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1 研究背景
长期地震监测和研究表明,在中、强地震发生前数天至数月、地震发生时和地震发生以后数天到数月,常在震中区与远离震中的地区出现水化组分异常.随着质谱仪技术的不断完善,精确测定水样中稳定同位素含量成为可能,稳定同位素在现代水文学研究中得到广泛应用.应用氢氧稳定同位素示踪技术,开展有关地下水的补给来源、地下热水的循环深度、水岩反应等研究,对地震孕育、发生过程中地下水异常信息的科学评估、地震活动性强度判定及在地震前兆异常与孕震介质演化研究等方面具有广泛的应用价值.如钟俊等(2018)利用氢氧同位素组成及气体组分和碳同位素组成等地球化学数据,分析了河南太康县群井异常现象. 相似文献
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水化学分析方法在地下水异常核实中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
地震前兆识别中的异常核实工作是提高地震分析预报能力的重要环节。"四图一法"是地下水异常核实中有效的水化学分析方法,其中Piper图和Schoeller图用于判定地下水化学类型和补给关系,Gibbs图用于判定地下水化学成分来源,Giggenbach三角图用于判定地下水的水岩平衡状态和是否有深部活动信息,以及混合比例法用于计算地下水的混合程度。同时,介绍了水化学分析方法在异常核实应用中的水样采集、测试方法和基本原理。使用水化学分析方法,有助于判定异常的构造或非构造活动影响因素,提高异常判定的科学水平。 相似文献
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在地震地下流体观测研究中,基于氢氧同位素示踪技术研究地下水补给源及循环过程是常用的技术方法之一。本文给出了九江地震台2号观测井水、大气降水、周边水库水及高山泉水等样品的氢氧同位素测定结果,表明地下水δ~(18)O测值介于-7.59‰～-6.09‰,平均值-6.99‰,δD测值介于-45.22‰～-39.69‰,平均值-42.32‰,变异异数分别为0.09、0.16;大气降水δ~(18)O测值介于-13.00‰～-1.27‰,平均值-4.74‰,δD测值介于-96.13‰～-4.74‰,平均值-46.87‰,变异异数分别为0.40、0.56,与降水相比,地下水氢氧同位素变化更为稳定。大气降水氢氧同位素2017年5～10月表现为明显的降水效应,2018年11～4月表现为明显的温度效应,而地下水氢氧同位素并未表现出明显的降水效应和温度效应。氢氧同位素及过量氘揭示地下水在下渗补给前经历了明显的蒸发分馏作用,并与围岩进行~(18)O交换,δ~(18)O与δD计算得出的补给高程分别约为647、440m。九江台观测井的观测层地下水为大气降水成因的构造裂隙水,属于大气成因型且循环过程为较稳定的裂隙水补给并形成承压自流井。 相似文献
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基于环境同位素技术的怀沙河流域地表水和地下水转化关系研究 总被引：6，自引：0，他引：6
地表水和地下水是流域水循环的重要组成部分, 流域内地表水和地下水之间的相互作用历来是流域水循环研究的关键环节. 环境同位素和水化学作为水循环研究中的示踪剂, 可以有效地揭示流域内地表水和地下水之间的转化关系. 在对位于北京市怀柔区的怀沙河流域进行现场调查并对泉水、河水和井水采样进行氢氧稳定同位素和水化学组成测定的基础上, 分析了流域内沿河道不同部位的泉水、河水和井水的氢氧稳定同位素和水化学组成的空间分布规律和演化趋势. 依据泉水出露的高程和氧同位素含量之间的关系, 揭示出泉水的氧同位素高程效应, 为推断泉水的补给来源提供了理论依据; 运用氯离子质量平衡方法, 估计了流域内年平均地下水补给率. 根据地下水补给来源, 联系流域内水文地质状况和现场调查结果, 以及对比怀沙河流域和密云水库以上的潮白河流域20世纪60~90年代同期降雨径流系数, 初步推断出流域内相当一部分地下水来源于流域之外高程较高的区域, 流域为非封闭流域. 在综合分析的基础上, 结合氢氧稳定同位素和水化学组成及流域内地形地质和水系特征, 分析了流域内不同部位地表径流和地下径流对河川径流的相对贡献, 并揭示了地表水和地下水之间的补给-排泄相互转化关系. 相似文献
