依蘭—伊通斷裂溫泉帶地球化學(xué)特征及地震活動(dòng)性研究

摘要：通過對(duì)依蘭―伊通斷裂上神農(nóng)溫泉、鱉龍溫泉、喬屯溫泉等8個(gè)地下2000m左右溫泉點(diǎn)進(jìn)行研究，分析溫泉水水質(zhì)類型、補(bǔ)給來源、水-巖石平衡狀態(tài)以及循環(huán)深度，討論溫泉水深循環(huán)對(duì)地震活動(dòng)性的影響。同時(shí)，對(duì)該斷裂附近的溫泉水進(jìn)行化驗(yàn)，分析地下溫泉水Na+、HCO3-、SO42-、Cl-等離子的含量及變化，探討與斷裂帶附近的地震活動(dòng)之間的關(guān)系。得出初步研究結(jié)論：研究區(qū)內(nèi)溫泉水化學(xué)分析數(shù)據(jù)差異較大，北東方向的溫泉TDS、陰陽離子濃度較高，向南西逐漸遞減；溫泉溫度近幾年來呈遞減趨勢(shì)，地震活動(dòng)較少；研究區(qū)內(nèi)TDS含量、主要離子含量等指標(biāo)呈現(xiàn)空間分布特征，在空間分布上受活動(dòng)構(gòu)造控制較明顯。

關(guān)鍵詞：依蘭—伊通斷裂溫泉地球化學(xué)地震活動(dòng)性

中圖分類號(hào)：P314.1

ResearchonGeochemicalCharacteristicsandSeismicityofYilan-YitongFaultHotSpringBelt

BAYanfang1，2MAMingzhi1，2LIXuemei1，2

1.JilinEarthquakeMonitoringCenterStation，Jilin，JilinProvince，132108China;2.JilinEarthquakeAgency，Changchun，JilinProvince，130117China

Abstract：Basedontheresearchof8hotspringspotsabout2000metersunderground，suchasShennongHotSpring，BielongHotSpringandQiaotunHotSpringonYilan—YitongFault，thisarticleanalyzesthewaterqualitytype，supplysource，waterrockequilibriumstateandcirculationdepthofhotspringwater，anddiscussestheimpactofhotspringwaterdepthcirculationonseismicity.Atthesametime，laboratorytestsareconductedonthehotspringwaternearthefaulttoanalyze，thecontentsandchangesofNa+，HCO3-，SO42-，Cl-plasmaintheundergroundhotspringwater，andtoexploretherelationshipbetweenthehotspringwaterandtheseismicactivitynearthefaultzone.Apreliminaryconclusionisdrawn：Therearesignificantdifferencesinthehydrochemicalanalysisdataofhotspringswithintheresearcharea，，andtheconcentrationsofTDSandanionsarehigherinthenortheastdirection，andgraduallydecreaseinthesouthwestdirection;Thetemperatureofhotspringhasdecreasedinrecentyears，andtheseismicactivityisless;ThecontentsofTDSandmainionsintheresearchareashowspatialdistributioncharacteristics，whichareobviouslycontrolledbyactivestructuresinspatialdistribution.

KeyWords：Yilan-YitongFault;Hotspring;Geochemistry;Seismicity

自19世紀(jì)70年代以來，專家學(xué)者用地震學(xué)和地質(zhì)學(xué)的方法和手段對(duì)依蘭-伊通斷裂進(jìn)行了系統(tǒng)研究，取得了較多的成果，確定了依蘭—伊通斷裂的走向和地震活動(dòng)特征[1]。中國(guó)地震局地質(zhì)研究所聯(lián)合多個(gè)科研部門于2013年在依蘭—伊通斷裂上發(fā)現(xiàn)了距今1700年前的地震活動(dòng)情況，進(jìn)一步地利用多種方法開展對(duì)依蘭—伊通斷裂研究，對(duì)依蘭—伊通斷裂的地震活動(dòng)特征具有現(xiàn)實(shí)意義。

