CN103592675A

CN103592675A - 用土壤氢含量变化监测预报地震的方法

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Publication number: CN103592675A
Application number: CN201310609553.2A
Authority: CN
Inventors: 陈国梁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2014-02-19

Abstract

用土壤氢含量变化监测预报地震的方法，是在同样时间间隔周期的同一时间，分别检测间距至少1km的至少2个检测地点土壤中的氢气含量，以至少两个相邻检测地点的土壤氢气含量检测值同时分别大于其各自氢气含量本底值至少2倍为异常值，作为震前警示的阈值，提示8~10小时内会有地震发生。较长时间的实验结果表明，该监测方法能对8~10小时内的地震给出提示，间距为1km的检测地点可以对距离3000km内将发生地震的信息给出提示，且该检测异常值衰减恢复至本底值的时间周期与地震震级正相关。该方法对于实现在足够长的时间内监测和预报地震，保护人民的生命、财产安全，具有显著的积极意义和价值。

Description

用土壤氢含量变化监测预报地震的方法

技术领域

本发明涉及一种通过对土壤中氢含量变化的监测预报地震的方法。

背景技术

地震是一种严重威胁人类生命和财产安全的重大自然灾害，为此人们一直在努力探索和寻找对地震前兆的监测和预报的方法。如著名地址学家李四光先生所说，地震是地应力作用岩石的直接效果。地震产生之前，地应力有个积累过程，因此，研究应力变化、加强、至发生突变的过程，是解决地震预报的关键。而对于地震的预报，不只是地域空间上，更重要的是时间性上的问题。地质构造在发生这种由量变积累到突发质变的过程前，必然会引起包括如形变电阻率、地磁、重力、地下水、生物、物理、地形/海平面变化等多方面因素、参数的改变，因此对地震前兆现象和规律的监测和预报，目前在物理、化学、生物、天文等各领域都在进行广泛的研究。其中，对地震前由地质构造内部释放的气体成分改变的研究是方向之一。例如，公开号CN101236255A提出了一种对地下流体中溶解的氦、氢、氧、甲烷、二氧化碳等气体成分浓度进行复合动态监测的方法。CN101124492A和CN103234995A分别提出通过远程监测地下氡气排放和对地下水中的氡气进行监测的方法。

在CN101539633A和CN102540243A两中国专利文献中已分别提出，氢气是一种最小的分子结构，并在地壳中广泛存在，具有较强的渗透能力，地震前由于地层结构在岩石挤压应力作用下出现的裂纹缝隙，使氢气大量释放，因此氢气是地震预报中最灵敏的地球化学组分之一，具有较强的映震灵敏性，在临震短期阶段，土壤中的氢气浓度会发生超出其背景值数倍、数十倍至数万倍的变化。因此该两文献均指出，只要监测到这种氢气浓度的变化就可预示有地震的可能，并为此分别提供了相应的地层氢气浓度监测装置，但并未给出通过其监测装置如何实现由所说“有地震的可能”实现具体可行的地震预报方法。

发明内容

鉴于此，本发明至少提供了一种对土壤氢含量变化的监测实现预报地震的具有极大意义和价值的具体可行方法，并对通过较长时间的观察对可靠性进行了验证。

本发明用土壤氢含量变化监测预报地震的基本方法和原理，是在以同样时间间隔周期的同一时间，分别检测间距至少1km的至少2个检测地点土壤中的氢气含量，以至少两个相邻检测地点的土壤氢气含量检测值同时分别大于其各自氢气含量本底值（即背景值）至少2倍为异常值，作为震前警示阈值，提示8~10小时内会有地震发生。

在上述基本方法和原理的基础上，所说的检测地点优选为相互间距分别都至少为1km的至少3个，有利于避免漏检和提高检测的准确性。

李四光先生曾指出，长期地震工作的实践经验，证明了地震的存在绝大多数与活动地质构造带有关。那些构造带大部分露出地面，但也有些潜伏在地下;有些活动构造带是古老的结构，而今天还表现着活动的迹象;另外还有些活动构造带，是较晚的地质时代，甚至是今天才产生的构造现象。因此“逢沟必断”是地质研究领域中的一个基本原则和共识。地震发生前，地下氢气受超强压力作用会沿各向缝隙通道扩散，使地表土壤中氢气浓度增加；震后，随着其能量的释放，对地下气体的压力明显减小，土壤中氢气的浓度也将醒随之逐渐减少。因此，在断裂带存在的区域，特别是在该区域中地表土壤覆盖厚度较大的地段进行检测，最具有代表意义和价值。本发明上述方法中所说的检测地点，最好的方式就是选择在存在地质断裂结构的构造带处。

由于土壤具有独特的吸附能力，并有在一定的压力作用下储气快，散发慢的特点，因而特别为气体地球化学工作者所青睐，把土壤作为取样的媒介。虽然土壤中的气体含量，特别是深层土壤中的气体含量可基本不受大气的气候、温度、湿度等影响而保持相对稳定，但为进一步保证和提高对土壤中氢气含量检测值的稳定和准确，试验表明，所说检测地点土壤中的氢气含量，优选为各检测地点土壤地表以下至少50cm的同样深度处的土壤中氢气的含量，以避免出现岩石缝隙储气的特殊现象，影检测的准确性。