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对江西省九江地震台2号观测井井水、大气降水、马尾水泉水及天花井水库水的常量化学组分、氢氧同位素及氚活度数据进行分析,讨论九江台地下水的水化学类型、成因及补给循环过程,揭示九江地震台2号井对构造活动响应灵敏的地球化学特征。研究发现九江台2号井水水化学类型为HCO3-Ca·Mg型;氢氧同位素指示九江台2号井水属于大气降水成因型,补给高程为647 m;氚活度分析给出的地下水年龄显示九江台2号井既有老水补给又有近10年的新水补给。分析结果表明,九江台2号井既有浅表水特征又有深循环水的特征,暗示两个不同补给源的含水层通过不同循环路径上升至浅表,而深部含水层可能携带部分深部构造活动的氡,并在瑞昌—阳新MS4.6地震前出现较显著的异常信息。 相似文献
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地下水测年方法及其在地震监测中的应用展望 总被引：1，自引：0，他引：1
对地下水动力学特征的观测与研究,是地震前兆监测的重要方法之一。地下水动力学研究中,利用地下水测年方法,可以对地下水的补给、径流特征及更新能力作出定性和定量的分析。本文介绍了近年来国际上常用的地下水测年方法,总结了前人在该领域的主要研究进展,重点分析了地下水更新能力与地震前兆信息的关系、地下水运动规律与地震构造活动的关系以及地下水浅层补给与异常干扰排除的方法等。已有的研究成果表明,地下水年龄的测定与分析方法对于了解监测点映震能力、评价构造活动与地震活动程度,以及在观测资料异常变化的现场核实等方面,可以发挥重要作用。 相似文献
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对地下水动力学特征的观测与研究,是地震前兆监测的重要方法之一。地下水动力学研究中,利用地下水测年方法,可以对地下水的补给、径流特征及更新能力作出定性和定量的分析。本文介绍了近年来国际上常用的地下水测年方法,总结了前人在该领域的主要研究进展,重点分析了地下水更新能力与地震前兆信息的关系、地下水运动规律与地震构造活动的关系以及地下水浅层补给与异常干扰排除的方法等。已有的研究成果表明,地下水年龄的测定与分析方法对于了解监测点映震能力、评价构造活动与地震活动程度以及在观测资料异常变化的现场核实等方面,可以发挥重要作用。 相似文献
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《中国科学:地球科学》2017,(11)
河水-地下水交互带对河流和地下水水质保护具有重要作用.为研究河水-地下水侧向交互带中交互流的运动机制,以重庆市马鞍溪为研究对象,选取旱季2015年12月至2016年4月为研究期,对河水、交互带及地下水的水位、水温、pH、Cl-进行监测,结合对交互带沉积物渗透系数、水体氢氧稳定同位素和溶解有机碳浓度的分析.结果表明,沉积物渗透系数对交互带水位变化及交互流运动有重要的影响,使得交互流在距河岸10cm附近易受降水下渗及蒸散发的影响.研究期间以地下水补给河水为主,地下水在补给过程中对交互流的影响逐渐减弱.交互流在距河岸30cm附近仍以受地下水影响为主,地下水运动至距河岸10~30cm后与降水、河水的混合作用增强,水分受沉积物质地影响在距河岸10cm附近富集,并通过交互流不断补给河流,从而对河水水质造成潜在影响. 相似文献
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在地震地下流体研究中,地下水补给及循环过程是重要的研究内容之一,氢氧同位素示踪技术是目前研究该过程的常用手段。南昌地震台流体观测井自2013年8月22日投入观测以来,其基础数据未进行有效分析,通过对南昌井水样数据进行氢氧同位素及水化学实验分析,结果表明：井水主要补给源为直接大气降雨,补给前经历了一定蒸发作用;水—岩反应不充分,属于未成熟水;水样中无明显优势阳离子,Ca2+、Na+占主体,优势阴离子为HCO3－,表明井水属重碳酸型水;水源补给高程约582 m。南昌地震台流体观测井总体受大气降水影响较大。 相似文献
