氡气测量用于地震预报

氡气的测量方法~

测氡法是核物探的一种，近年来在煤火探测方面的应用很受欢迎。山西矿业学院的刘洪福等在20世纪90年代中期研究了测氡法探测煤层自燃火源位置及范围的机理，并建立了天然放射性介质测氡试验台，研究氡析出与温度之间的关系，开发出了CDTH（测氡探火）专用软件，并在山东枣庄矿业集团公司柴里矿等15个矿局推广应用。太原理工大学、原长春科技大学等院校及河北邢台矿务局葛泉煤矿、石圪节煤矿等生产单位也对测氡法（α杯测氡）圈定地下煤层着火范围做了不少研究，并在实际生产中取得了很好的效果。氡射气容易受到气象条件等因素的影响，为了减弱干扰，本次研究选用了德国SARAD公司生产的RTM2100氡钍探测仪。RTM2100设有专用的传感器，用来测定测点的温度、湿度及气压强度，并自动进行三者影响校正。此仪器有测氡与测钍两种模式，且在测氡模式下可将钍射气的影响作为干扰因素消除，反之亦然。本次测量采用测氡模式，吸气泵选用0.5L·min-1，测量时间为10min；排空时间5min，吸气泵选用3L·min-1；测量深度40cm，点距20m，线距平均25m。
氡射气测量干扰较多，通常单点重复测量可比性差。图4⁃2⁃14是工作区一条剖面重复测量的比较图。从图可见两次测量的结果其幅值有一定差异，但异常曲线的变化趋势一致，异常峰值的位置和个数对应的很好，说明采用RTM2100氡钍探测仪测量的结果是可靠的。

图4-2-14 氡射气重复测量对比图

图4⁃2⁃15是氡气测量结果图。图中左侧异常整体与地面勘查火区吻合很好，特别是氡气异常中心点主要分布在勘查火区边界，可能是着火点的反映。右侧的氡气异常可能是地下着火区的反映。

图4-2-15 内蒙古乌达Ⅷ号火区地表氡气浓度图

图中红色实线所夹区域为2004年地表勘测火区

地声 (earthquake sound ) 地震发生时，一小部分地震波能量传入空气变成声波而形成的声音。在基岩露出地表和表土层很薄的靠山地区，容易听到地声。听到地声的时间一般在感到地面振动之前，也有的在感到地面振动之后。

文献中记载人耳听到的地声，有的似雷声、炮声、撕布声，有的似拖拉机声、风声等。仪器记录的地声大多出现在震前数分钟至数小时内 。 实验表明，在应力达到岩石破裂强度的一半时 ， 声发射信号显著增加，当微破裂进一步发展时，声发射频率由高频向低频变化，因而有可能被仪器和人耳接收。由于地声多在临震前出现，有可能对临震预报和自救有意义。
地声之神秘来自于对地震认知的不足，现在地震学家认为它与地震孕育的特殊过程有关。因为地层岩体内部存在大量微裂隙、密集节理和高空隙结构，这些结构随震前地应力的不断加大，除弱化部位发生变形孕育成地震外，一部分能量会以声发射的方式释放。
在生活常识中，当我们手握一根柴棒两端要将它折断时，棒会受力而弯曲，同时还有咯咯声。这个声音不仅来源于即将断裂的部位，而还来自整个棒内的随机部位，声音也出自棒的结构薄弱处的微破裂，同时还可感到微弱振动。随着力的增加，声音也愈频出现而且愈强，最后微破裂快速集中到要断的部位，棒终于断裂。这一过程也就相当于地震时“先听到声，后地动”的情景。
地声既然是声音，当然可以用声强和声调来对它进行描述。声强以分贝来表示，听觉灵敏的人可听到零分贝的声音，所谓零分贝定义就是指声音的能量可使一个空气分子移动十亿分之一厘米的距离。以此为基础，比它强10倍的为20分贝、100倍的为40分贝……。声调以频率表示，是声源在单位时间内完成的振动次数，单位是赫兹，如10赫兹就是1秒钟内声源振动10次。频率越高，声调越尖亢，频率越低，音调越沉闷。
地震时原生的声发射具有很高的频率，但高频声波极易损耗，经多次反射后，回响的声音仅剩低频部份音调变得很低，其优势频段大多落在人和动物的听觉低频域范围内，有的甚至还落在低频域以外。由于人的听力频率低限是20赫兹以上，低于此限就称为次声波，人是无法听到次声波的，因而无法听到地声的全部，但有的动物可以，例如狗的听域低限就是12赫兹。人耳对次声波虽然无感，但内脏器官却可感受到其影响，如有人震前身体无故不适，原因即在此。
有关地声的强度的报道很少，因为难以候到。只有唐山大地震后的一次小余震时测到过。在震中附近的水井中，地声可高达到80分贝。对地声的声调开展测定较多。现在知道，地声多半集中在5--70赫兹左右的频段上。