目前，國(guó)內(nèi)運(yùn)用分析溫泉水地球化學(xué)特征，探討與斷裂帶附近的地震活動(dòng)之間的關(guān)系，是一種新的嘗試[2]。課題組開展依蘭—伊通斷裂上孤店子鎮(zhèn)大荒地村神農(nóng)溫泉、樺皮廠鎮(zhèn)永勝村鱉龍溫泉等幾個(gè)地下2000m左右溫泉點(diǎn)水質(zhì)類型、補(bǔ)給來源、水-巖石平衡狀態(tài)以及循環(huán)深度研究，并討論溫泉水深循環(huán)對(duì)地震活動(dòng)性的影響，通過分析地下溫泉水水氡、氣氡及Na+、HCO3-、SO42-、Cl-等化學(xué)離子的含量及變化，探討所處斷裂的地震活動(dòng)情況和相互關(guān)系[3-4]。

1研究區(qū)概況

1.1研究區(qū)域地質(zhì)地震背景

研究區(qū)域位于依蘭—伊通斷裂地帶，分布在黑龍江省和吉林省境內(nèi)，總長(zhǎng)約800km，約N50°SE，是東部郯廬斷裂帶北段的重要分支斷裂。由于受到城鎮(zhèn)土地利用、種植業(yè)發(fā)展等因素，加之雨水沖刷和植被覆蓋等影響，致使該斷裂的地表構(gòu)造遺跡保存得不夠完整，古地震與活動(dòng)構(gòu)造和新構(gòu)造等研究工作開展得也較少，該斷裂相關(guān)的地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)基礎(chǔ)資料比較缺乏[5-6]。

依蘭—伊通斷裂溫泉帶研究區(qū)地處松遼盆地與依蘭—伊通斷裂的邊緣地帶，北東向的第二松花江斷裂與依蘭—伊通斷裂交匯處。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，依蘭—伊通斷裂沿線發(fā)現(xiàn)大量的地?zé)豳Y源，并不斷地被開發(fā)利用。

1.2依蘭—伊通斷裂地震活動(dòng)性特征

依蘭—伊通斷裂是郯廬斷裂帶的又一條重要分枝，走向北東，寬度8～20km。斷裂帶的中段與螞蟻河和松花江河谷相吻合，并沉積有達(dá)連河組和丁山村組煤系地層。在伊通、雙陽等地幾年有中小型地震活動(dòng)。雙陽、永吉、昌邑、龍?zhí)兜鹊赜械叵禄鹕胶蜏厝顒?dòng)。該斷裂及周邊區(qū)域存在發(fā)生中強(qiáng)地震構(gòu)造背景，但震級(jí)都不高。

2依蘭—伊通斷裂地球水化學(xué)變化特征與地震活動(dòng)性關(guān)系

2.1溫泉點(diǎn)地球水化學(xué)變化特征

對(duì)依蘭—伊通斷裂溫泉帶吉林市周邊區(qū)域的神農(nóng)溫泉、鱉龍溫泉、喬屯溫泉、金達(dá)溫泉、四季祥康溫泉、紫御溫泉、圣德泉、卓遠(yuǎn)溫泉這8個(gè)溫泉點(diǎn)進(jìn)行了勘察調(diào)研，對(duì)各溫泉點(diǎn)的地理位置、地質(zhì)條件、水溫和各種礦物質(zhì)進(jìn)行了勘察和分析，結(jié)果如下。

2.1.1神農(nóng)溫泉

神農(nóng)溫泉（E126.36°，N44.01°）位于吉林市昌邑區(qū)孤店子鎮(zhèn)大荒地村。該溫泉水出自依蘭-伊通斷裂溫泉帶地下1980m的深層地下水。2007年出水溫度平均值為62℃，現(xiàn)逐年有衰減趨勢(shì)，目前出水溫度為55℃，富含氡、鎂、鈉等30多種的礦物質(zhì)微量元素。

