尼奧斯 (Nyos)湖區(qū)發(fā)生CO2爆發(fā)式排放導(dǎo)致近2000人死亡 (上官志冠，武成智，2008)?，F(xiàn)已查明著名的“魔鬼三角”百慕大沉船、空難事件與海底排出的CH4氣體而形成水合甲烷冰山有關(guān)。此外，溫室氣體排放、南極臭氧層空洞、大氣異常增溫、森林大火、厄爾尼諾現(xiàn)象、干旱等自然災(zāi)害不只限于單純的人為因素或氣象因素，還必須考慮地球深部大規(guī)模向地表排放氣體的影響 (杜樂天，1996)。大量資料表明，幾乎所有MS≥7.0地震在臨震或發(fā)震時(shí)都伴隨著冒煙、冒火、發(fā)光、或伴有硫磺氣味等現(xiàn)象發(fā)生，并且這些現(xiàn)象沿構(gòu)造帶 (斷層)展布。1966年邢臺(tái)6.8級(jí)地震、1975年海城7.3級(jí)地震、1976年唐山7.8級(jí)地震，仍至2008年汶川8.0級(jí)地震，在震前均有大量氣體釋放 (張景廉等，2011)。此外，印尼蘇門答臘地區(qū)2004年和2005年兩次M＞8.0地震前也發(fā)現(xiàn)震區(qū)有明顯的排氣現(xiàn)象和氣體地球化學(xué)異常 (高建國(guó)等，2007;孫玉濤等，2014)。

無論是現(xiàn)代火山噴出氣體，還是中下地殼加熱脫氣，或者大洋中脊新洋殼形成處水熱流體中，CO2是地球排出氣中的主要成分 (Gerlach，1991;Kerrick，Caldeira，1998，M?rner，Etiope，2002)。在氣體地球化學(xué)研究中，地下流體CO2在地震監(jiān)測(cè)、隱伏斷裂探測(cè)和地裂縫的現(xiàn)場(chǎng)定位等方面都有著廣泛的應(yīng)用。王基華等 (1998)研究表明斷層土壤氣CO2動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)對(duì)中強(qiáng)地震有較好的映震效能。然而CO2的動(dòng)態(tài)變化受多重因素的影響，如斷層氣CO2受夏高冬低的季節(jié)性變化影響，土壤中逸出量也與氣壓有很大關(guān)系 (官致君等，2003);CO2化學(xué)性質(zhì)活潑，易溶于水，因此受降雨或地表水的滲入溶解影響較大;在深部溫壓條件下，CO2可能與別的氣體或新破裂的巖石產(chǎn)生反應(yīng) (方震等，2012);成因及來源復(fù)雜，地殼深部CO2向地表遷移過程中可能會(huì)有地表CO2的混入。由此種種因素的影響，很難識(shí)別地震異常，CO2作為地震預(yù)測(cè)指標(biāo)效果不明顯。究其原因在于逸出氣CO2的來源、運(yùn)移機(jī)制及映震機(jī)理還沒有真正搞清楚。氣體地球化學(xué)領(lǐng)域發(fā)展起來的同位素示蹤技術(shù)，有助于判斷CO2氣體的來源與運(yùn)移機(jī)制，辨識(shí)地下流體動(dòng)態(tài)變化異常，理解地震前兆形成的機(jī)理，為地震預(yù)測(cè)提供更科學(xué)的判定依據(jù)。

綜合國(guó)內(nèi)外研究，本文系統(tǒng)闡述了地表逸出氣CO2的成因類型、來源判別、運(yùn)移機(jī)制及賦存形態(tài)等物理化學(xué)機(jī)制。其目的之一是在今后的地震監(jiān)測(cè)中，能進(jìn)一步判斷監(jiān)測(cè)氣CO2的成因以及不同來源CO2的映震效能;二是結(jié)合地球化學(xué)動(dòng)力學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地震地球化學(xué)等領(lǐng)域的理論知識(shí)，探討逸出氣CO2的映震機(jī)理。同時(shí)，本文還回顧了CO2氣體及其存在形態(tài) (超臨界態(tài)、水合離子型態(tài))在地震研究領(lǐng)域的主要成果與進(jìn)展。這將有助于全面了解CO2等流體地球化學(xué)在未來地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中的研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向，為探索地震前兆信息與地震預(yù)測(cè)提供新的技術(shù)途徑。

1 地殼流體CO2成因及來源識(shí)別

CO2是排氣過程中普遍存在的氣體。在地殼內(nèi)部CO2的分布表現(xiàn)出隨深度的增加而增多的趨勢(shì)(杜樂天，2007)。據(jù)前蘇聯(lián)科拉半島CK-3號(hào)超深鉆和德國(guó)巴伐利亞州KTB超深鉆的研究資料(車用太，魚金子，2006)顯示，地殼氣體成分中CO2含量居首位。有人把從地球內(nèi)部排出的CO2(包括深部地幔和淺部地殼)成因歸為有機(jī)成因和無機(jī)成因兩類。Barnes等 (1978)則認(rèn)為有3種來源:有機(jī)物來源、海相碳酸鹽巖的變質(zhì)和地幔巖漿脫氣。本文將CO2的3種成因歸納為:有機(jī)生物成因、變質(zhì)成因和幔源成因。由于地殼流體CO2有可能存在以上一種成因或多種成因的混合，在沒有近地表來源證據(jù)的情況下，碳的穩(wěn)定同位素組成大致可以說明其來源 (圖1)。本文所指的深源流體，主要是來自于地殼多震層以下的流體，即來自地殼脆—延性過渡帶及其以下的流體，主要為幔源成因，但也不排除變質(zhì)成因的混入。一般而言，也就是中地殼及其以下的流體。

1.1 有機(jī)生物成因

通常，有機(jī)成因CO2的產(chǎn)生過程為有機(jī)物的氧化、裂解、熱降解、微生物降解，但其來源可能較為廣泛。例如，在富含有機(jī)質(zhì)的煤、泥、頁巖中，含氧官能團(tuán) (如羧基、羥基等)有機(jī)質(zhì)的縮聚作用或脫基團(tuán)作用;階地或沖積沉積層中的有機(jī)物氧化分解;古植物纖維質(zhì)在成煤過程;褐煤轉(zhuǎn)化為瀝青煤和無煙煤的變質(zhì)過程等，在一定的溫壓條件下均可產(chǎn)生大量CO2(Sugisaki et al.，1983;Evans et al.，2001)。這些有機(jī)物來源的CO2是貧13C的，Panichi和Tongiorgi(1975)根據(jù)北美和意大利南部的油田資料分析，認(rèn)為這個(gè)來源的CO2的δ13C變幅很寬 (-5‰～-22‰)，而且與碳酸鹽源CO2相比，油田的CO2樣品的碳同位素組成總是很輕。Barnes等 (1978)也認(rèn)為，以煤、石化木和石油等形式存在的有機(jī)物質(zhì)，其13C含量很小，δ13C值也低于 -20‰。Shapiro等(1982)測(cè)定了圣安德烈斯斷層附近的測(cè)孔中CO2的δ13C值為-22‰，推斷CO2來源于有機(jī)物質(zhì)的氧化。我國(guó)有機(jī)成因的CO2的δ13C區(qū)間值在-8‰～-39‰，主頻率段在-12‰～-17‰，最輕的是安徽省繁昌三山街第四系生物氣為-39.14‰ (戴金星，1993)。因此，一般有機(jī)成因CO2中δ13C通常小于-12‰，主δ13C平均值約為-25‰。

1.2 變質(zhì)成因

變質(zhì)成因CO2從產(chǎn)生的動(dòng)力源主要可以歸納成兩類 (李振生等，2011):一是接觸變質(zhì)作用，侵入體與圍巖 (碳酸鹽巖)相互作用分解產(chǎn)生CO2，其釋放量與接觸變質(zhì)級(jí)別成正比;二是斷裂變質(zhì)作用。斷裂帶可作為巖漿或高溫?zé)嵋旱那治煌ǖ?，而且剪切熱效?yīng)也可使斷裂帶明顯增溫，都為碳酸鹽巖熱變質(zhì)提供熱源。在地下深部高溫?zé)嵩吹淖饔孟?，含有灰?guī)r、白云巖等碳酸鹽礦物的巖石產(chǎn)生分解生成CO2:

含硅質(zhì)的大理石、白云石等沉積碎屑巖在600～700℃高溫下，經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用或解除變質(zhì)作用，生成硅灰石、鎂橄欖石，釋放出CO2氣體，反應(yīng)如下:

