北天山地区泥火山地球化学成因研究∗

高小其 朱成英 梁 卉 向 阳 颜 龙 李 娜（新疆维吾尔自治区地震局，乌鲁木齐 830011）

北天山地区泥火山地球化学成因研究∗

高小其 朱成英 梁 卉 向 阳 颜 龙 李 娜
（新疆维吾尔自治区地震局，乌鲁木齐 830011）

∗基金项目：地震行业专项（201408008）和国家自然科学基金（40962006）联合资助。

泥火山是特定地质构造及水文地质环境下的一种构造流体地质现象。由于泥火山喷发时可以将大量有价值的信息带到地表，因此，不少科学家将泥火山称为深度可达12 km的“天赐钻井”。新疆泥火山的构造位置是准格尔-北天山盆山过渡带。该过渡带NWW走向，东西延伸长度约350～500 km，南北影响宽度约100 km左右。 自西向东依次分布着温泉县泥火山群、乌苏市白杨沟泥火山群、乌苏市艾其沟泥火山群、独山子泥火山群、沙湾霍尔果斯泥火山等。2010年6月，2011年6月和2012年6月，课题组沿着温泉、乌苏、独山子、沙湾一线分别取样，而后进行了分析和测试。

1　地球化学测试与分析

液体成分。矿化度基本分布在8～13 g/L，基本处在咸水和盐水之间；阴离子基本上以Cl—为主；氡含量在2～6 Bq/L之间；汞含量在8～20 ng/L之间；测点中都含有硫化氢气体或者硫化物。离子测试结果表明，泥火山液应来自地层深处。

气体成分。气体含量最多的两个成分为氮气和甲烷，氮气含量在36%～49%之间，甲烷含量在23%～36%之间；测点的二氧化碳含量基本稳定，大都在12%～25%之间。气体测试结果表明，泥火山剧烈喷涌时，深层成分会大幅度增加，从而导致深层气体甲烷、二氧化碳、氦气含量大幅度上升。

固体成分。非金属元素中，硅、硫、氟元素百分含量相对较高；金属元素中，铁、钙、汞元素百分含量相对较高。

放射性同位素。根据δ13CCH4和δ13CCO2测值显示，除了温泉县泥火山点外，其余各点测值基本接近，说明这些泥火山可能具有同源或者同因性；北天山地区的泥火山R/Ra值，均显示为壳源气体；独山子和沙湾霍尔果斯泥火山R/Ra值显示，其气体来源相对更深层。

2　泥火山喷发与地震

自2011年8月起，基于网络技术的视频监控服务，实现了对新疆北天山地区3个泥火山点的实时监测，达到在线实时查看泥火山活动情况。2011年8月至2015年5月期间，艾其沟泥火监测点周围200 km范围内，总共发生两次6级地震，即2011年11月1日新疆尼勒克发生6.0级地震（震中距170 km）和2012年6月30日在新疆新源-和静发生6.6级地震（震中距92 km）。两次6级地震前，新疆艾其沟泥火山液面都出现了明显的“背景值—上升—转折—下降—背景值”的显著宏观异常变化现象。

结合地下流体、GPS、跨断层水准和其他资料，笔者对泥火山喷发活动规律进行了初步研究。在通常情况下，泥火山喷发具有一定的准周期性，当区域地壳构造应力不断增强时，封闭构造中岩石的孔隙压力逐渐增大，当压力达到泥火山喷发条件时，泥火山就打破原有周期而重新活动。同样，这种区域地壳构造应力的不断增强也能导致地震的孕育和发生，因此，可以说二者具有一定的同源关系。地震活动可以伴随泥火山的活动，大规模的泥火山活动同样可以引发小地震。但由于泥火山活动和地震的关系可能相当复杂，目前，很难用某一种简单的模式对其加以总结或科学的解释。