2.1.2鱉龍溫泉

鱉龍溫泉（E126.28°，N43.95°）位于吉林市樺皮廠鎮(zhèn)永勝村。該溫泉水出自溫泉帶地下2200m深層地下水，2000年出水溫度平均值為63℃，現(xiàn)逐年有衰減趨勢(shì)，目前出水溫度平均為56℃，富含氡、鎂、鈉等30多種的礦物質(zhì)微量元素。

2.1.3喬屯溫泉

喬屯溫泉（E126.28°，N43.99°）位于吉林市樺皮廠鎮(zhèn)喬屯村，海拔204.68m。該溫泉井深約2300m，現(xiàn)出水溫度平均值為75℃，現(xiàn)逐年有衰減趨勢(shì)，富含氡、鎂、鈉等30多種的礦物質(zhì)微量元素。

2.1.4金達(dá)溫泉

金達(dá)溫泉（E126.30°，N43.98°）位于吉林市是昌邑區(qū)樺皮廠鎮(zhèn)吉長(zhǎng)北線86km處，海拔219.20m。該溫泉井深約2200m，現(xiàn)出水溫度62℃，現(xiàn)逐年有衰減趨勢(shì)，富含氡、鎂、鈉等30多種的礦物質(zhì)微量元素。

2.1.5四季祥康溫泉

四季祥康溫泉（E126.29°，N43.99°）位于吉林市樺皮廠鎮(zhèn)樺太路，海拔203.44m。該溫泉井深約2300m，出水溫度平均值約為60℃，現(xiàn)溫度逐年呈衰減趨勢(shì)，富含鈣、鐵、氡、鎂、鈉等30多種的礦物質(zhì)微量元素。

2.1.6紫御溫泉

紫御溫泉（E126.30°，N43.99°）位于吉林市樺皮廠鎮(zhèn)長(zhǎng)吉北線收費(fèi)站北800m，海拔193.43m。該溫泉水井深約2300m，出水溫度83℃，現(xiàn)逐年有衰減趨勢(shì)，富含氡、鎂、鈉等30多種的礦物質(zhì)微量元素。

2.1.7圣德泉

圣德溫泉（E126.25°，N43.88°）位于吉林市船營(yíng)區(qū)，距吉長(zhǎng)南線18km處，海拔194.30m。該溫泉井深約2900m，現(xiàn)年出水溫度62℃，現(xiàn)逐年有衰減趨勢(shì)，富含氡、鎂、鈉、碳酸氫離子和偏硅酸等30多種的礦物質(zhì)微量元素。

2.1.8卓遠(yuǎn)溫泉

卓遠(yuǎn)溫泉（E126.00°，N43.78°）位于吉林市永吉縣一拉溪鎮(zhèn)貴張嶺村，海拔220.40m。該溫泉井深約2750m，溫泉的泉水與長(zhǎng)白山溫泉為同一水系，是長(zhǎng)白山溫泉的主要泉眼，每小時(shí)出水量為50～80t。現(xiàn)出水溫度63℃，該溫泉pH值為8.05，水質(zhì)略顯蛋青色，無異味，含有多種對(duì)人體有益的微量元素和礦物質(zhì)，有氟離子以及錳、鋰、鍶、鋅、碘、鉬等，屬重碳酸鈉型偏硅酸溫泉水，是大型的醫(yī)療熱礦泉。