侵入體的接觸帶上存在鎂橄欖石和硅灰石便是 CO2生成的直接證據(jù) (Panichi，Tongiorgi，1975)。此外硅酸鹽 (高嶺石、蒙脫石和鉀云母)在成巖環(huán)境溫度超過100℃時(shí)，與碳酸鹽巖礦物水解生成大量CO2(Hutcheon，Abercrombie，1990)。如高嶺土與碳酸鹽的水解:

程有義 (2000)研究認(rèn)為，地殼巖石的熔融脫氣也可產(chǎn)生CO2。在深部流體的參與下，由于局部地?zé)崽荻犬惓＃邢碌貧た梢援a(chǎn)生含有一定揮發(fā)分的熔融巖漿，該揮發(fā)分主要成分為CO2，與未脫氣的地幔巖漿相比，其豐度較低，δ13C值一般在-6‰～-10‰之間。海相碳酸鹽巖是碳源的主要組成部分，在有水參與時(shí)，其分解所需溫度大大降低，高于70℃便可分解產(chǎn)生CO2，如方解石和白云石等礦物組成的沉積巖在地下深部高溫?zé)嵩聪?，發(fā)生變質(zhì)脫碳作用而生成CO2;碳酸鹽巖在巖石破裂或有酸性水的溶蝕作用下，也會(huì)產(chǎn)生大量CO2氣體。此類CO2最大限度地繼承了其母源碳酸鹽的碳同位素組成，δ13C值一般在+3.5‰～-3.5‰之間 (Pankina，1979)。Craig(1953)海相沉積碳酸鹽巖變質(zhì)的CO2其δ13C值為+5‰～-5‰，而許多來自歐洲、小亞細(xì)亞、日本等地的含海相沉積碳酸鹽巖的CO2同位素分析顯示其δ13C值接近于0‰ (Irwin，Barnes，1980)。

1.3 幔源成因

在地幔來源的氣體中，無論是在熔巖噴出氣、大洋中脊噴出氣、還是溫泉逸出氣中，CO2含量總是占主要?dú)怏w成分的第一位?；鹕絿姵鰵庵校珻O2是最常見、含量較高的氣體組分，而且也是下地殼與上地幔中存在著流體活動(dòng)的首要證據(jù)。巖漿是CO2氣體的重要源體，巖漿中溶解或游離著大量的CO2氣體 (周曉成，2011)。對(duì)全球大部分火山噴出氣研究可知，絕大部分火山氣體中CO2占?xì)怏w總量的50%以上，最高可達(dá)98%(魚金子，車用太，1998)。地幔流體中CO2為主要成分的其它證據(jù)來自上地幔巖的流體包裹體 (被玄武巖漿噴溢帶到地表)，研究結(jié)果顯示，CO2含量約占總氣體量的50%以上 (夏林圻，徐培蒼，1990;張銘杰，王先彬，1999)。

幔源碳的δ13C值主要是通過金剛石、巖漿碳酸巖以及幔源巖石的氣液包裹體的研究獲得的。Craig(1953)測(cè)定了6個(gè)采自南非金伯利礦的透明八面體金剛石的δ13C值，得到的結(jié)果在-2.4‰～-4.7‰之間。據(jù)Taylor等 (1967)報(bào)道原生火成碳酸鹽方解石的δ13C值在-5.0‰～-8.0‰，其它幔源CO2的同位素組成的直接證據(jù)來自地殼擴(kuò)張中心和地幔柱。來自大西洋中脊的拉斑玄武巖樣品的CO2包裹體的δ13C變化范圍為 (-7.6±0.5)‰ (Pineau et al.，1976);來自太平洋玄武巖樣品中的流體包裹體中CO2的δ13C變化范圍為-4.7‰～-5.8‰，太平洋海隆排放的CO2氣體δ13C變化范圍為-5.4‰ ～ -5.8‰ (Moore et al.，1977)。國(guó)外一些學(xué)者 (Nadeau et al.，1990，Pineau，Mathez，1990)還測(cè)定了北美大陸火山巖中地幔巖捕虜體中的δ13C變化范圍介于-4‰～-10‰之間，夏威夷火山巖的δ13C變化范圍介于-1.6‰～-10.8‰和-22‰～-26‰之間。

1.4 地殼流體CO2來源識(shí)別

一般認(rèn)為，有機(jī)成因的δ13C值在-12‰或者更低，海相沉積碳酸巖變質(zhì)成因的CO2的δ13C值在+3.5‰ ～-3.5‰左右，幔源成因的 CO2的δ13C值在-4.7‰～-8.0‰。然而，能否直接根據(jù)CO2相應(yīng)δ13C值的變化范圍判識(shí)其來源呢?如若不能，又有什么方法可以識(shí)別呢?下面筆者將針對(duì)這兩個(gè)問題展開論述。

地幔存在大規(guī)模的碳同位素組成的不均一性(Pineau，Mathez，1990)，這就存在生物有機(jī)碳下沉與均一的原始碳源混合的可能。如圖1所示，深部流體與地殼熔融揮發(fā)分的混合作用也可使δ13C值在0～-12‰之間變化，該范圍顯然覆蓋了幔源碳δ13C值的變化范圍 (-4.7‰ ～-8.0‰)。此外，沉積碎屑巖中的鈣質(zhì)膠結(jié)物和泥質(zhì)巖石中的一些碳酸鹽礦物，主要是方解石、白云石或菱鐵礦，由于其形成環(huán)境特殊，其δ13C值明顯小于海相碳酸鹽的δ13C(-3.7‰～+3.7‰)，一般認(rèn)為在-9‰～-15‰范圍變化 (程有義，2000)。由此可見，碳同位素組成具有多解性，不能簡(jiǎn)單地根據(jù)δ13C變化范圍判斷其來源。

為了準(zhǔn)確地判斷地殼流體CO2的真正來源，常借助于稀有氣體氦同位素3He/4He比值、復(fù)合氣體含量 (CO2/3He、CH4/3He比值等)地球化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行綜合判識(shí)。通常來自于殼源CO2中的R/Ra＜1(R為樣品的3He/4He比值，Ra為大氣3He/4He比值，其值為:1.4×10-6)，而來自于幔源CO2中的R/Ra＞1。對(duì)全球范圍內(nèi)有關(guān)樣品的測(cè)試與研究表明，幔源流體中CO2/3He值的分布范圍數(shù)量級(jí)為108～1010，CH4/3He值數(shù)量級(jí)為105～107;殼源流體的CO2/3He值則遠(yuǎn)高于地幔值，數(shù)量級(jí)達(dá)1010～1012，CH4/3He值分布于108～1011范圍，也顯著高于幔源值 (陶明信等，2005)。但幔源氣體在地殼中運(yùn)移和聚集過程中，其CO2/3He比值會(huì)受到各種因素的影響而發(fā)生不同程度的變化。Poreda等(1988)研究發(fā)現(xiàn)，殼源流體以具有高CH4/3He值(1012)、高 CO2/3He值 (1011)和 低 R值(0.01Ra)的特征;幔源流體以具有低的CH4/3He值 (＜106)的高R值 (0.6～3.9Ra)和低CO2/3He(＜109)和高R值 (2Ra～4Ra)的特征。表1中列出了判斷各種氣體組分來源的近似參量，對(duì)于多來源的混合氣體，表1內(nèi)的指標(biāo)數(shù)值會(huì)發(fā)生改變。