(一)基本理论依据

地震源处，弹性应用的积累过程，也就是地震的孕育过程。在这个过程中弹性应力逐渐向外扩张，会使岩层中氡气析出、溢散，其基本作用过程如下：

1)在地震发生之前的地应力积累过程中，弹性压应力不断增大并向外扩张，一方面导致地层的微裂隙和宏观裂隙广泛发育，一方面引起岩层(含水)孔隙压力急速升高，为岩层中氡气析出提供了动力和通道。

2)地震源是一个强大的弹性振动器，产生的弹性波在岩石和含水岩石中传播。频率谱范围很宽，从十分之几到30kHz，甚至更高。随着输出大量弹性能量：①促使岩层孔隙扩张，增强射气能力；②促进岩石氡气溶入地下水，使水中氡增加；③影响到深、浅部流体相互作用和迁移速度。即在地震孕育过程中，随着弹性应力的积累，弹性波不断增强和发散，在波及区域内，地下水出氡气和水化学异常，测量氡溢出浓度变化，能够得到地下深部地质构造变化的最新信息。

3)岩石样品受拉伸张力作用，直到岩石样品破碎的全过程，测量产生的弹性脉冲波，其形状为衰减的正弦曲线。频率在10～30kHz间有最大谱成分。样品在破裂前出现小裂隙，在形成过程中伴随有超声波脉冲。超声波的作用，增加固体表面附近的分子振动作用，使岩石或溶液中某些化学元素和氡析出。

(二)测量方法

测量方法有土壤氡测量和水中氡测量方法。其方法与地质勘探方法一样，不同的是地震预报的测氡都要选在活动断层地区，设置专门的观测站，连续测量氡的浓度变化。

在中国和俄罗斯测量地下水或地下热水中氡比较多，其他国家测量土壤氡比较多。土壤氡和地下水中氡在地应力积累过程中，在弹性波、声波和电磁波场的挤压下析出。波场越强析出的氡浓度越高，所以在发震前夕波场增强，出现氡浓度突跳。

1996年俄罗斯地震学家在天山地区，第一次根据测量中子进行地震预报的研究。通过对该地区高中子通量的异常与附近地震台测得的120km以外的震感较强的地震进行相关分析，在119次地震中，在地震前24小时，观测到中子通量高涨的有85次，占地震总数72%。这提出了地震预报另一种放射性测量方法。

(三)实例分析

1976年发生的7.8级唐山地震，在沿断裂带分布的观测井(图7-36)，记录到氡析出，直到离震中500km以外都有氡浓度异常，异常高出10%～100%不等，异常都出现在地震前几天和数周内，不在构造带上的观测点，未见异常。在唐山地震后的1978年发生的7.4级渤海地震之前也有氡异常出现。

在山东菏泽，1987年发生7.0级地震，据刘西林和华爱军1984年进行的8条剖面氡测量结果，确认1987年7.0级地震的两条发震构造的存在，并确定其走向、产状和活动程度，认为1987年的7.0级地震和1983年的5.9级地震是北西向定陶-成武断裂和北东向的解元集-小留集断裂的共轭断裂发震。

在1974～1976年间，西南地区发生三次地震：永善-大关，龙陵和松潘-平武，都观测到氡异常。在7.2级松潘-平武地震前2周，在400km远处已观测到氡的尖峰异常。

美国1979年加利福尼亚发生4.8级地震；1983年发生3.0～3.5级4次地震，地热泉中氡和氦一样，在地震前期出现异常。

图7-36 唐山地震水中氡异常出现先后与构造关系

(据程业勋，2005)

在意大利，对自流井和泉水进行周期性采样测氡。1950年10月氡浓度明显升高，11月23日发生6.6级Irpinia地震。1982年起对土壤氡浓度变化连续3周进行观测，在50km和10km远处发生5.8级和6.2级两次地震，均在前一个月记录到氡异常。

