汶川地震断裂带汞的地球化学特征



汶川地震断裂带汞的地球化学特征

张磊

(中国地震局地球物理究所，北京100081)

2008年5月12日，我国四川省汶川发生了MS8.0特大地震，造成了巨大的人员伤亡和财产损失。 汶川MS8.0地震后，在汶川地震断裂带上快速开展了汶川地震断裂带科学钻探工程(简称WFSD)，用于研究此次地震的一系列科学问题。

汞元素作为地震地下流体研究中的一项重要手段，被用来研究断裂活动和地震孕育前兆过程。 在我国地震地下流体监测中，汞观测台网一直占据着重要的地位。 通过WFSD，开展了汶川地震断裂带地下和地表汞及其同位素研究工作，分析大震后断裂带汞及其同位素的地球化学特征，探讨汞及其同位素在研究流体对汶川地震响应中的作用，其结果对深入研究流体在汶川地震过程中的作用具有重要意义。

本文分析了大地震后映秀—北川断裂带WFSD-1孔汞及其同位素和地表破裂带汞元素的地球化学特征。 研究结果表明，汶川地震同震破碎带上出现的高汞含量异常带，与断裂带渗透率增大和深部热液流体上涌有一定的关系。 总汞含量分布特征反映映秀—北川断裂带同震破碎带的非对称性特征。 不同岩性中汞的同位素具有不同的质量分馏和非质量分馏特征，断裂带中高温流体活动影响了断层泥中汞同位素分馏，这一特征反映出深部流体对地震的响应和作用。

汶川地震地表破裂带虹口八角庙段断层岩中存在汞异常现象，断层泥较断层角砾岩和基岩更容易富集汞。 断层泥中汞的高富集系数，反映出地下有直接的汞排放源。 黑色断层泥含汞量高的特征，揭示出虹口地表破裂带为有机物和粘土矿物高富集带。 同时依据汶川地震断裂带地下深处和地表汞的运移和富集特征，本文提出了断裂带汞的运移过程模型。 地震打开了断裂通道，促使地下渗透性增加，致断层深部流体上涌，而汞是断裂深部流体的携带物。

研究结果表明，汞元素能够指示汶川地震同震破碎带的结构特征，汞同位素分馏能反映出地震过程中的高温流体活动，汞元素在断裂带的运移和富集过程，同时揭示出龙门山断裂带的映秀—北川地段存在深部流体活动现象。 汞及其同位素能作为一种重要手段研究流体对地震的响应。 本文的研究结果丰富了汞在地震监测预测中的研究内容，同时为分析大震过程提供了深部流体活动行为的地球化学依据，对今后汞的地震监测预测方法研究也具有一定的参考价值。

关键词汞； 汞同位素； 流体活动； 汶川8.0级地震； 同震破碎带； 汶川地震断裂带科学钻探

(作者电子信箱，张磊： lzhang87@163.com)

中图分类号：P315.72+4；

文献标识码：A；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.02.018