表1 氣體來源的識(shí)別指標(biāo)Tab.1 The identification indicators of gas sources

2 排放與運(yùn)移

地殼流體CO2的釋放與現(xiàn)今基本構(gòu)造過程密切相關(guān)，特別是構(gòu)造板塊俯沖帶和洋中脊伸展構(gòu)造帶存在著大量的新生代火山、噴氣孔。大陸地殼的排氣過程按區(qū)域大致可劃分火山區(qū)排氣和非火山區(qū)排氣。在火山區(qū)，火山通道及附近的斷層成為排氣的主要通道;而非火山區(qū)，各種規(guī)模的斷裂、裂谷等都是地球內(nèi)部向地球表面和大氣排放氣體的通道 (楊玉榮，2000)。氣體排放的“驅(qū)動(dòng)力”，除自身的浮力而外，還有沉積壓實(shí)作用、成巖作用、變質(zhì)作用、巖漿脫氣作用、構(gòu)造變形、熱對(duì)流和熱擴(kuò)散及流體密度梯度等 (易立新等，2003)。CO2排放的時(shí)空分布上存在非常不均一現(xiàn)象。時(shí)間上，排放量以顯生宙早古生代為最高，中生代白堊紀(jì)次之，排放量最低出現(xiàn)于石炭紀(jì)—二疊紀(jì)和包括第四紀(jì)在內(nèi)的晚新生代，前寒武紀(jì)末期也很可能具有低CO2排放 (中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所，1998)?？臻g分布上，全球CO2排放點(diǎn)集中于板塊縫合帶、年輕的造山帶及高熱流值的地區(qū)，主要包含兩個(gè)地區(qū)，一個(gè)是比較狹窄的環(huán)太平洋地區(qū)，其延伸長(zhǎng)度超過30 000 km;另一條CO2富集帶包括中歐、南歐以及小亞細(xì)亞的廣闊地區(qū) (Barnes et al.，1978)。同時(shí)還有大洋中脊和海底薄弱部位，CO2隨海底熱液排出。

火山區(qū)和地?zé)岙惓^(qū)是CO2排放活動(dòng)的主要集中區(qū)域，通常在火山噴發(fā)期會(huì)噴出大量火山氣體，而在火山休眠期沒有熔漿噴出地表，也同樣會(huì)排出大量火山氣體，主要表現(xiàn)形式為火山噴氣孔和火山熱泉。美國(guó)黃石公園火山地?zé)釁^(qū)每年向現(xiàn)今地球大氣圈中輸送的CO2氣體高達(dá)1.5×105t(Werner，Brantley，2003);意大利火山學(xué)者對(duì)希臘愛琴島上由陸內(nèi)俯沖形成的、規(guī)模較小的Methana和Sousaki兩個(gè)休眠活火山研究表明:CO2氣體排放量分別為1600 t/a和2.0×104t/a(D'Alessandro et al.，2008)。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)騰沖火山區(qū)溫泉逸出氣做了許多深入的研究 (高清武，范樹全，1992;王先彬等，1993;上官志冠等，2004)，溫泉逸出氣中 CO2最高可達(dá)96.6%。成智慧等(2012)利用數(shù)字皂膜通量?jī)x測(cè)量了騰沖新生代火山區(qū)溫泉中CO2的排放通量達(dá)3.58×103t/a。對(duì)長(zhǎng)白山火山區(qū)溫泉?dú)怏w成分進(jìn)行研究 (高清武，2004;高玲等，2006)表明氣體成分均以CO2為主，其含量變化范圍為73.55% ～97.59%?；鹕絽^(qū)內(nèi)的CO2氣體釋放通量為6.9×104t/a(張茂亮等，2011)。海底火山噴發(fā)釋放的CO2，至今還沒有較為可靠的數(shù)據(jù)。

在大陸非火山區(qū)，現(xiàn)今仍在強(qiáng)烈活動(dòng)的深大斷裂是地球排氣的主要通道。Sugisaki等 (1983)將與斷裂活動(dòng)有關(guān)的從斷裂散發(fā)出來的氣體定義為“斷層氣”，按照斷層氣體的排出方式，可將其分為兩類，一類主要是從斷裂帶的巖石排出或以土壤微滲漏的方式排出，該類氣體也稱作“土壤氣”。土壤氣以垂直向排氣為主，常用于隱伏斷裂和地裂縫的定位及斷層活動(dòng)性的研究 (Wang et al.，2006)。同時(shí)，土壤氣也是研究火山及其活動(dòng)性的主要手段 (Rizzo et al.，2009;Camarda et al.，2012);另一類則主要由深循環(huán)的地?zé)崴當(dāng)y帶并通過溫泉出露點(diǎn)釋放的“溫泉?dú)狻?，該類氣體常用于地下熱源識(shí)別 (Yokoyama et al.，1999)及火山區(qū)巖漿囊探測(cè) (趙慈平等，2011)，也應(yīng)用于全球性氣候變暖、海平面上升、碳循環(huán)等 (趙珂等，2005;張茂亮等，2011;成智慧等，2012)。但無論是土壤氣還是溫泉?dú)猓诘卣鹧芯款I(lǐng)域的應(yīng)用都較為廣泛。

地下氣體運(yùn)移、富集與儲(chǔ)存是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，受諸多因素的影響，在其運(yùn)移過程中，既有物理作用，也有化學(xué)作用。一些學(xué)者提出了擴(kuò)散模式、對(duì)流模式、接力傳遞作用等分析深部氣體運(yùn)移的理論機(jī)制，用于解釋地球排氣以及地震、火山事件中氣體的異常觀測(cè)結(jié)果 (方震等，2012)。近年來有學(xué)者 (Walia et al.，2010;Li et al.，2013)提出CO2、N2、CH4等氣體在向地表運(yùn)移過程中可作為載氣，能將一些地殼中衰變速度較快或擴(kuò)散系數(shù)較低的氣體 (如222Rn、He等)載流運(yùn)移至地表，為捕捉這些氣體地震異常提供可能。

3 存在形態(tài)及檢測(cè)方法

CO2氣體的物理化學(xué)性質(zhì)具有其特殊性，常溫常壓條件下，是一種無色、弱酸性氣體。但在地殼深部的高溫高壓下，CO2有可能呈超臨界狀態(tài)(臨界溫度為31.1℃，臨界壓力為7.4 MPa)(張曉東，2003)。超臨界流體存在形式既不是液相，也不是氣相，而是介于兩者之間的一種特殊狀態(tài)，具有較強(qiáng)的擴(kuò)散率和滲透率，遷移能力較強(qiáng);一些難溶物質(zhì)在臨界流體 (CO2和H2O)的作用下很容易溶解，該流體有一定的侵蝕性。根據(jù)地溫增溫率和靜壓梯度，可推測(cè)中、下地殼以下水和CO2流體呈超臨界狀態(tài)，在上地殼中局部高溫異常地段也可存在超臨界流體 (徐有生等，1995)。當(dāng)深部的CO2氣體上升到地表的過程中，必然會(huì)溶解于上地殼流體中，特別是由斷裂、裂隙等下滲的地表水。CO2的溶解度與壓力成正比，隨著含有CO2的流體出露至地表，由于流體壓力的減小，一部分游離的CO2以氣態(tài)的形式逸出，最終CO2氣體隨地下水排出地表。

地下水中的CO2以HCO3-、CO3和游離CO23種型體存在，3種型體之間的比例關(guān)系主要取決于溫泉水的pH值。常溫常壓下到達(dá)平衡時(shí) (1 atm，25℃)，繪制出碳酸各型態(tài)的分布分?jǐn)?shù) (δi)與pH值的函數(shù)關(guān)系如圖2所示，圖中游離CO2用H2CO3表示。

目前對(duì)CO2氣體含量的分析檢測(cè)方法主要有:酸堿滴定法、氣相色譜法、紅外光譜法、電化學(xué)傳感法等。實(shí)驗(yàn)室常用的分析方法是氣相色譜法，該方法有檢測(cè)靈敏度高、選擇性高、分析檢測(cè)速度快等優(yōu)點(diǎn)，而對(duì)于野外CO2現(xiàn)場(chǎng)分析檢測(cè)一般采用紅外光譜法或電化學(xué)傳感法，因?yàn)檫@兩種方法分析儀器相對(duì)簡(jiǎn)單，便于攜帶。目前應(yīng)用于地震野外斷層氣CO2監(jiān)測(cè)的一種簡(jiǎn)便方法——CO2快速測(cè)定管 (林元武，王基華，1998)，該方法實(shí)質(zhì)是一種化學(xué)反應(yīng)法，直接把測(cè)定管置于觀測(cè)孔中，經(jīng)過24小時(shí)的連續(xù)反應(yīng)，便可獲得CO2釋放量。與氣相色譜法測(cè)定的結(jié)果對(duì)比，其結(jié)果有很好的一致性，且測(cè)定法具有簡(jiǎn)便、價(jià)廉、可靠有效和干擾少等特點(diǎn)，在地震前兆監(jiān)測(cè)、隱伏斷裂和地裂縫的現(xiàn)場(chǎng)定位等應(yīng)用中具有更好的推廣價(jià)值。

