北天山地區(qū)泥火山地球化學(xué)成因研究?

高小其 朱成英 梁 卉 向 陽 顏 龍 李 娜（新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊 830011）

北天山地區(qū)泥火山地球化學(xué)成因研究?

高小其 朱成英 梁 卉 向 陽 顏 龍 李 娜
（新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊 830011）

?基金項(xiàng)目：地震行業(yè)專項(xiàng)（201408008）和國(guó)家自然科學(xué)基金（40962006）聯(lián)合資助。

泥火山是特定地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)環(huán)境下的一種構(gòu)造流體地質(zhì)現(xiàn)象。由于泥火山噴發(fā)時(shí)可以將大量有價(jià)值的信息帶到地表，因此，不少科學(xué)家將泥火山稱為深度可達(dá)12 km的“天賜鉆井”。新疆泥火山的構(gòu)造位置是準(zhǔn)格爾-北天山盆山過渡帶。該過渡帶NWW走向，東西延伸長(zhǎng)度約350～500 km，南北影響寬度約100 km左右。 自西向東依次分布著溫泉縣泥火山群、烏蘇市白楊溝泥火山群、烏蘇市艾其溝泥火山群、獨(dú)山子泥火山群、沙灣霍爾果斯泥火山等。2010年6月，2011年6月和2012年6月，課題組沿著溫泉、烏蘇、獨(dú)山子、沙灣一線分別取樣，而后進(jìn)行了分析和測(cè)試。

1　地球化學(xué)測(cè)試與分析

液體成分。礦化度基本分布在8～13 g/L，基本處在咸水和鹽水之間；陰離子基本上以Cl—為主；氡含量在2～6 Bq/L之間；汞含量在8～20 ng/L之間；測(cè)點(diǎn)中都含有硫化氫氣體或者硫化物。離子測(cè)試結(jié)果表明，泥火山液應(yīng)來自地層深處。

氣體成分。氣體含量最多的兩個(gè)成分為氮?dú)夂图淄?，氮?dú)夂吭?6%～49%之間，甲烷含量在23%～36%之間；測(cè)點(diǎn)的二氧化碳含量基本穩(wěn)定，大都在12%～25%之間。氣體測(cè)試結(jié)果表明，泥火山劇烈噴涌時(shí)，深層成分會(huì)大幅度增加，從而導(dǎo)致深層氣體甲烷、二氧化碳、氦氣含量大幅度上升。

固體成分。非金屬元素中，硅、硫、氟元素百分含量相對(duì)較高；金屬元素中，鐵、鈣、汞元素百分含量相對(duì)較高。

放射性同位素。根據(jù)δ13CCH4和δ13CCO2測(cè)值顯示，除了溫泉縣泥火山點(diǎn)外，其余各點(diǎn)測(cè)值基本接近，說明這些泥火山可能具有同源或者同因性；北天山地區(qū)的泥火山R/Ra值，均顯示為殼源氣體；獨(dú)山子和沙灣霍爾果斯泥火山R/Ra值顯示，其氣體來源相對(duì)更深層。

2　泥火山噴發(fā)與地震

自2011年8月起，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的視頻監(jiān)控服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)新疆北天山地區(qū)3個(gè)泥火山點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，達(dá)到在線實(shí)時(shí)查看泥火山活動(dòng)情況。2011年8月至2015年5月期間，艾其溝泥火監(jiān)測(cè)點(diǎn)周圍200 km范圍內(nèi)，總共發(fā)生兩次6級(jí)地震，即2011年11月1日新疆尼勒克發(fā)生6.0級(jí)地震（震中距170 km）和2012年6月30日在新疆新源-和靜發(fā)生6.6級(jí)地震（震中距92 km）。兩次6級(jí)地震前，新疆艾其溝泥火山液面都出現(xiàn)了明顯的“背景值—上升—轉(zhuǎn)折—下降—背景值”的顯著宏觀異常變化現(xiàn)象。

結(jié)合地下流體、GPS、跨斷層水準(zhǔn)和其他資料，筆者對(duì)泥火山噴發(fā)活動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了初步研究。在通常情況下，泥火山噴發(fā)具有一定的準(zhǔn)周期性，當(dāng)區(qū)域地殼構(gòu)造應(yīng)力不斷增強(qiáng)時(shí)，封閉構(gòu)造中巖石的孔隙壓力逐漸增大，當(dāng)壓力達(dá)到泥火山噴發(fā)條件時(shí)，泥火山就打破原有周期而重新活動(dòng)。同樣，這種區(qū)域地殼構(gòu)造應(yīng)力的不斷增強(qiáng)也能導(dǎo)致地震的孕育和發(fā)生，因此，可以說二者具有一定的同源關(guān)系。地震活動(dòng)可以伴隨泥火山的活動(dòng)，大規(guī)模的泥火山活動(dòng)同樣可以引發(fā)小地震。但由于泥火山活動(dòng)和地震的關(guān)系可能相當(dāng)復(fù)雜，目前，很難用某一種簡(jiǎn)單的模式對(duì)其加以總結(jié)或科學(xué)的解釋。