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汶川地震斷裂帶汞的地球化學(xué)特征

張磊

(中國(guó)地震局地球物理究所，北京100081)

2008年5月12日，我國(guó)四川省汶川發(fā)生了MS8.0特大地震，造成了巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。 汶川MS8.0地震后，在汶川地震斷裂帶上快速開(kāi)展了汶川地震斷裂帶科學(xué)鉆探工程(簡(jiǎn)稱WFSD)，用于研究此次地震的一系列科學(xué)問(wèn)題。

汞元素作為地震地下流體研究中的一項(xiàng)重要手段，被用來(lái)研究斷裂活動(dòng)和地震孕育前兆過(guò)程。 在我國(guó)地震地下流體監(jiān)測(cè)中，汞觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)一直占據(jù)著重要的地位。 通過(guò)WFSD，開(kāi)展了汶川地震斷裂帶地下和地表汞及其同位素研究工作，分析大震后斷裂帶汞及其同位素的地球化學(xué)特征，探討汞及其同位素在研究流體對(duì)汶川地震響應(yīng)中的作用，其結(jié)果對(duì)深入研究流體在汶川地震過(guò)程中的作用具有重要意義。

本文分析了大地震后映秀—北川斷裂帶WFSD-1孔汞及其同位素和地表破裂帶汞元素的地球化學(xué)特征。 研究結(jié)果表明，汶川地震同震破碎帶上出現(xiàn)的高汞含量異常帶，與斷裂帶滲透率增大和深部熱液流體上涌有一定的關(guān)系。 總汞含量分布特征反映映秀—北川斷裂帶同震破碎帶的非對(duì)稱性特征。 不同巖性中汞的同位素具有不同的質(zhì)量分餾和非質(zhì)量分餾特征，斷裂帶中高溫流體活動(dòng)影響了斷層泥中汞同位素分餾，這一特征反映出深部流體對(duì)地震的響應(yīng)和作用。

汶川地震地表破裂帶虹口八角廟段斷層巖中存在汞異常現(xiàn)象，斷層泥較斷層角礫巖和基巖更容易富集汞。 斷層泥中汞的高富集系數(shù)，反映出地下有直接的汞排放源。 黑色斷層泥含汞量高的特征，揭示出虹口地表破裂帶為有機(jī)物和粘土礦物高富集帶。 同時(shí)依據(jù)汶川地震斷裂帶地下深處和地表汞的運(yùn)移和富集特征，本文提出了斷裂帶汞的運(yùn)移過(guò)程模型。 地震打開(kāi)了斷裂通道，促使地下滲透性增加，致斷層深部流體上涌，而汞是斷裂深部流體的攜帶物。

研究結(jié)果表明，汞元素能夠指示汶川地震同震破碎帶的結(jié)構(gòu)特征，汞同位素分餾能反映出地震過(guò)程中的高溫流體活動(dòng)，汞元素在斷裂帶的運(yùn)移和富集過(guò)程，同時(shí)揭示出龍門山斷裂帶的映秀—北川地段存在深部流體活動(dòng)現(xiàn)象。 汞及其同位素能作為一種重要手段研究流體對(duì)地震的響應(yīng)。 本文的研究結(jié)果豐富了汞在地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)中的研究?jī)?nèi)容，同時(shí)為分析大震過(guò)程提供了深部流體活動(dòng)行為的地球化學(xué)依據(jù)，對(duì)今后汞的地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)方法研究也具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞汞； 汞同位素； 流體活動(dòng)； 汶川8.0級(jí)地震； 同震破碎帶； 汶川地震斷裂帶科學(xué)鉆探

(作者電子信箱，張磊： lzhang87@163.com)

中圖分類號(hào)：P315.72+4；

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.02.018