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以呼伦湖流域为例研究该区域氢氧稳定同位素在不同水体中的分布特征,并探讨氢氧稳定同位素对在该区域水文过程的指示作用.流域湖水、入湖河水、周边地下水水样的氢氧稳定同位素分析结果表明,夏季8月份湖水中的重氢氧稳定同位素比7月份的更加富集.而河水中氢氧稳定同位素在同一时间内的河流沿程上存在明显的差异,下游水体中的氢氧稳定同位素要比上游更加富集.研究区的河水和湖水的δ~(18)O-δD关系特征显示,河水和湖水的δ~(18)O-δD的关系点全部位于当地降水线的右下方,说明流域河水和湖水水体受到明显的蒸发作用.而井水的δ~(18)O-δD的关系点大都靠近当地大气降水线,说明这一区域的地下水主要是大气降水渗入地下形成.利用氢氧稳定同位素分馏过程中的氢氧稳定同位素的比率与剩余水体的关系,并在考虑湿度因子的动力分馏模拟下,计算出河水的剩余水体比例在0.85~0.96之间,而湖水的剩余水体比例在0.71~0.77之间.最后,利用氢氧稳定同位素质量平衡法对呼伦湖多年平均蒸发量进行了估算,估算的湖泊蒸发量结果与实测值相近,相对误差为5.4%,说明方法可靠.氢氧稳定同位素对于研究区域水文过程有着重要的作用,在今后呼伦湖流域水文研究中有着更加广泛的应用空间. 相似文献
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内蒙古高原岱海接受远程深循环地下水补给的环境同位素及水化学证据 总被引：2，自引：2，他引：0
利用环境同位素及水化学分析方法研究发现,岱海除了接受降水的直接补给之外,还接受泉水的补给.岱海周边泉水与井水的δD、δ18O值比当地降水明显贫化,泉水、井水显然不是来自于当地降水的补给;通过对岱海周边包气带土壤水中的氢氧稳定同位素分析发现,土壤水中的δD、δ18O值比当地降水值贫化,在地表埋深1 m附近,土壤中的盐分发生了累积,土壤水中的含盐量明显超过了土壤受蒸发所引起的增加量.研究表明岱海周边地区的大气降水不能入渗补给到潜水中,补给岱海的泉水不是来自于当地降水,而是具有同位素贫化特征的外源水.由此推断,在地层中可能存在一种地下水深循环的跨流域补给方式.在内蒙古高原地区,深循环地下水是维系湖泊不可或缺的补给源. 相似文献
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为探究河湖过渡带地下水来源及其水质影响因素,本文分析了不同水体氢氧同位素的分布特征,确定地下水的补给来源,而后采用贝叶斯混合模型(MixSIAR)定量解析不同补给源对地下水的贡献率,并计算混合水源对地下水酸碱度(pH)、电导率(Cond)和总溶解固体(TDS)的贡献量,探究水源混合对地下水水质的影响.研究发现:近长江和湖岸的地下水同位素特征与长江水、湖水接近,其水力联系密切,而中部地下水同位素特征与河水接近,受河水补给明显;河水对地下水的贡献率最大,约为47%,降水贡献率约为20%,湖水和长江水的贡献率分别约为16%和17%;混合水源对pH的贡献率接近100%,对Cond的贡献率约为70%,而对TDS的贡献率很小.此外,生活污水、农业污染等外源输入也会导致地下水pH下降,Cond和TDS明显升高. 相似文献
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以安徽淮南采煤沉陷积水为研究对象,通过样品采集与测试,研究不同沉陷年限及类型积水水文地球化学和氢氧稳定同位素组成特征及影响因素.结果表明：（1）研究区水化学类型主要为Cl-Na、HCO3·Cl-Na型,沉陷积水中常量离子主要来源于蒸发岩溶解和硅酸盐风化,受蒸发作用和人为活动的影响明显,水化学组成随沉陷时间和类型变化不大.（2）淮南大气降水线方程为：δD=8.85δ18O+18.73,沉陷区积水氢氧稳定同位素值在淮南大气降水线右下方依次分布并接近降水线,表明沉陷积水主要来源于大气降水.（3）在降水稀释、水体蒸发及地下水补给的作用下,随着沉陷年限的增加,积水中重同位素越来越贫化,同一年限不同类型的积水同位素值变化较小. 相似文献