在物理、化学实践中对相关数据检测的经验表明，对某一次或一实验点的检测数据或可能因具有偶然性而难具有典型和普遍代表意义。因此本发明上述方法中对各检测地点土壤中氢气含量的本底值和检测值，优选采用为在所说检测地点相互间距至少1m的至少两个不同检测位置的氢气含量的平均值，例如，可采用在该检测地点的2~3m²范围内相互间距至少1m的3个（或更多个）不同采样点处的土壤中氢气含量的平均值，作为该检测地点的土壤氢气含量的本底值和检测值。

为进一步提高各检测地点的土壤氢气含量检测值的代表性和典型意义，本发明上述方法中所说各检测地点土壤中氢气含量的本底值优选为具有足够的差距，更好的是能具有一个或更多数量级上的差距，特别是至少有一组邻检测地点土壤中的氢气含量本底值之差为至少1或2个数量级，其中，最好是至少能有一个检测地点土壤中的氢气含量本底值为0~10 ppm。

数据统计结果表明，土壤中氢气含量值出现异常增高后，即由峰值逐渐衰减并恢复至其本底值（背景值）。该衰减的时间周期一般可为8~10小时。据此，对土壤中氢气含量检测时所说的同样时间间隔周期优选为8~10小时，以提高检测时段的连续性和完整，避免出现对异常值漏检漏报的情况。

进一步的观察还发现，当出现至少两个相邻检测地点的土壤氢气含量检测值出现所说的异常而发生地震后，该两检测地点的土壤氢气含量检测异常值衰减恢复至本底值的时间周期与地震震级正相关，即衰减时间越长，出现地震的震级也相应越高。

观察试验结果显示，本发明上述方法中由检测土壤中氢气含量对地震进行监测和预报的准确性，与所说的各检测地点之间的设置间距直接有关：检测地点的相互间距越大，其检测值的意义和价值越大。目前的结果至少显示，在各相邻的两检测地点的间距为1km时，可以对3000km距离区域内将发生的地震作出提示。

本发明的上述方法，通过定时测量壤中氢气浓度含量的变化和确立作为震前警示阈值的检测异常值的模式，可大致推断出地震将会发生的时间。通过对该方法模式建立前后的三十余次地震的检测、观察和对比，结果均已反复表明并验证其准确性，而且就时间域而言，提前预报地震发生的时间最长可达27小时。按照本发明上述的方法模式，每日三次定时检测各检测地点的土壤氢气含量变化，可以达到基本不漏报地震的可能，且采用间距1km方式设置各检测地点给出的检测数据，具有可以对3000km区域范围内的地震前兆进行监测和预报的可能性。特别是在时间域上对地震所给出的提前预报时间，对于减少和避免地震给人类带来生命财产的巨大损失具有极大的积极意义和价值。

以下结合实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

具体实施方式

在与2008年5月12日8.0级地震震中的四川汶川同属于龙门山脉的成都青城山脚，以东经103度56分44秒，北纬30度89分13秒建立检测点A，并以其为中心分别建立间距互为约1km的检测点B和C。在各检测点的土壤厚度大于50cm处，在3m²范围内以相互间隔1m的方式分别各打3个同样深度（＞50cm）的取样孔。用H2B-1便携式测氢仪（最小量程0.1ppm，最大量程1000 ppm）检测各取样孔土壤中的氢气浓度含量（取样器上有8个孔径1mm的孔），并以3个取样孔中的氢气浓度检测值的平均值，作为该检测地点的土壤中的氢气浓度检测值。三个检测点的氢气浓度本底值分别为：检测点A为近10 ppm量级，检测点B为近百ppm量级，检测点C为0-n ppm量级（n＜9）。每天取样1次、两次和三次的监测结果，分别如表1、表2和表3所示。

Figure 2013106095532100002DEST_PATH_IMAGE001

Figure 2013106095532100002DEST_PATH_IMAGE003

Claims

1.用土壤氢含量变化监测预报地震的方法，其特征是在同样时间间隔周期的同一时间，分别检测间距至少1km的至少2个检测地点土壤中的氢气含量，以至少两个相邻检测地点的土壤氢气含量检测值同时分别大于其各自氢气含量本底值至少2倍为异常值，作为震前警示的阈值，提示8~10小时内会有地震发生。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是所说的检测地点为相互间距分别都至少为1km的至少3个，检测地点优选在地质构造带处。

3.如权利要求1所述的方法，其特征是所说检测地点土壤中的氢气含量，为各检测地点土壤地表以下至少50cm的同样深度处土壤中的氢气含量。

4.如权利要求1所述的方法，其特征是检测地点土壤中氢气含量的本底值和检测值，为在所说检测地点相互间距至少1m的至少两个不同检测位置的氢气含量的平均值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征是检测地点土壤中氢气含量的本底值和检测值，为在所说检测地点相互间距至少1m的至少三个不同检测位置的氢气含量的平均值。

6.如权利要求1所述的方法，其特征是至少有一个检测地点土壤中的氢气含量本底值为0~10 nm。

7.如权利要求1所述的方法，其特征是所说至少有一组邻检测地点土壤中的氢气含量本底值之差为至少1个数量级，优选为至少有一组邻检测地点土壤中的氢气含量本底值之差为2个数量级。

8.如权利要求1所述的方法，其特征是对土壤中氢气含量检测所说的同样时间间隔周期为8~10小时。

9.如权利要求1所述的方法，其特征是相邻两检测地点的土壤氢气含量检测异常值衰减恢复至本底值的时间周期与地震震级正相关。

10.如权利要求1至9之一所述的方法，其特征是相邻两检测地点的间距为1km时可以对3000km距离的区域内将发生的地震作出提示。