氢氧稳定同位素在地下水异常核实中的应用.pdf

《氢氧稳定同位素在地下水异常核实中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第38卷第3期地震地质Vo1．38．No．32016年9月SEISMOLOGYANDGEOLOGYSept．，2016氢氧稳定同位素在地下水异常核实中的应用张磊刘耀炜任宏微郭丽爽(中国地震局地壳应力研究所，地壳动力学重点实验室，北京100085)摘要在地震地下流体研究中，区别地下水是受浅层物质补给还是受深部介质活动的影响，是异常核实的主要任务。氢氧稳定同位素技术能够有效地识别地下水的来源与补给过程。文中概述了氢氧稳定同位素方法在地下水异常核实应用中的基本原理、水样采集和测试技术，列举了应用氢氧稳定同位素技术研究井水位升高和水质浑浊异常现象的实例，就氢氧

2、稳定同位素用于核实地下水水位、水温、化学组分和宏观异常进行了简要讨论。该方法的广泛使用，有助于识别地下水异常的构造与非构造影响因素。关键词氢氧稳定同位素地下水异常异常核实水岩作用地下水混合作用中图分类号：P315．723文献标识码：A文章编号：0253-4967(2016)03—0721～11O引言尽管地震预测研究面临着前兆异常信息获取与分析方面的困难，但国内外从未放弃对地震孕育过程中的前兆现象研究，其中对地下水物理、地下水化学以及地下气体地震前的异常分析手段在不断发展，并取得了显著进展(Montgomeryeta1．，2003；Kingeta1．，2

3、006；Woitheta1．，2013；Shieta1．，2014)。前人的观测研究中，十分注重分析流体异常的来源问题，也就是说在浅地表观测到的流体异常是浅层物质补给还是深部介质活动的结果(Rojstaczeret口z．，1995)，这一判据是分析异常与地震孕育过程是否有密切关系的重要依据。对于判定流体源的深、浅部补给源研究，主要涉及到物理和化学2种手段。物理方法手段，比如用数值方法分析大气降水和地下水开采对井水位的影响(车用太等，1993；孙小龙等，2013)，通过GPS观测揭示的区域应力状态分析井水位异常与区域构造活动的关系(付虹等，2014)。化

4、学手段方面，涉及到水化学、同位素、地下水年龄(张国盟等，2015)等手段，能够给出地下水性质的实际观测值，定量地指示流体的来源和经历的地质过程。其中，氢氧稳定同位素技术在确定地下水的成因与补给、水岩作用、地下水混合作用等方面具有优势(刘耀炜等，2009)。国内外学者开展了一系列的氢氧稳定同位素的地震前兆异常研究，如地震前后氢氧稳定同位素的变化特征与机理研究(Claessoneta1．，2004，2007；Cheneta1．，2014)，活动断裂带地下水中的氢同位素可作为5级以上地震临震预测的依据(赵永红等，2011)，利用水化[收稿日期)2015—08

5、—17收稿，2016—06—02改回。[基金项目]地震行业科研专项(201308006)、中国地震局“云南鲁甸6．5级地震专题研究”项目、中国地震局震情跟踪定向工作任务(2016010301)与中国地震局地壳应力研究所中央级公益性科研院所基本科研业务专项(ZDJ2016-08)共同资助。通讯作者：刘耀炜，研究员，电话：010—62911045，E—mail：liuyw20080512@126，corn。722地震地质38卷学和氢氧稳定同位素识别水位和水温异常(张磊等，2014；晏锐等，2015)。为了系统地总结以往的经验与方法，本文概述了氢氧稳定同位素

6、研究方法的基本原理和异常分析的水样采集与测试技术，使用氢氧稳定同位素方法，对2014年8月3日鲁甸6．5级地震科学考察中的渔洞井水位异常升高和陆家大龙潭水质浑浊的异常现象进行了分析，讨论了氢氧稳定同位素在核实地下水水位、水温、水化学组分和宏观异常中的关键技术，希望该方法能在地下流体前兆异常识别及震情判定中发挥更大作用。1基本原理水文地质学领域中广泛应用的氢氧稳定同位素分析方法，主要是利用水样氢氧稳定同位素数据与大气降水线之间的关系，研究地下水运动过程。氢氧稳定同位素方法也被国内外学者引进到地震监测预测领域，通过观测点地下水氢氧稳定同位素的变化特征与影响

7、因素，研究构造活动下的地下水补给与运移机制，进而分析地下水前兆异常的物理机制。1．1大气降水线大气降水是指最近参与过大气循环的水，主要有雨、雪、冰川、汽、河水、溪水、湖水和大多数的低温地下水(李学礼等，2010)。Craig(1961)利用大气降水氢氧稳定同位素数据定义了全球大气降水线(GMWL)，具体方程式为8H=88O+10％o，大气降水的氢氧稳定同位素组成沿着这条直线分布。不同地区存在着不同的区域大气降水线(LMWL)，前人的研究结果定义了中国不同地区的区域大气降水线(郑淑慧等，1983；李亚举等，2011)。同时可通过国际原子能机构(IAEA)

8、网站查找全球不同地区的降雨和河流的氢氧稳定同位素数据作为比对分析。1．2氢氧稳定同位素演化特征