4 CO2釋放在地震預(yù)測(cè)研究中的應(yīng)用

國(guó)外對(duì)地殼流體CO2釋放的研究在一些多地震和火山活動(dòng)的國(guó)家開展比較普遍，如美國(guó)、日本及歐洲中南部地中海沿線等國(guó)家開展研究較早。我國(guó)自20世紀(jì)90年代開始便注意到斷層中CO2釋放可能是地震預(yù)測(cè)研究的一種有效途徑。經(jīng)過多年的探索，地殼流體CO2釋放在地震研究領(lǐng)域成功應(yīng)用于地震活動(dòng)性、遙感探測(cè)、地震預(yù)測(cè)、映震機(jī)理解釋、流體觸 (誘)發(fā)震等方面的研究。結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用深源流體同位素地球化學(xué)研究地震已成為現(xiàn)今的熱點(diǎn)。

4.1 在地震活動(dòng)性方面的應(yīng)用

地殼流體CO2的釋放空間分布與主要地震區(qū)(帶)分布基本一致。從CO2排放點(diǎn)的環(huán)球分布上看，其排放條帶的走向均與板塊縫合帶、歷史上主要地震帶相重合。同時(shí)，CO2排放條帶也是大地震發(fā)生的集中區(qū)域。條帶以外的孤立CO2排放點(diǎn)也是趨于和局部性地震區(qū)相重合。在世界上絕大部分比較古老的造山帶和克拉通地區(qū)，CO2排放點(diǎn)和地震活動(dòng)同樣稀缺。這種地理上分布的重合現(xiàn)象說明CO2的產(chǎn)生與現(xiàn)代廣泛存在的基本構(gòu)造活動(dòng)過程緊密相關(guān) (Irwin，Barnes，1980)。國(guó)內(nèi)相關(guān)研究也表明，富含CO2流體出露點(diǎn)或出露帶的分布與強(qiáng)震震中相吻合，且CO2釋放強(qiáng)度與地區(qū)強(qiáng)震活動(dòng)正相關(guān)，地震活動(dòng)不太強(qiáng)烈的地區(qū)CO2釋放強(qiáng)度明顯偏低 (石慧馨，1979;上官志冠，劉桂芬，1993;康來迅等，1999)。然而，在我國(guó)的地震活動(dòng)帶上，有一大部分區(qū)域地下流體不是很發(fā)育，深循環(huán)水的出露也十分少見。應(yīng)用CO2空間釋放特征圈定地震區(qū) (帶)具有一定局限性。換句話說，該方法只能作為地震區(qū)劃的一種輔助手段。

小區(qū)域與大區(qū)域的CO2釋放特征有所差別。王永才和孫香榮 (1992)討論了河北及鄰近地區(qū)CO2富集帶與地?zé)岙惓?、地震震中的分布關(guān)系。結(jié)果顯示，CO2富集帶與地?zé)岙惓г诳臻g上重合，但與M≥5地震震中分布并不重合，這些地震多發(fā)生在CO2富集帶的邊沿附近。地?zé)岙惓АO2富集帶和地震活動(dòng)帶之間空間分布的這種依存關(guān)系不是偶然的。地?zé)岙惓У叵铝黧w也異常發(fā)育，促進(jìn)了碳酸鹽的變質(zhì)作用，產(chǎn)生CO2富集帶。地?zé)岙惓^(qū)呈帶狀斷續(xù)分布，從而在地溫梯度變化大的地段容易積累熱應(yīng)力，進(jìn)而引起地震發(fā)生。從地震小區(qū)劃角度看，地殼流體CO2釋放或富集空間分布可以大致確定未來破壞性地震的潛在震源位置。

4.2 在遙感探測(cè)方面的應(yīng)用

許多觀測(cè)實(shí)例表明，地震前CO2、CO、CH4等溫室氣體排放量的增加可使地表或近地表的溫度升高3～5℃ (Tronin，2006)。衛(wèi)星熱紅外圖像作為一種新的遙感探測(cè)手段，可以監(jiān)測(cè)這些氣體異常排放現(xiàn)象。強(qiáng)祖基等 (1997)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同比例的氣體 (CO2、CH4、He等)與空氣混合后在外加瞬變電場(chǎng)的作用下可引起高達(dá)6.1℃的增溫，太陽輻照也可引起上述混合氣體增溫4～5℃。這些模擬結(jié)果與臨震前衛(wèi)星熱紅外增溫幅度 (5～6℃)基本一致。2004年印尼蘇門答臘MW9.3地震前觀測(cè)到了間斷性的、不連續(xù)的氣體釋放，震前7 d的衛(wèi)星熱紅外圖像顯示，在安達(dá)曼海和南海南部存在增溫12℃孤立異常區(qū)，異常區(qū)東南端已覆蓋到MW9.3巨震的震中 (高建國(guó)等，2007)。利用高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)不僅可以反演亮溫、大氣溫度、地表溫度，還可以反演一些氣體組分(CO、CH4、CO2、H2O、O3等)含量等化學(xué)參數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)而提取與地震有關(guān)的遙感信息。2001年印度Gujarat地區(qū)MS7.8地震前，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)也顯示CO含量有異常，且該異常與熱紅外異常相吻合 (Singh et al.，2010)。2008年汶川MS8.0地震前后均有水汽含量異常增高的現(xiàn)象 (崔麗華，2009)，同時(shí)也伴隨熱紅外異常 (魏樂軍等，2008)。2012年蘆山MS7.0地震前龍門山地區(qū)觀測(cè)到震前地下甲烷的釋放，且受斷裂帶控制明顯，雅安市氣溫出現(xiàn)明顯增溫異常，增溫幅度最高為6.2℃，研究表明，蘆山地震前甲烷的釋放與氣溫異常升高有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系 (王杰等，2013)。不同地區(qū)發(fā)生的地震，地球化學(xué)特征和氣象特征不同。通過研究遙感數(shù)據(jù)未發(fā)現(xiàn)CO2氣體含量異常，并不能判定地震前后就沒有CO2的釋放，它可能受氣象因素干擾、傳感器對(duì)CO2的敏感度、反演精度低和CO2的背景含量較高等因素影響。總而言之，利用遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)地震有關(guān)的氣體前兆異常與傳統(tǒng)的定點(diǎn)取樣檢測(cè)方法相比，具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、組分快速分析、取樣手續(xù)簡(jiǎn)便、可獲得地面或高空大區(qū)域三維空間數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)。

4.3 在地震預(yù)測(cè)、機(jī)理解釋方面的應(yīng)用

地下流體地球化學(xué)變化特征能很好的反映地震斷層的活動(dòng)情況。CO2作為斷層流體中的主要成份，是地震前兆異常的主體，可應(yīng)用于地震監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)。土壤氣CO2前兆異常用于預(yù)測(cè)地震的比較成功的實(shí)例是林元武和王基華 (1998)對(duì)河北懷來后郝窯斷層土壤氣體CO2動(dòng)態(tài)觀測(cè)。結(jié)果表明，CO2異常一般出現(xiàn)在震前15～47 d，特別是1996年包頭西MS6.4地震和1998年張北—尚義MS6.2地震，異常峰值高出背景值的10倍左右，大多數(shù)地震發(fā)生在CO2異常達(dá)到峰值后的轉(zhuǎn)折性下降過程之中。在火山區(qū)，土壤氣CO2不但能辨別火山地區(qū)的脫氣構(gòu)造和指示火山活動(dòng) (Melián et al.，2014)，且CO2釋放通量變化與地震活動(dòng)強(qiáng)弱有較好的響應(yīng)關(guān)系 (Baubron et al.，2002;Rizzo et al.，2009;Giammanco et al.，2010)。地震活動(dòng)帶上的泥火山逸出氣，是區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力集中的結(jié)果。在地震前后，逸出氣中 CO2含量有著明顯異常(Tanikawa et al.，2010;杜建國(guó)等，2013)。

溫泉逸出氣CO2動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)不僅可以指示斷裂活動(dòng)情況，且對(duì)于地震也有較好的響應(yīng)關(guān)系。流體在上升至地表過程中，可能與地殼巖石廣泛接觸并經(jīng)流體—巖石相互作用，溫泉逸出氣在地下環(huán)境中可能比土壤氣更具有代表性 (Toutain，Baubron，1999)。上官志冠和高松升 (1990)在對(duì)云南下關(guān)、江干等典型溫泉中溶解CO2總量動(dòng)態(tài)的觀測(cè)表明，在5級(jí)左右地震前，熱動(dòng)力變質(zhì)成因和深源CO2成因的碳酸泉釋放CO2總量既有一定的趨勢(shì)異常，又有明顯的臨震突變異常，但其映震特征各有不同。李志鵬和劉仕錦 (2012)對(duì)四川龍頭溝溫泉逸出氣CO2的含量長(zhǎng)期 (1988～2010年)監(jiān)測(cè)結(jié)果整理、分析發(fā)現(xiàn)，M≥5地震前CO2百分含量有多次突降異常。