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2018年9月以来,河北省邢台市出现了地下水位大幅回升、多口干涸泉眼复涌等宏观异常现象。为判定异常现象是否与区域内构造活动和地下应力改变有关,2019年4～6月进行了3期现场调查,并对3口灌溉井和6处地表水进行水样采集,分析了水化学离子浓度和氢氧稳定同位素等水化学数据。结果表明,3口灌溉井具有地表水的特征,补给来源相似且与地下水存在一定的水力联系;受区域煤矿资源丰富及人类活动的影响,水体中富含SO_4~(2-)离子。结合异常出现前的生态补水资料,分析认为2018年9月以来河北省邢台市水位抬升现象可能是由邢台地区生态补水引起的,与区域内构造活动和地下应力改变没有直接联系,排除其是地震宏观前兆的可能。 相似文献
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《地球物理学进展》2017,(6)
地热水的流动和运移可以带来深部地质、地层信息,可以反映地应力场的变化.对地热水的研究可以更好地了解地下结构,为地震预测提供一种方法和依据.地热水与雨水、河水等有不同的氢氧同位素分布,根据分布的不同,可以对地热水补给源进行探讨.前人研究结果表明,地热水的可能补给源有大气降水、卤水、岩浆水等,大部分地热水的补给源被认作是当地大气降水,但地热水氢氧同位素组成与当地大气降水不同,不同的可能原因有多种,如地热水的大气降水补给源不在当地、大气降水与围岩的氧同位素交换、大气降水的不平衡蒸发、大气降水与氢氧同位素组成不同的水混合等等.为了验证前人成果,本文根据前人研究,利用氢氧同位素分布特征总结地热水可能的补给源,并利用有限元方法构建台湾仁泽2号井理想渗流模型,计算得到地热水渗流速度场,再结合氢氧同位素分布值,讨论地热水的可能来源.有限元计算结果表明,当地下水源处于饱和状态时,地表水的最大下渗速度为1.3×10-8m/s,因此,地热水的补给源并非当时当地的大气降水,综合考虑氢氧同位素背景值与海拔的线性关系,水源有可能是几千年前的远距离的高山大气降水,补给过程中与围岩发生物质交换,且可能还有另一个补给源,该源为氢同位素值与高山大气降水相近,氧同位素值较之稍高的岩浆水. 相似文献
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1 研究背景
大量研究表明,通过捕捉震前显著异常变化,并分析其可能成因,对震情趋势判定具有重要意义.在地下流体监测中,地球化学方法的引入有助于判定异常是否为前兆异常.利用常、微量元素的组成变化、同位素的变化分析地下水的水质类型、循环深度、水岩反应程度以及物质来源,已经逐步被应用到地震前兆异常判定中(刘耀炜等,2009).其中,氢氧同位素变化在判定异常可靠性方面具有较大的应用价值,在地震孕育过程中,由于应力—应变的增强,使得地下水与岩石在高温、高压条件下发生同位素交换反应,同位素交换平衡向地下水δ18O值增大的方向移动. 相似文献
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地下水动态的异常变化既有可能是地震前兆异常信息,也有可能是某种环境干扰所引起的,如何及时识别并排除环境干扰,对于成功判定地震前兆异常至关重要。马鞍山皖27井水位自2012年10月以来反复出现下降型异常,下降程度超正常年份最低值,最大降幅达70cm。为了准确客观地判定该异常的成因,本文利用水化学和物理相结合的方法对皖27井地下水动态变化成因及开采干扰进行分析,研究表明:大气降水在皖27井水补给源中占了一定的份额,除此之外,还存在深部补给来源;深井抽水活动影响着皖27井水位的变化,但不能将皖27井本次异常变化完全归因于深井抽水,区域构造活动是引起本次水位异常的主要原因。本文所采取的异常识别与分析方法,为今后地下水动态异常识别及前兆判定工作提供重要依据。 相似文献
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《地震研究》2020,(4)
对昭通地区12口流体观测井及其周边5个地表水体进行取样测试,分析其水化学组分和氢氧同位素,确定该地区流体观测井的地球化学背景特征,为该区流体测项的跟踪分析提供基础支撑。水岩平衡结果显示:相较于其它观测井,昭阳一中井地下水水岩平衡状态更接近于部分成熟水,表现为地下水补给过程缓慢,水岩作用程度较高;其余观测井均处在未成熟水阶段,表现出补给路径较短,水岩相互作用较弱等特点。氢氧同位素组成显示:研究区内大多数流体观测井补给源均为大气降水,但补给方式略有差异。水化学组分演化过程显示:自2014年以来,大多数井含水层水体未发生新的水岩作用过程,并且与其附近的河流水力联系密切。 相似文献