强地震后土壤气体中H2、CO2、222Rn和Hg的释放现象及其对青藏高原东北部隐伏断层探测的启示

《Scientific Reports》：H2, CO2, 222Rn, and Hg degassing from soil gas after a strong earthquake with implications for concealed fault detection in the northeastern Tibetan Plateau

　　

摘要

地下断层结构通常难以识别，尤其是在被厚层沉积物覆盖的区域。土壤-气体地球化学调查可以在大地震后为隐藏的断层结构提供有用的信息，并补充传统地球物理方法在沉积物覆盖盆地中的研究。本研究以2023年吉石山M6.2级地震为例进行分析。先前的研究表明，仅附近的拉吉山断层无法完全解释该地震的成因机制，同时震中盆地内未发现明显的地表破裂现象，这使得震后重建规划和避震措施变得复杂。同震损伤的空间分布表明可能存在此前未被识别的隐藏断层结构。为了研究震后土壤-气体的释放情况及其与这些结构的空间关系，我们在受灾严重的地区沿两条剖面测量了放射性氡（Rn）、汞（Hg）、氢气（H?）和二氧化碳（CO?）的含量。研究发现两个明显的气体异常区，并且这些异常区与推断出的隐藏断层结构在空间上存在对应关系。将土壤-气体异常数据与余震定位、浅层地震反射成像以及环境噪声地表波层析成像结果相结合，可以初步确定与更大范围的地震活动断层系统相关的隐藏断层的位置和形态。汞和氢气的异常分布与主要断层区的关联更为紧密，这表明它们的分布可能更受具有渗透性的断层通道的影响。这些发现为吉石山地震序列中隐藏的活断层结构提供了新的认识，并强调了将土壤-气体地球化学方法与地球物理观测相结合在沉积物覆盖盆地中进行震后隐藏断层调查的潜在价值。