無論斷層上的土壤氣或是溫泉逸出的溫泉?dú)?，它們?duì)地震響應(yīng)的機(jī)理是什么?究竟是熱動(dòng)力變質(zhì)產(chǎn)生CO2，還是深部幔源CO2釋放，亦或是其它原因 (有機(jī)成因CO2混入、深部吸附CO2擾動(dòng)釋放)致使土壤氣、溫泉?dú)庵嗅尫诺腃O2發(fā)生變化?深源流體在地殼深部是如何運(yùn)移的?現(xiàn)目前的辦法唯有通過深源氣體同位素的變化得以解釋。大量研究顯示，出露在斷裂帶上釋放的CO2組分的穩(wěn)定同位素及相關(guān)參數(shù) (CO2%、δ13CCO2、3He/4He、CO2/3He)在震前或震后都出現(xiàn)明顯的異常(Hilton， 1996;Shangguan， 1996;Toutain，Baubron，1999;Italiano et al.，2001;Salazar et al.，2002;Biagi et al.，2006;Troll et al.，2013;Pierotti et al.，2014)。應(yīng)用深源氣體同位素地球化學(xué)監(jiān)測(cè)、識(shí)別地震異常、預(yù)測(cè)地震、解釋地下流體的映震機(jī)理等已成為國(guó)際上熱門研究領(lǐng)域。

通過監(jiān)測(cè)溫泉CO2同位素組成來研究流體運(yùn)移與地震響應(yīng)關(guān)系已有很多成果。Sorey等(1998)在加利福尼亞Mammoth Mountains火山區(qū)，應(yīng)用1989年5月的地震群首發(fā)時(shí)間作為殼內(nèi)氣體(2～4 km)的開始釋放時(shí)間，在1990年3月觀察到CO2的累積釋放和3He/4He比值的升高，這表明地震導(dǎo)致地幔組分的釋放到達(dá)地表，并計(jì)算了從巖漿房釋放的氣體的運(yùn)移速率大約為10～40 m/d。Weise等 (2001)觀測(cè)了Bad Brambach地區(qū)富含CO2的礦泉 (Eisenquelle)逸出氣，期間發(fā)生約500次小震群 (M≤2.2)。發(fā)現(xiàn)地震后1個(gè)月左右出現(xiàn) He含量的同震漂移，而3He/4He比值和δ13CCO2值異常出現(xiàn)在震后220 d，同位素漂移被解釋為由震中區(qū)破裂巖石所釋放的殼源流體的混入而造成的，并根據(jù)震中到泉點(diǎn)出露點(diǎn)的距離 (約14 km)推算出殼源流體的運(yùn)移速率至少為50 m/d。在同一地區(qū) (Bad Brambach)的另一礦泉(Wettinquelle)，Br?uer等 (2007)也對(duì)逸出氣及同位素組成 (3He/4He、δ13CCO2、δ13CCH4、δ15N)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。在觀測(cè)期內(nèi)也出現(xiàn)了小震群活動(dòng)(5次地震震級(jí)超過3.0級(jí))，許多研究者認(rèn)為通過孔隙壓力作用導(dǎo)致地幔流體上涌觸發(fā)了此次地震活動(dòng) (Parotidis et al.，2003;Hainzl，2004)。結(jié)果表明所有監(jiān)測(cè)的氣體 (CO2、CH4、He)及同位素組成 (3He/4He、δ13CCO2、δ13CCH4、δ15N)在震時(shí)和震后都發(fā)現(xiàn)了殼源流體混合引起的漂移，漂移持續(xù)時(shí)間大約為2 a。在此次地震開始活動(dòng)的前6周左右，發(fā)現(xiàn)3He/4He和δ13CCO2有明顯降低的趨勢(shì)異常，同時(shí)伴隨有附近鉆孔水位下降的現(xiàn)象。Br?uer等 (2007)將這些異常解釋為震前地殼形變和同震破裂過程兩種效應(yīng)造成巖石滲流參數(shù)的改變而導(dǎo)致殼源流體的釋放。殼源流體與幔源流體的混合、遷移造成了持續(xù)近2年的地球化學(xué)異常。由此可見，深部流體同位素已成為研究地球動(dòng)力學(xué)的重要手段。對(duì)深源流體監(jiān)測(cè)也不能僅限單一組分的監(jiān)測(cè)，需多種深源成分的同時(shí)監(jiān)測(cè)。特別是對(duì)深部來源的稀有氣體 (He、Ne、Ar、H2)同位素以及各種氣體的比值 (3He/4He、CO2/3He、CH4/3He等)監(jiān)測(cè)，更能說明地殼深部的變化情況。

4.4 在深源CO2觸 (誘)發(fā)地震研究中的應(yīng)用

從動(dòng)力學(xué)角度看，導(dǎo)致地震活動(dòng)的主要因素還是在地球內(nèi)部。Gold和Soter(1984)認(rèn)為:地球深部高壓流體在向地表運(yùn)移過程中，有效地抵消部分上覆巖石的壓應(yīng)力，從而降低地殼巖石抗剪強(qiáng)度并誘發(fā)地震，另外他還強(qiáng)調(diào)地表觀測(cè)的地震前兆效應(yīng)可能是地球深部流體運(yùn)移到地表而產(chǎn)生的，并非區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力顯著增大引起。車用太和魚金子 (2006)提出板內(nèi)地殼硬夾層孕震與流體促震的假設(shè)，認(rèn)為淺源地震震源多分布于上地殼流體活動(dòng)系統(tǒng)與中下地殼高導(dǎo)低速層之間的硬夾層中。當(dāng)集中在硬夾層內(nèi)的地殼應(yīng)力累積到一定程度時(shí)，硬夾層薄弱帶首先屈服而發(fā)生微破裂并膨脹，形成震源體。處于真空狀態(tài)的微破裂空隙能使深部流體被吸入膨脹體內(nèi)，而深部流體起著巖石強(qiáng)度弱化作用。當(dāng)剪應(yīng)力與抗剪強(qiáng)度相等時(shí)，巖石破裂并發(fā)生地震。CO2的構(gòu)造意義就是在地殼深部它能造成高孔隙壓力，斷層附近存在高孔隙壓流體主要是基于震源附近觀測(cè)到的低波速高泊松比異常、低電阻率異常、正磁異常、負(fù)重力和低密度異常區(qū)、剪切波分裂、地球化學(xué)異常區(qū)等得到的認(rèn)識(shí) (晏銳等，2011)。Agosta等(2008)研究了歐洲中部和南部不同地區(qū)富含CO2流體的同位素組成，認(rèn)為在地震成核過程中斷層內(nèi)部存在高壓CO2流體，為地下存在高壓流體提供了證據(jù)。

深部CO2等高壓流體對(duì)地震的孕育和發(fā)生起著重要的作用，它不僅可以間接地反映地下應(yīng)力(變)場(chǎng)的變化，而且在地震孕育過程中起到斷層弱化和促 (誘)震的作用 (Chiodini et al.，2004;Pérez et al.，2008;Weinlich，2014)。Di Luccio等(2010)在研究2009年拉奎拉MW6.3地震時(shí)發(fā)現(xiàn)，流體孔隙壓力擴(kuò)散控制了余震的時(shí)空演化。富含CO2的流體 (來自于20 km深處已發(fā)生交代作用的地幔楔)向上運(yùn)移至中下地殼時(shí)，在裂隙或巖性不連續(xù)面形成超壓氣儲(chǔ)構(gòu)造。隨著孔隙壓力的增加，有效正應(yīng)力和內(nèi)聚力隨之減小，就造成先前存在的裂縫滑移和新的破裂開始。在亞平寧地區(qū)，垂直向的斷裂很可能切割整個(gè)地殼，這種超壓構(gòu)造很容易產(chǎn)生伸展運(yùn)動(dòng)，而要造成走滑運(yùn)動(dòng)則很困難。因此，Di Luccio指出深源流體可能激發(fā)斷層活動(dòng)而發(fā)震，且深源流體比構(gòu)造應(yīng)力更可能控制增生楔的發(fā)震構(gòu)造。不僅含有CO2的深源流體會(huì)觸發(fā)地震，相反，強(qiáng)地震也會(huì)造成斷層面上產(chǎn)生大量CO2。Famin等 (2008)應(yīng)用傅里葉變換紅外微量分析研究了日本Nojima斷層中假玄武玻璃，結(jié)果顯示在地震發(fā)生的同時(shí)，兩盤巖石排出氣中近99%的氣體為CO2，利用外推法估算了日本1995年神戶地震 (MJMA7.2，MW6.9)在幾秒鐘內(nèi)就產(chǎn)生了 (1.8～3.4) ×103t的CO2，如此大量的CO2釋放可能造成斷層面上瞬時(shí)流體壓力增大，這就可能造成斷層滑動(dòng)或誘發(fā)余震。Miller等(2004)認(rèn)為意大利北部Umbria-Marche地下存在的前 (主)震釋放CO2高壓流體，并利用流體壓力脈沖解釋了余震的分布規(guī)律。由此可見，深部CO2的釋放與地震活動(dòng)具有相互依存、促進(jìn)的辯證統(tǒng)一關(guān)系。