2.2溫泉地球化學(xué)資料及選取

對(duì)研究區(qū)內(nèi)8處溫泉進(jìn)行采樣化驗(yàn)分析（見表1）。選取研究區(qū)內(nèi)8個(gè)溫泉點(diǎn)，實(shí)地考察并記錄了每一處溫泉點(diǎn)的基本要素（地名、位置、井深）和變化現(xiàn)象（溫度、礦物質(zhì)離子等）。在對(duì)水化學(xué)指標(biāo)的分析處理中，有必要對(duì)研究區(qū)范圍內(nèi)的溫泉數(shù)據(jù)資料進(jìn)行選取并做化驗(yàn)分析。研究工作遵循以下原則：（1）溫泉點(diǎn)的選取在地理空間上盡量滿足在溫泉帶上的均勻分布；（2）溫泉取樣時(shí)要測(cè)量泉口溫度；（3）溫泉水樣必須有水化學(xué)分析數(shù)據(jù)，包括HCO3-、SO42-、F-、Cl-、Mg2+、K+、Ca2+、Na+等化學(xué)離子成分的含量；（4）對(duì)于圣德泉這樣有多個(gè)溫泉井，并且溫泉點(diǎn)之間相距較近，從空間代表性而言，只選取1個(gè)即可，即選擇由溫泉水地球化學(xué)溫標(biāo)計(jì)算的熱儲(chǔ)溫度和泉口溫度值同時(shí)最高者；（5）TDS為水溶固體物質(zhì)總量，用水化軟件AqQa計(jì)算得到。

據(jù)表1分析，該溫泉帶溫泉點(diǎn)pH值來看，pH值從7.96～8.48不等，屬于偏酸性溫泉。從溫泉點(diǎn)TDS（總礦化度）空間分布來看，從北東向南西依次遞減。EC（電導(dǎo)率）也呈北東向南西依次遞減趨勢(shì)。從2000m深的溫泉水溫來看，溫度在55～83℃不等，地?zé)峄顒?dòng)較頻繁。K+、Na+、Ca2+、Mg2+等陽離子含量也呈北東向南西依次遞減趨勢(shì)。Cl-、F-、SO42-、HCO3-等也呈北東向南西依次遞減趨勢(shì)。

2.3地震活動(dòng)性分析

近年來，該溫泉帶的水溫有逐年遞減趨勢(shì)，TDS（總礦化度）從北東向南西依次遞減。同時(shí)，依蘭—伊通斷裂中部雙陽-舒蘭段，自2010年以來，一直沒有地震發(fā)生，處于平靜狀態(tài)。需進(jìn)一步關(guān)注該溫泉帶地下水變化，及時(shí)獲取數(shù)據(jù)，為地震趨勢(shì)判定提供分析依據(jù)。

3結(jié)果與展望

通過對(duì)依蘭—伊通斷裂及鄰區(qū)部分溫泉地球化學(xué)數(shù)據(jù)收集、匯總，對(duì)每一處溫泉水化學(xué)特征進(jìn)行調(diào)研和初步分析，得出初步研究意見。（1）研究區(qū)內(nèi)溫泉水化學(xué)分析數(shù)據(jù)差異較大。北東方向的溫泉TDS、陰陽離子濃度較高，向南西逐漸遞減。（2）溫泉溫度近幾年來呈遞減趨勢(shì)，地震活動(dòng)較少。（3）研究區(qū)內(nèi)TDS含量、主要離子含量等指標(biāo)呈現(xiàn)空間分布特征，在空間分布上受活動(dòng)構(gòu)造控制較明顯，沿依蘭—伊通斷裂呈現(xiàn)北東高、南西低遞減的趨勢(shì)，與近幾十年地震活動(dòng)關(guān)系表現(xiàn)為高值區(qū)向北的大口欽、缸窯等區(qū)域地震活動(dòng)較多，低值區(qū)活動(dòng)較少。

目前，僅對(duì)吉林市水資源研究所的化驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析研究，對(duì)該溫泉帶的研究只是初步的探知。還需要持續(xù)多年深入研究，并擴(kuò)大研究區(qū)域，調(diào)研斷裂帶附近的每一個(gè)溫泉點(diǎn)，每年持續(xù)觀測(cè)，探究每個(gè)溫泉點(diǎn)的地球水化學(xué)特征，分析地下溫泉、地下火山及地震活動(dòng)性的關(guān)系。

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