廬江地震臺溶解氣氫異常核實分析

馬城城++姜薇薇++汪世仙++李伸亮++胡婷婷++倪俊珺

摘 要：氣體觀測作為一項成熟的地震地下流體前兆觀測手段，在地震前后的前兆信息具有較高的科學價值。廬江臺觀測超過30年，積累的一定的經驗以及異常識別方法。自2014年1月底溶解氫高值后，廬江臺氫氣處于波動變化狀態，期間發生霍山Ms4.3級地震及長豐小震群，4月份儀器分子篩活化過程不穩定，數據波動較大更換活化柱后，氫氣峰值分離正常，數據趨于平穩在正常范圍內波動。該文從觀測環境、觀測條件、儀器性能等方面進行案例總結和討論，總結出氫氣觀測中干擾因素的識別和排除。

關鍵詞：氫氣 干擾因素 異常核實

中圖分類號：P315 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（c）-0213-02

氫氣是世界上已知的密度最小的氣體，難溶于水，國外地震學家普遍認為，地殼下層的塑性巖石或蛇紋巖，被擠進地殼上層的裂縫中時，就會引發地震。塑性巖石或蛇紋巖一旦發生斷裂，氫氣就經由斷層的裂隙中冒出，致使正常空氣中的氫氣濃度劇增。

SP-3400型氣相色譜儀是中國地震局背景場項目中增設的新儀器，主要觀測水中溶解的氦氣、氫氣、氧氣、甲烷等氣體，2013年7月1日投入使用并進行試運行。

1 井泉及儀器原理概況

廬江地震臺湯池1號井位于安徽省廬江縣湯池鎮，為自流井，1973年11月成孔，第四紀覆蓋層厚19 m，湯池1號井井深327.05 m，井口水溫約63.1℃，自流井目前最大壓強為0.23 kg/cm2。

氣相色譜分析是基于被測組分在兩相之間的分配，這兩相中一個是表面積很大的固定相；另一個是載送被測組分前進的流動相氣體，由于樣品中不同物質在兩相中具有不同分配系數，當兩相作相對運動時，這些物質隨流動相運動，并在兩相中進行反復多次的分配，使那些分配系數只有微小差異的物質，在移動速度上產生了很大的差別，從而達到相互分離，然后再定性和定量。氣相色譜儀就是實現此分析過程的裝置。

2 異常核實

2.1 氣路系統及進樣系統檢測

進行氣密性檢查，檢查載氣流路。打開色譜柱箱，把色譜柱從檢測器上拆下，將柱口堵死，然后開啟載氣，調節鋼瓶輸出壓力為0.4 mPa，打開主機面板上的載氣旋鈕，調節至0.3 mPa以上，待穩定數分鐘后關閉載氣旋鈕，通過測試，0.5 h內其柱前壓指示值不超0.01 mPa，表示氣路暢通良好。

2.2 檢測器和數據處理系統檢查

此系統用于采集并處理檢測器輸出的信號，記錄成色譜圖，通過系統歸一化方法計算給出最終的定性和定量結果。檢測器和數據處理軟件由廠家提供，出現異常后通過重裝系統，保持一致，無問題。通過標準樣檢測，溶解氫檢測誤差小于10%，符合儀器測量標準，說明儀器檢測器正常，數據真實可靠。

2.3 色譜柱維護

由于SP3400氣相色譜儀已工作半年以上，峰分離效果不是很明顯，2014年1月24日、25日按照要求對分子篩進行活化，初次活化效果不是很理想，氦氣和氫氣峰分離不明顯，導致H2值異常升高，隨后聯系廠家技術人員進行技術指導排除異常（如圖1）。

2014年1月26日—2014年2月18日，氫氣高值，氫氣出峰異常，故測量時導致系統識別錯誤，與儀器廠家聯系后系統錯誤得到更正，后氫氣數據恢復正常。

2014年4月14日，按照要求更換新色譜柱。更換色譜后，各氣體組份峰分離明顯，特別是氦和氫，由此判定，更換色譜柱前氫氣高值異常可信度較差，色譜柱效果差可能是主因。

2.4 廬江臺痕量氫對比觀測

從圖2可以看出，廬江臺衡量氫數據基本變化正常，數據有大量突跳現象，在4月初至5月上旬有密集突跳現象，6月份之后，廬江臺痕量氫數據變化趨勢平穩。

2.5 觀測環境核實

通過排查，廬江臺湯池1號井出水正常，水溫、水位均在正常范圍內波動，周邊環境正常，其它井泉抽水受我臺監控，觀測環境正常。

3 廬江臺氫氣異常核實結論

氫氣測項觀測時間較短，新儀器屬背景場新項目，其日常運行維護經驗較少，對于儀器的運維特別是分子篩活化存在不足。數據異常期間，觀測儀器進行過分子篩的活化過程，后期也更換了活化柱，儀器自身因素的影響比較大，以后需加強儀器日常運維，嚴格按照操作流程進行日常觀測，最大限度減少認為操作對數據產生對影響。

通過對觀測系統的核實及廬江臺痕量氫對比觀測，2014年5月上旬部分數據確存在高值，說明來自地下深部的氫氣濃度增大，因此不能完全排除該區域可能存在一定的構造活動。

參考文獻

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