5 結(jié)語

地球內(nèi)部存有大量的氣體在學(xué)術(shù)界已得到廣泛認(rèn)同，排氣作用與各種自然災(zāi)害的關(guān)系也十分密切。從動(dòng)力學(xué)角度看，地球內(nèi)部的氣體是地球化學(xué)場(chǎng)中反應(yīng)最為敏感、遷移性最強(qiáng)的流體物質(zhì)，是可以直接將地球深部信息直接帶出地表的載體。地殼流體CO2是地球內(nèi)部淺層氣體和深部流體的重要組成部分，在地震預(yù)測(cè)與研究中有著廣泛的應(yīng)用。通過CO2的空間釋放特征，可以研究地震的活動(dòng)規(guī)律和圈定震中的潛在位置。大量的CO2等溫室氣體釋放可引起區(qū)域溫度異常，使紅外遙感探測(cè)地震異常成為可能。對(duì)地表逸出氣CO2含量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可獲得地震異常信息，而深部CO2等深源流體的活動(dòng)也可觸發(fā)地震?？傊?，深入開展CO2釋放規(guī)律的研究，對(duì)于識(shí)別地震異常、預(yù)測(cè)地震、解釋地下流體的孕震機(jī)理有著廣泛的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。

目前，CO2在地震監(jiān)測(cè)中的主要手段有斷層土壤氣的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，也有水化學(xué)中溶解CO2的相關(guān)參數(shù)的監(jiān)測(cè) (如離子、總?cè)芙馓嫉?。經(jīng)過十幾年的實(shí)踐表明，CO2作為地震預(yù)測(cè)指標(biāo)效果不是很明顯。原因在于地下流體CO2的干擾因素諸多，既有物理因素，也有化學(xué)因素，且CO2含量動(dòng)態(tài)觀測(cè)也不能說明地震的孕育與發(fā)生過程，這就給地震異常識(shí)別帶來了困難。傳統(tǒng)的地下流體觀測(cè)面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，開展深部流體的觀測(cè)與研究是一個(gè)非常重要的研究領(lǐng)域。許多學(xué)者研究從淺層流體轉(zhuǎn)向深部流體，希望能從深部流體的來源與運(yùn)移機(jī)制研究中得到可靠的地震前兆信息。國(guó)際上，深部流體同位素示蹤技術(shù)已成為研究物質(zhì)來源與運(yùn)移規(guī)律一種成熟的技術(shù)方法。CO2的碳同位素結(jié)合深部稀有氣體同位素可識(shí)別其來源、判斷運(yùn)移規(guī)律，不僅有助于全面理解CO2的映震機(jī)理，且能判識(shí)地震前兆異常。在探尋流經(jīng)震源區(qū)深度的地震流體“源兆”特征觀測(cè)組分或觀測(cè)量方面，深源CO2的觀測(cè)有可能成為干擾因素少、映震效果較好的特征觀測(cè)方法。此外，結(jié)合地球物理的深部探測(cè)方法 (如層析成像等技術(shù))，深源CO2等氣體的觀測(cè)研究有可能揭示地震孕育、發(fā)生過程中深源流體與震源體的相互作用關(guān)系。

本文在撰寫和修改過程中得到云南財(cái)經(jīng)大學(xué)張春生助教的幫助，審稿過程中獲得專家提出的建設(shè)性修改意見，在此向他們表示衷心感謝。

車用太，魚金子.2006.地震地下流體學(xué)［M］.北京:氣象出版社.

成智慧，郭正府，張茂亮，等.2012.騰沖新生代火山區(qū)溫泉CO2氣體排放通量研究［J］.巖石學(xué)報(bào)，28(4):1217-1224.

程有義.2000.含油氣盆地二氧化碳成因研究［J］.地球科學(xué)進(jìn)展，15(6):684-687.

崔麗華.2009.汶川地震前的遙感信息異常及其機(jī)理研究［D］.唐山:河北理工大學(xué).

戴金星.1993.天然氣碳?xì)渫凰靥卣骱透黝愄烊粴忤b別［J］.天然氣地球科學(xué)，4(2):1-40.

杜建國(guó)，劉叢強(qiáng).2003.同位素地球化學(xué)在地震研究方面的作用［J］.地震，23(2):99-107.

杜建國(guó)，周曉成，陳志，等.2013.北天山泥火山對(duì)2012年6月30日新源—和靜 MS6.6地震的響應(yīng)［J］.地震學(xué)報(bào)，35(6):876-887.

杜樂天.1996.自然災(zāi)害可能的深部流體肇因［J］.地學(xué)前緣，3(4):298-305.

杜樂天.2007.固體地球觀向流體地球觀的概念更新［J］.地球物理學(xué)進(jìn)展，22(4):1220-1224.

方震，劉耀煒，楊選輝，等.2012.地震斷裂帶中氣體來源及運(yùn)移機(jī)制研究進(jìn)展［J］.地球物理學(xué)進(jìn)展，27(2):483-495.

高建國(guó)，郭增建，王涌泉，等.2007.蘇門答臘大地震印度洋震區(qū)放氣現(xiàn)象研究［J］.氣象與減災(zāi)研究，30(2):28-32.

高玲，上官志冠，魏海泉，等.2006.長(zhǎng)白山天池火山近期氣體地球化學(xué)的異常變化［J］.地震地質(zhì)，28(3):358-365.

高清武，范樹全.1992.騰沖現(xiàn)代火山活動(dòng)區(qū)地?zé)崃黧w的地球化學(xué)特征［J］.西安地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)，14(3):40-44.

高清武.2004.長(zhǎng)白山天池火山水熱活動(dòng)及氣體釋放特征［J］.地球?qū)W報(bào)，25(3):345-350.

官致君，聞學(xué)澤，程萬正.2003.斷層氣CO2快速測(cè)定方法在四川地震預(yù)測(cè)中的應(yīng)用［J］.地震研究，26(增刊):22-27.

康來迅，張新基，黃杏珍，等.1999.西秦嶺北緣斷裂帶排氣活動(dòng)的比較研究［J］.地震學(xué)報(bào)，21(6):657-664.

李振生，張文俊，吳小奇，等.2011.松遼盆地二氧化碳的氣源及其脫氣模式［J］.天然氣地球科學(xué)，22(1):29-37.

李志鵬，劉仕錦.2012.四川康定龍頭溝溫泉CO2突降異常與地震活動(dòng)關(guān)系［J］.地震地磁觀測(cè)與研究，33(2):80-83.

林元武，王基華.1998.斷層氣CO2測(cè)定新方法與張北—尚義6.2級(jí)地震預(yù)報(bào)［J］.地震，18(4):353-357.

錢會(huì)，馬致遠(yuǎn).2005.水文地球化學(xué)［M］.北京:地質(zhì)出版社，50-54.

強(qiáng)祖基，孔令昌，郭滿紅，等.1997.衛(wèi)星熱紅外增溫機(jī)制的實(shí)驗(yàn)研究［J］.地震學(xué)報(bào)，19(2):197-201.

上官志冠，高清武，趙慈平.2004.騰沖熱海地區(qū)NW向斷裂活動(dòng)性的地球化學(xué)證據(jù)［J］.地震地質(zhì)，26(1):46-51.

上官志冠，高松升.1990.滇西地區(qū)二氧化碳的釋放與地震［J］.地震學(xué)報(bào)，12(2):186-193.

