氡、氦等气体地球化学在地震科学研究中的进展

doi:10.11867/j.issn.1001-8166.1998.03.0238

系统回顾了氡、氦的气体地球化学特征及其在地震科学研究中的应用情况。在分析氡、氦等地下气体在地壳中浓度变化的影响因素基础上，总结出氡、氦等地下气体浓度变化具年变（或日变）规律，且受多种因素诸如其自身的地球化学行为、气候条件、地质构造及区域应力场等的综合影响。归纳了近30年来在氡、氦的理论和实验研究以及氡异常的形成机理研究方面所取得的进展。氡、氦等地下气体在地震监测预报及基础研究方面日益发挥出越来越重要的作用，但对其自身的认识还远远不够，提出了今后应在氡、氦等地下气体的异常迁移、实验研究、资料处理过程中对干扰因素的排除以及开展深部气体运移与地震活动的关系等方面开展研究的建议。

关键词: 氡, 氦, 气体地球化学, 地震预报

Geochemical characteristics of radon and helium and their applications in seismology are systematically reviewed. Based on the factors affecting the concentrations of subsurface gases such as radon and helium in the crust, the annual (or diurnal) variations of the concentrations of subsurface gases are concluded, and comprehensively affected by many factors such as their geochemical characteristics, climate conditions, geological tectonics and regional tress fields etc. Advances of theory and experiment studies and formation of helium and radonanomalies in the past 30 years are summarized in detail. Finally, some suggestions on the further study of helium and radon and their applications in seismology are proposed in this paper. The following aspects would be further studied:(1) the relationship between migration mechanism of deep gases and seismology, (2) multiple monitoring of seismic measurements including radon, helium, carbon dioxide, mercury, methane, fluid, geothermics etc, (3) the selection of seismological station sites for subsurface gases observation, (4) the study on experiments of generating subsurface gas anomalies, (5) the processing methods of observation data etc.

Key words: Radon, Helium, Gas-geochemistry, Earthquake prediction.

中图分类号:

P593

[1] Ozima M,Podosek F A.Noble Geochemistry. London:Cambrige Univ Press, 1983. 238～249.
[2] 许秋龙, 左平. 氦气测量及其在地震学中的应用. 高原地震, 1993, 5(4): 38～42.
[3] Okabe S. Time variation of the atmospheric radon-content near the ground surface with relation to some geophysical phenomena. Mem Coll Sci Univ Kyotoser A, 1956, 28(2): 99～115.
[4] Zhang W,Wang C. The efficacy estimation of earthquake prediction by means of radon content in groundwater. In:Chen Zhangli,ed.Collected Papers of the Methods of Earthquake Prediction of Strong Seismic Risk. Beijing:Seismo-logical Press, 1990. 121～136.
[5] 张炜, 王吉易, 鄂秀满, 等. 水文地球化学预报地震的原理与方法. 北京: 教育科学出版社, 1988. 215～250.
[6] 汪成民,李宣瑚,魏柏林.断层气测量在地震科学中的应用.北京:地震出版社,1991. 136～197.
[7] Teng T L.Some recent studies on groundwater radon content as an earthquake prediction.J Geophys Res, 1980, 85(B6): 3 089～3 099.
[8] Wakita H, Nakamura Y, Notsu K, et al. Radon anomaly: a possible precursor of the 1978 Izu-Oshima-Kinkai earthquake. Science, 1980, 207(4 433): 882～883.
[9] Igarashi G, Wakita H. Groundwater radon anomalies associated with earthquakes. Tectophysics, 1990, 180(2/4):237～254.
[10] Rikitake T. Earthquake Forecasting and Warning. Tokyo: Center for Academic Publications Janpan, 1982. 123～142.
[11] Pradeep T, Moore W S, Jin Chang. Radon anomalies and microearthquakes at Lake Jocassee, South Carolina. J Geophys Res, 1980, 85(B6): 3 079～3 088.
[12] Scholz C H,Sykes L S,Aggarwal Y P.Earthquake Prediction: a physical basis.Science, 1978, 181: 810～830.
[13] Birchard G F, Libby W F. Earthquake associated radon anomalies: possible mechanisms. EosTrans Agu, 1978, 59(4): 329.
[14] Mogro-Campero A, Fleischer R L. Subterrestial fluid convection: a hypothesis for long-distance migration of Radon within the earth. Earth and Planetary Science Letters, 1977, 34(2): 321～325.
[15] King C Y. Episodic radon changes in subsurface soil gas along active faults and possible relation to earthquakes.J Geophys Res, 1980, 85(B6): 3 065～3 078.
[16] Mogro-Campero A, Fleischer R L, Likes R S. Changes in subsurface radon concentration associated with earthquakes.J Geophys Res, 1980, 85(B6): 3 053～3 057.
[17] Shapiro M H, Melvin J D, Tombrello T A. Automated radon monitoring at a hard-rock site in the Southern California Transverse Ranges. J Geophys Res, 1980, 85(B6): 3 058～3 064.
[18] King C Y.Radon emanation on San Andreas Fault.Nature, 1978, 271: 516～519.
[19] Birchard G F, Libby W F. Soil radon concent ration changes preceding and following four magnitude 4.2～4.7 earthquakes on the San Jacinto Fault in southern California. J Geophys Res, 1980, 85(B6): 3 100～3 106.
[20] 王吉易, 尹汉南, 郑云贞, 等. 降水和抽水影响水氡浓度变化的机理. 见: 国家地震局分析预报中心三室编. 地下流体预报地震论文集.北京:地震出版社,1987.211～214.
[21] 尹汉南,王吉易,郑云贞. 地下水氡含量年动态类型. 地震科学研究,1980,3:9～17.
[22] 国家地震局科技监测司编.地震预报方法实用化研究文集(水位水化专辑).北京: 地震出版社, 1990. 343～421.
[23] Malmqvist L, Isaksson M, Kristiansson K. 氡通过基岩和土壤迁移. 张书诚译. 国外铀金地质,1989,26:135～145.
[24] Igarashi G.神户地震前的地下水氡异常.刘五洲译.地震地质译丛,1996,18(2):43～45.
[25] 国家地震局地质研究所编.现今地球动力学研究及其应用.北京:地震出版社,1994. 437～574.
[26] Reimer G M. Use of Soil-Gas helium concentrations for earthquake prediction: Limitations Imposed by diurnal variation. J Geophys Res,1980,85(B6): 3 107～3 114.
[27] 唐仲兴, 李正蒙, 张炜. 国内外地震水文地球化学研究进展和动向. 见:国家地震局科技监测司编. 中国地震预报方法研究. 北京: 地震出版社,1991. 181～189.
[28] Martinelli G.Geochemistry and fluid dynamics of procursory subterrestrial gasses.In:Dragoni M,Boschi E,eds.Earthquake Prediction. Roma: II Cigno Galiles Galilei Edizioni di Arte e Scinza, 1992. 563～592.
[29] 张国民, 李丽, 焦明若. 我国地震预报研究近10年的发展与展望. 地球物理学报, 1997, 40(增刊) : 396～410.
[30] 杜学彬, 张新基, 张慧. 中国大陆地震水氡短临异常的空间特征研究. 地震学报, 1996, 18(3): 358～364.
[31] 李文英,张清荣,平建军.华北地区地震短临异常综合标志及预报指标的研究.地震, 1994, (1) : 23～29.
[32] 唐仲兴, 曹永健, 李君英. 华北强震、中强震水文地球化学前兆异常标志的模糊识别. 地震, 1994, (增刊): 90～101.
[33] 张新基, 王长岭, 张慧. 西北地区水化特征及地震预测研究. 地震, 1994, (增刊): 81～89.
[34] 王长岭, 张慧, 张世琴, 等. 不同深度断层气氡、汞等的稳定性研究及其潮汐分量. 地震学报, 1994, 16(增刊): 118～124.
[35] 罗兰格, 程万正. 各类地震异常前兆标志体系及综合预报方法研究. 地震, 1995, (增刊) : 118～124.
[36] 王吉易, 郑云贞, 张素欣, 等. 水化多层次加速前兆图象. 中国地震, 1994, 10(增刊) : 157～165.
[37] 国家地震局科技监测司和国家地震局滇西地震预报实验场编.滇西地震预报实验研究文集. 北京: 地震出版社,1996. 149～225.
[38] 王贵宣, 张肇诚, 郑大林, 等. 华北北部场源前兆观测资料分析(一)——场源前兆特征与机制. 地震, 1997, 17(4):371～379.
[39] TGHC(The Group of Hydro-Chemistry),the Seismological Brigade of Heibei Province.Studies on forecasting earthquake in light of the abnormal variations of Rn concentration in groundwater. Acta Geophys Sinica, 1975, 18(4):279～283.
[40] 石慧馨.国外地下水、气、地球化学异常震例及典型震例的机理研究介绍.国外地震,1978, 5: 1～7.
[41] 冯玮, 王永才, 邓禹仁, 等. 饱水岩石超声振动氡实验研究. 地震地质. 1981. 3(2): 1～7.
[42] 国家地震局分析预报中心编. 地震预报研究(2). 北京: 地震出版社. 1989. 379～384.
[43] 王长岭, 唐丰年. 水化预报地震的现状和发展. 西北地震学报, 1979, 1(2) : 85.
[44] 罗光伟.国内对氡的地震异常发生机理的实验室研究概况综述.国际地震动态,1981, 12: 8～9.
[45] 刘五洲. 地震地下流体前兆机理的研究综述. 国际地震动态, 1996, 12: 4～9.
[46] 梅世蓉,冯德益,张国民,等著.中国地震预报概论.北京:地震出版社,1993.241～325.
[47] 梅世蓉.地震前兆场物理模式及前兆分布特征与机制研究进展.地震,1995,(增刊): 2～22.
[48] 王先彬. 稀有气体同位素地球化学和宇宙化学.北京:科学出版社,1989.207～217.

[1]	崔月菊, 杜建国, 张德会，孙玉涛. 应用于地震预测的遥感气体地球化学[J]. 地球科学进展, 2012, 27(10): 1173-1177.
[2]	龚汉松,杜传杨. 声发射预报地震的岩体力学分析[J]. 地球科学进展, 2008, 23(12): 1293-1298.
[3]	陈颙;朱日祥. 设立“地下明灯研究计划”的建议[J]. 地球科学进展, 2005, 20(5): 485-489.
[4]	陈增强,胡瑞华,刘立嵩. 中国地壳运动观测网络在地球科学研究中的应用前景[J]. 地球科学进展, 2000, 15(4): 421-425.
[5]	杜建国,王先彬,谢鸿森. 深部物质运动的气体地球化学特征[J]. 地球科学进展, 1994, 9(3): 48-52.
[6]	赵平. 地热系统气体地球化学研究进展[J]. 地球科学进展, 1994, 9(1): 8-13.
[7]	陈颙. 板块内部地震预报研究[J]. 地球科学进展, 1991, 6(1): 17-20.
[8]	徐永昌. 气体地球化学研究述评[J]. 地球科学进展, 1990, 5(1): 15-18.

阅读次数

全文

摘要

THE DEVELOPMENTS OF GEOCHEMISTRY OF RADON AND HELIUM IN SEISMOLOGY