北天山地區泥火山地球化學成因研究?

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

北天山地區泥火山地球化學成因研究?

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

?基金項目：地震行業專項（201408008）和國家自然科學基金（40962006）聯合資助。

泥火山是特定地質構造及水文地質環境下的一種構造流體地質現象。由于泥火山噴發時可以將大量有價值的信息帶到地表，因此，不少科學家將泥火山稱為深度可達12 km的“天賜鉆井”。新疆泥火山的構造位置是準格爾-北天山盆山過渡帶。該過渡帶NWW走向，東西延伸長度約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、獨山子、沙灣一線分別取樣，而后進行了分析和測試。

1　地球化學測試與分析

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；測點中都含有硫化氫氣體或者硫化物。離子測試結果表明，泥火山液應來自地層深處。

氣體成分。氣體含量最多的兩個成分為氮氣和甲烷，氮氣含量在36%～49%之間，甲烷含量在23%～36%之間；測點的二氧化碳含量基本穩定，大都在12%～25%之間。氣體測試結果表明，泥火山劇烈噴涌時，深層成分會大幅度增加，從而導致深層氣體甲烷、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較高；金屬元素中，鐵、鈣、汞元素百分含量相對較高。

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

2　泥火山噴發與地震

自2011年8月起，基于網絡技術的視頻監控服務，實現了對新疆北天山地區3個泥火山點的實時監測，達到在線實時查看泥火山活動情況。2011年8月至2015年5月期間，艾其溝泥火監測點周圍200 km范圍內，總共發生兩次6級地震，即2011年11月1日新疆尼勒克發生6.0級地震（震中距170 km）和2012年6月30日在新疆新源-和靜發生6.6級地震（震中距92 km）。兩次6級地震前，新疆艾其溝泥火山液面都出現了明顯的“背景值—上升—轉折—下降—背景值”的顯著宏觀異常變化現象。

結合地下流體、GPS、跨斷層水準和其他資料，筆者對泥火山噴發活動規律進行了初步研究。在通常情況下，泥火山噴發具有一定的準周期性，當區域地殼構造應力不斷增強時，封閉構造中巖石的孔隙壓力逐漸增大，當壓力達到泥火山噴發條件時，泥火山就打破原有周期而重新活動。同樣，這種區域地殼構造應力的不斷增強也能導致地震的孕育和發生，因此，可以說二者具有一定的同源關系。地震活動可以伴隨泥火山的活動，大規模的泥火山活動同樣可以引發小地震。但由于泥火山活動和地震的關系可能相當復雜，目前，很難用某一種簡單的模式對其加以總結或科學的解釋。