上官志冠，劉桂芬.1993.川滇塊體邊界斷裂的CO2釋放及其來源［J］.中國(guó)地震，9(2):146-153.

上官志冠，武成智.2008.中國(guó)休眠火山區(qū)巖漿來源氣體地球化學(xué)特征［J］.巖石學(xué)報(bào)，24(11):2638-2646.

石慧馨.1979.中國(guó)碳酸水出露帶分布特征簡(jiǎn)介［J］.地震地質(zhì)，1(2):86-93.

孫玉濤，崔月菊，劉永梅，等.2014.蘇門答臘兩次M＞8.0地震前后CO和O3衛(wèi)星遙感氣體地球化學(xué)異常與地面驗(yàn)證［J］.地震研究，37(2):222-227.

陶明信，徐永昌，史寶光，等.2005.中國(guó)不同類型斷裂帶的地幔脫氣與深部地質(zhì)構(gòu)造特征［J］.中國(guó)科學(xué)(D輯)，35(5):441-451.

王基華，林元武，高松升.1998.懷來斷層氣CO2監(jiān)測(cè)及張北尚義地震的短臨預(yù)報(bào)［J］.地震地質(zhì)，20(2):113-116.

王杰，張雄，潘黎黎，等.2013.蘆山地震(MS7.0)前甲烷釋放與大氣增溫異常［J］.地學(xué)前緣，20(6):29-35.

王先彬，徐勝，陳踐發(fā)，等.1993.騰沖火山區(qū)溫泉?dú)怏w組分和氦同位素組成特征［J］.科學(xué)通報(bào)，38(9):814-817.

王永才，孫香榮.1992.河北及鄰近地區(qū)地下水溶解二氧化碳，氫和氦分布的地震地質(zhì)特征［J］.華北地震科學(xué)，10(2):58-66.

魏樂軍，郭堅(jiān)峰，蔡慧，等.2008.衛(wèi)星熱紅外異?！拇ㄣ氪∕S8.0級(jí)大地震的短臨震兆［J］.地球?qū)W報(bào)，29(5):583-591.

夏林圻，徐培蒼.1990.巖漿包裹體揮發(fā)組發(fā)的研究［J］.地球化學(xué)，(2):108-116.

徐有生，侯渭，鄭海飛，等.1995.超臨界水的特性及其對(duì)地球深部物質(zhì)研究的意義［J］.地球科學(xué)進(jìn)展，10(5):445-449.

晏銳，蔣長(zhǎng)勝，邵志剛，等.2011.關(guān)于震源附近流體，熱和能量分配問題的研究進(jìn)展［J］.中國(guó)地震，27(1):14-28.

楊玉榮.2000.淺議地下氣體逸出總量的觀測(cè)與研究［C］//中國(guó)地震學(xué)會(huì)第八次學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集.

易立新，車用太，王廣才.2003.地殼中流體動(dòng)力學(xué)模型研究［J］.地震，23(2):108-114.

魚金子，車用太.1998.地殼中的 CO2及其釋放與地震短臨預(yù)測(cè)［J］.國(guó)際地震動(dòng)態(tài)，(8):8-12.

張景廉，杜樂天，曹正林，等.2011.再論汶川大地震與深部氣體的關(guān)系［J］.西北地震學(xué)報(bào)，33(1):96-101.

張茂亮，郭正府，成智慧，等.2011.長(zhǎng)白山火山區(qū)溫泉溫室氣體排放通量研究［J］.巖石學(xué)報(bào)，27(10):2898-2904.

張銘杰，王先彬.1999.中國(guó)東部新生代堿性玄武巖及幔源捕虜體中的流體組成［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，73(2):162-166.

張曉東.2003.中國(guó)東北地區(qū)CO2氣藏成因及聚集規(guī)律分析［J］.石油學(xué)報(bào)，24(6):13-17.

趙慈平，冉華，陳坤華.2011.騰沖火山區(qū)殼內(nèi)巖漿囊現(xiàn)今溫度:來自溫泉逸出氣體 CO2、CH4間碳同位素分餾的估計(jì)［J］.巖石學(xué)報(bào)，27(10):2883-2897.

趙珂，姜光輝，楊琰，等.2005.滇東主要斷裂帶溫泉CO2成因淺析［J］.地球與環(huán)境，33(2):11-15.

中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所.1998.高等地球化學(xué)［M］.北京:科學(xué)出版社.

周曉成.2011.汶川MS8.0地震后川西地區(qū)的氣體地球化學(xué)［D］.合肥:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué).

Agosta F.，Mulch A.，Chamberlain P.，et al..2008.Geochemical Traces of CO2-rich Fluid Flow Along Normal Faults in Central Italy［J］.Geophysical Journal International，174(2):758-770.

Barnes I.，Irwin W.P.，White D.E..1978.Global Distribution of Carbon Dioxide Discharges and Major Zones of Seismicity//USGS.Water-Resources Investigations［M］.Virginia，United States:Open-File Report，78-89.

Baubron J.C.，Rigo A.，Toutain J.P..2002.Soil Gas Profiles as a Tool to Characterise Active Tectonic Areas:the Jaut Pass Example(Pyrenees，F(xiàn)rance)［J］.Earth and Planetary Science Letters，196(1):69-81.

Biagi P.，Castellana L.，Minafra A.，et al..2006.Groundwater Chemical Anomalies Connected with the Kamchatka Earthquake(M=7.1)on March 1992［J］.Natural Hazards and Earth System Science，6(5):853-859.

Br?uer K.，K?mpf H.，Koch U.，et al..2007.Seismically Induced Changes of the Fluid Signature Detected by a Multi-isotope Approach(He，CO2，CH4，N2)at the Wettinquelle，Bad Brambach(central Europe)［J］.Journal of Geophysical Research:Solid Earth(1978 –2012)，112(B4).

Camarda M.，De Gregorio S.，Gurrieri S..2012.Magma-ascent Processes during 2005-2009 at Mt Etna Inferred by Soil CO2Emissions in Peripheral Areas of the Volcano［J］.Chemical Geology，330:218-227.

Chiodini G.，Cardellini C.，Amato A.，et al..2004.Carbon Dioxide Earth Degassing and Seismogenesis in Central and Southern Italy［J］.Geophysical research letters，31(7):L07615.

Craig H..1953.The Geochemistry of the Stable Carbon Isotopes［J］.Geochimica et Cosmochimica Acta，3(2):53-92.

Di Luccio F.，Ventura G.，Di Giovambattista R.，et al..2010.Normal Faults and Thrusts Reactivated by Deep Fluids:The 6 April 2009 MW6.3 L'Aquila Earthquake，Central Italy［J］.Journal of Geophysical Research:Solid Earth(1978-2012)，115(B6).DOI:10.1029/2009JB007190.

D'Alessandro W.，Brusca L.，Kyriakopoulos K.，et al..2008.Methana，the Westernmost Active Volcanic System of the South Aegean Arc(Greece):Insight from Fluids Geochemistry［J］.Journal of Colcanology and Geothermal Research，178(4):818-828.

Evans W.，Sorey M.，Kennedy B.，et al..2001.High CO2Emissions through Porous Media:Transport Mechanisms and Implications for Flux Measurement and Fractionation［J］.Chemical Geology，177(1):15-29.

Famin V.，Nakashima S.，Boullier A.M.，et al..2008.Earthquakes Produce Carbon Dioxide in Crustal Faults［J］.Earth and Planetary Science Letters，265(3):487-497.

Gerlach T.M..1991.Present-day CO2Emissions from Volcanos ［J］.Eos，Transactions American Geophysical Union，72(23):249-255.

Giammanco S.，Bellotti F.，Groppelli G.，et al..2010.Statistical Analysis Reveals Spatial and Temporal Anomalies of Soil CO2Efflux on Mount Etna Volcano(Italy)［J］.Journal of Volcanology and Geothermal Research，194(1):1-14.

Gold T.，Soter S..1984.Fluid Ascent through the Solid Lithosphere and its Relation to Earthquakes［J］.Pure and Applied Geophysics，122(2-4):492-530.

Hainzl S..2004.Seismicity Patterns of Earthquake Swarms due to Fluid Intrusion and Stress Triggering［J］.Geophysical Journal International，159(3):1090-1096.

Hilton D.R..1996.The Helium and Carbon Isotope Systematics of a Continental Geothermal System:Results from Monitoring Studies at Long Valley Caldera(California，USA)［J］.Chemical Geology，127(4):269-295.