日本1997年在Izu-Oshima-Kinkai发生7.0级地震，前5天观测到地下水中氡浓度突然下降，然后又显著上升，1984年，本州地区发生6.8级地震，在1～2年前有三个观测小组在距震中25～100km内三条活动断层上观察到土壤氡浓度异常升高。

我国的海城地震和意大利都有过氡对地震没有反应的记录，学者们认为观测点的位置选择非常重要，不是任一点都能观测氡异常。

不同的地震，其氡浓度变化形态和提前时间各不相同，大致可分为四类(图7-37)：一类是跳跃变化，上升、下降幅度很大，如怀柔4.5级地震前在东花园井测量的异常曲线；二类是氡异常平缓上升如河西务井(图7-37)；三类为氡的低值异常，如武安观测井(图7-37)；四类是氡异常突然涌动，如炉霍7.9级地震，在姑咱泉测井的氡异常相对变化达128%。

---

钦州市15696271045： 氡气的测量方法 - ？
倚屠倍舒： 径迹蚀刻法,活性炭盒法,双滤膜法,气球法

钦州市15696271045： 有什么预知地震的方法? - ？
倚屠倍舒： 地震 目前应用于地震监测的主要手段及方法有以下几种: 1)测震:记录一个区域内大小地震的时空分布和特征,从而预报大地震.人们常说的“小震闹,大震到”,就是以震报震的一种特例.当然,需要注意的是“小震闹”并不一定导致“大...

钦州市15696271045： 地震前都有什么自然征兆?？
倚屠倍舒： 1.地震的宏观前兆 人的感官能直接觉察到地震前兆称为地震的宏观前兆,简称宏观前兆.比较常见的有,井水陡涨陡落、变色变味、翻花冒泡、温度升降,泉水流量的突然变化,温泉水温的突然变化,动物的习性异常,临震前的地声和地光等....

钦州市15696271045： 地震云真实吗? - ？
倚屠倍舒： 谣言:今天西安的云比较特别,非常美丽,但形状像放射性条纹图案,查了资料说是地震云.有网友说这预示着四川的地震.辟谣:天上的云和地震没有关系“地震云”的说法,一直在网上流传甚广,到底存不存在“地震云”?请大家查...

钦州市15696271045： 如何预测地震从自然角度分析 ？
倚屠倍舒： 简单地说,地震是由于地壳运动某处地应力超过岩层极限而引起错动.地震预测就是测量地应力与变形与时间之间的关系,如果有突变的趋势,就有可能会有地震.但事先要据大地构造和历史上地震记载来区划不同类别易发地区.地震预测是非常困难的.

钦州市15696271045： 地震前有何征兆 - ？
倚屠倍舒： 水异常地下水包括井水、泉水等.主要异常有发浑、冒泡、翻花、升温、变色、变味、突升、突降、泉源突然枯竭或涌出等.人们总结了震前井水变化的谚语:“井水是个宝,前兆来得早.”“无雨水质浑,天旱井水冒.”“水位变化大,翻花...

钦州市15696271045： 地震前兆有哪些 - ？
倚屠倍舒： 地震前兆包括微观前兆和宏观前兆两大类.常见的地震前兆现象有:1)地震活动异常;2)地震波速度变化;3)地壳变形;4)地下水异常变化;5)地下水中氡气含量或其他化学成分的变化;6)地应力变化;7)地电变化;8)地磁变化;9)...

钦州市15696271045： 请问地震能不能预先测试出来?？
倚屠倍舒： 地震预测是世界难题,为什么呢?主要有三方面因素:第一是地球的不可入性,因此对地下发生的变化,只能通过地表的观测来推测;第二是地震孕律的复杂性.在不同的地理构造环境、不同的时间阶段,不同震级的地震都会显示出相当复杂的...

钦州市15696271045： 地震前有什么前兆 - ？
倚屠倍舒： 由于地震预报水平,尤其是临震预报水平不够高,因此在地震来临之前,大家也应注意一些宏观异常的变化.历史事实和科学研究都证明,地震前是可能产生一些前兆变化的.地震前兆是指地震发生前,自然界出现的与地震孕育、发生有关的各...

钦州市15696271045： 地震前的预兆 - ？
倚屠倍舒： (1)地震活动异常;(2)地震波速度变化;(3)地壳变形;(4)地下水异常变化;(5)地下水中氡气含量或其它化学成分的变化;(6)地应力变化;(7)地电变化;(8)地磁变化;(9)重力异常;(10)动物异常;(11)地声;(12)地...