非静水压下典型含水层中水化学变化的实验研究

It is necessary to understand the genetic process of earthquake and mechanics of the seismic precursor in order to diminish casualty caused by earthquake. The hydrochemical seismic precursors are critical for short-term and imminent prediction. However, the genetic mechanics of hydrochemical precursors are still mystical. The environment of nonhydrostatic pressure is common in the earth's interior. In view of coupling the mechanical force field and chemical field, therefore, effect of nohydrostatic pressure on rock-fluid interactions, chemical compositions of the fluids and genetic mechanics of seismic hydrochemical precursors will be investigated in order to find the new indicators. Five subjects: (1) hydrochemical variations during the stress corrosion fracturing in porose rocks saturated with water, (2) effect of temperature on rate of stress corrosion fracturing, (3) effect of loading rate on chemical variation of porose water during rock deformation, (4) chemi-dynamic process in the typical aquifers of different porosities, and (5) the sensitive hydrochemical indicators for stress under nonhydrostatic loading will be experimentally studied. Consequently, the genetic processes of the hydorchemical anomalies in the typical aquifers and relationship between the nonhydrostatic loading and hydrochemical variations of the porose water will be revealed and the sensitive hydrocheimcal indicators for earthquake will be found.

、实现准确预测地震可以有效地减少地震造成的人员伤亡。准确预测地震不仅需要知道地震的成因，还需知道地震前兆形成机理。地震前流体地球化学异常是一类主要的短临地震前兆，但对其成因机理尚不清晰。地球内部普遍存在应力作用，一般为非静水压环境。因此，本项目从力学场-化学场耦合的角度来研究非静水压力对水岩反应及流体化学成分的影响，揭示地震流体地球化学前兆的形成机理和寻求判定地震水化学前兆的指标和方法。通过研究不同孔隙类型饱水砂岩、花岗岩和闪长岩的应力腐蚀破裂过程中水化学成分变化规律、不同温压条件下饱水岩石的应力腐蚀速率、加载速率与岩石孔隙水化学变化的关系、非静水压作用下岩石变形-破坏过程中发生的化学动力学过程和典型含水层中对压力反应敏感的流体地球化学指标，揭示不同压力下典型含水层中孔隙水化学异常变化的微观机制和非静水压力与孔隙水化学成分的定量关系，发现映震的流体地球化学指标组合。

实现准确预测地震可以有效地减少地震造成的人员伤亡。准确预测地震的充分和必要条件是明确地震的成因、知道地震前兆形成机理和建立有效的预测方法。但是，目前人类对地震成因和前兆形成机理的认识尚不清晰。地震流体地球化学异常是一类主要的短临地震前兆，其成因机理也不清晰。本项目从力学场-化学场耦合的角度来研究非静水压力对水-岩反应及流体化学成分的影响，揭示地震流体在地震孕育中的作用、地球化学前兆形成机理，寻求判定地震水化学前兆的指标和方法。.通过野外地质调查和实验分析，研究了岩石变形-破坏过程中发生的化学动力学过程，几个地区典型含水层中孔隙水化学异常变化的微观机制和地震与孔隙水化学成分的定量关系，发现了相应的对地震敏感的流体地球化学指标。主要取得了三个方面的成果：（1）建立、调试了活塞圆筒压机和多面顶压机实验技术系统，为高压实验提供了新的实验平台。（2）在高温高压下压力对石膏、奥长石和石榴子石结构变化的影响，差应力下单晶硅拉曼光谱的变化，南北地震带中-北段、首都圈和东北地区活动构造带流体地球化学特征和映震指标提取，流体在地震孕育发生过程中的作用和火山脱气与地震和环境的关系等方面，已经发表了13篇论文，其中SCI和EI检索的文章7篇，和1部《地震流体地球化学》。在高温高压下温压对石膏-水反应速率，利用断裂带石英碎屑的拉曼光谱位移反映应力，利用金刚石压腔测定非静水压对矿物变形的拉曼光谱位移与应力的定量关系，主要地震带高光谱遥感地球化学方面取得了一些原创性成果。根据水-岩密封体系高温高压下样品体系发生爆炸、隐爆角砾岩和材料聚集的应变能估算，建立了新的地震成因模型：深部流体以运移-聚集-爆炸-运移-聚集-爆炸的方式向地表逃逸，在地球内部形成了不同震源深度和不同震级的地震。研究成果在地震预测和成矿方面有应用前景。（3）培养2名博士， 5名硕士，通过支持交流访问学者，为省地震局培养了13名青年地球化学骨干。