Hutcheon I.，Abercrombie H..1990.Carbon Dioxide in Clastic Rocks and Silicate Hydrolysis［J］.Geology，18(6):541-544.

Irwin W.P.，Barnes I..1980.Tectonic Relations of Carbon Dioxide Discharges and Earthquakes［J］.Journal of Geophysical Research，85(B6):3115-3121.

Italiano F.，Martelli M.，Martinelli G.，et al..2001.Significance of Earthquake-related Anomalies in Fluids of Val D'Agri(southern Italy)［J］.Terra Nova，13(4):249-257.

Kerrick D.M.，Caldeira K..1998.Metamorphic CO2Degassing from Orogenic Belts［J］.Chemical Geology，145(3):213-232.

Li Y.，Du J.，Wang X.，et al..2013.Spatial Variations of Soil Gas Geochemistry in the Tangshan Area of Northern China［J］.Terrestrial，Atmospheric ＆ Oceanic Sciences，24(3):323-332.

M?rner N.A.，Etiope G..2002.Carbon Degassing from the Lithosphere［J］.Global and Planetary Change，33(1):185-203.

Melián G.，Hernández P.A.，Padrón E.，et al..2014.Spatial and Temporal Variations of Diffuse CO2Degassing at El Hierro Volcanic System:Relation to the2011-2012 Submarine Eruption［J］.Journal of Geophysical Research:Solid Earth，119:1-16.

Miller S.A.，Collettini C.，Chiaraluce L.，et al..2004.Aftershocks Driven by a High-pressure CO2Source at Depth［J］.Nature，427(6976):724-727.

Moore J.G.，Batchelder J.N.，Cunningham C.G..1977.CO2-filled Vesicles in Mid-ocean Basalt［J］.Journal of Volcanology and Geothermal Research，2(4):309-327.

Nadeau S.，Pineau F.，Javoy M.，et al..1990.Carbon Concentrations and Isotopic Ratios in Fluid-inclusion-bearing Upper-mantle Xenoliths along the Northwestern margin of North America［J］.Chemical Geology，81(4):271-297.

Panichi C.，Tongiorgi E..1975.Carbon Isotopic Composition of CO2from Springs，F(xiàn)umaroles，Mofettes and Travertines of Central and Southern Italy:a Preliminary Prospection Method of Geothermal Area［C］//Second United Nations Symposium on the Development and Use of Geothermal Resources.1:815-825.

Pankina R.G.1979.Origin of CO2in Petroleum Gases(from the Isotopic Composition of Carbon)［J］.International Geology Review，21(5):535-539.

Parotidis M.，Rothert E.，Shapiro S..2003.Pore-pressure Diffusion:A Possible Triggering Mechanism for the Earthquake Swarms 2000 in Vogtland/NW-Bohemia，Central Europe［J］.Geophysical research letters，30(20):2075-2086.

Pierotti L.，F(xiàn)acca G.，Gherardi F..2014.Anomalous CO2Content in the Gallicano Thermomineral Spring(Serchio Valley，Italy)before the 21 June，2013 Alpi Apuane Earthquake(M=5.2)［C］//EGU General Assembly Conference Abstracts，16:14051.

Pineau F.，Javoy M.，Bottinga Y..1976.13C/12C Ratios of Rocks and Inclusions in Popping Rocks of the Mid-Atlantic Ridge and their Bearing on the Problem of Isotopic Composition of Deep-seated Carbon［J］.Earth and Planetary Science Letters，29(2):413-421.

Pineau F.，Mathez E..1990.Carbon Isotopes in Xenoliths from the Hualalai Volcano，Hawaii，and the Generation of Isotopic Variability［J］.Geochimica et Cosmochimica Acta，54(1):217-227.

Poreda R.J.，Jeffrey A.W.A.，Kaplan I.R.，et al..1988.Magmatic Helium in Subduction-zone Natural Gases［J］.Chemical Geology，71(1):199-210.

Pérez N.M.，Hernandez P.，Igarashi G.，et al..2008.Searching and Detecting Earthquake Geochemical Precursors in CO2-rich Groundwaters from Galicia，Spain［J］.Geochemical Journal，42(1):75-83.

Rizzo A.，Grassa F.，Inguaggiato S.，et al..2009.Geochemical Evaluation of Observed Changes in Volcanic Activity during the2007 Eruption at Stromboli(Italy)［J］.Journal of Volcanology and Geothermal Research，182(3):246-254.

Salazar J.，Pérez N.，Hernández P.，et al..2002.Precursory Diffuse Carbon Dioxide Degassing Signature Related to a 5.1 Magnitude Earthquake in El Salvador，Central America［J］.Earth and Planetary Science Letters，205(1):81-89.

Shangguan Z.G..1996.Earthquake-precursory Characteristics of Variation in Total Content of Dissolved CO2(TCD-CO2parameter)in Geothermal Fluid［J］.Chinese science bulletin，41(19):1626-1630.

Shapiro M.，Melvin J.，Tombrello T.，et al..1982.Correlated Radon and CO2Cariations near the San Andreas Fault［J］.Geophysical Research Letters，9(5):503-506.

Singh R.P.，Mehdi W.，Gautam R.，et al..2010.Precursory Signals using Satellite and Ground Data Associated with the Wenchuan Earthquake of 12 May 2008［J］.International Journal of Remote Sensing，31(13):3341-3354.

Sorey M.L.，Evans W.，Kennedy B.，et al..1998.Carbon Dioxide and Helium Emissions from a Reservoir of Magmatic Gas Beneath Mammoth Mountain，California［J］.Journal of Geophysical Research:Solid Earth(1978 –2012)，103(B7):15303-15323.

Sugisaki R.，Ido M.，Takeda H.，et al..1983.Origin of Hydrogen and Carbon Dioxide in Fault Gases and its Relation to Fault Activity［J］.The Journal of Geology:239-258.

Tanikawa W.，Sakaguchi M.，Wibowo H.T.，et al..2010.Fluid Transport Properties and Estimation of Overpressure at the Lusi mud Volcano，East Java Basin［J］.Engineering Geology，116(1):73-85.

Taylor Jr.H.P.，F(xiàn)rechen J.，Degens E.T..1967.Oxygen and Carbon Isotope Studies of Carbonatites from the Laacher See District，West Germany and the Aln?District，Sweden［J］.Geochimica et Cosmochimica Acta，31(3):407-430.

Toutain J.P.，Baubron J.C..1999.Gas Geochemistry and Seismotectonics:a Review［J］.Tectonophysics，304(1):1-27.

Troll V.R.，Chadwick J.P.，Jolis E.M.，et al..2013.Crustal Volatile Release at Merapi Volcano;the 2006 Earthquake and Eruption E-vents［J］.Geology Today，29(3):96-101.

Tronin A..2006.Remote Sensing and Earthquakes:A Review［J］.Physics and Chemistry of the Earth，parts A/B/C，31(4):138-142.

Walia V.，Lin S.J.，F(xiàn)u C.C.，et al..2010.Soil-gas Monitoring:A Tool for Fault Delineation Studies along Hsinhua Fault(Tainan)，Southern Taiwan［J］.Applied Geochemistry，25(4):602-607.

Wang G.，Liu C.，Wang J.，et al..2006.The Use of Soil Mercury and Radon Gas Surveys to Assist the Detection of Concealed Faults in Fuzhou City，China［J］.Environmental Geology，51(1):83-90.

Weinlich F.H.2014.Carbon Dioxide Controlled Earthquake Distribution Pattern in the NW Bohemian Swarm Earthquake Region，Western Eger Rift，Czech Republic-gas migration in the Crystalline Basement［J］.Geofluids，14(2):143-159.

Weise S.M.，Br?uer K.，K?mpf H.，et al..2001.Transport of Mantle Volatiles through the Crust Traced by Seismically Released Fluids:a Natural Experiment in the Earthquake Swarm Area Vogtland/NW Bohemia，Central Europe［J］.Tectonophysics，336(1):137-150.

Werner C.，Brantley S..2003.CO2Emissions from the Yellowstone Volcanic System［J］.Geochemistry，Geophysics，Geosystems，4(7):1061-1087.

Yokoyama T.，Nakai S.I.，Wakita H.1999.Helium and Carbon Isotopic Compositions of Hot Spring Gases in the Tibetan Plateau［J］.Journal of Volcanology and Geothermal Research，88(1):99-107.