安宁河、则木河和大凉山断裂带土壤汞同位素特征研究

As an important chemical tracer, mercury can reveal tectonic activity and the mechanism of strong earthquakes preparation, and which has been widely used in seismic monitoring and prediction. However, the formation mechanism of mercury is quite complicated. It is influenced by tectonism, surface environment and human activities. The complex sources of mercury lead to the uncertain of using mercury anomalies to judge the fault activities. Mercury isotope tracer is a newly developed technology in the past decade, and has been successfully used to track environmental mercury pollution. It is an exploratory work to recognize the origin of mercury that derives from tectonic activities using mercury isotope rather than surface environment and human activities. The proposed project aims to investigate characteristics of mercury concentrations and mercury isotopic compositions in soils from different sites and depths of Anninghe fault, Zemuhe fault and Daliangshan fault, in southwestern China. By comparing mercury isotopes characteristics and variations, our study may gain insights into the discriminant key of the mercury sources from tectonic activities, surface environment or human activities, and then identify the geochemistry of mercury related to tectonic activities. The conduction of this project may offer a new technology for mercury observation in seismic monitoring and prediction.

汞是揭示构造活动及强震孕育机制的重要化学示踪元素，在地震监测预测研究方面得到广泛应用。但由于受到构造作用、表层环境和人类活动的共同影响，汞的来源比较复杂，这使得利用汞异常来分析构造活动特征具有不确定性。汞同位素示踪是近十年快速发展的新技术，在研究汞环境污染中发挥了重要作用。利用汞同位素这一特征，分析表层环境和人类活动对断裂带汞的影响程度，进而确定汞的构造来源，是一项新的研究工作。本项目旨在通过安宁河断裂带、则木河断裂带和大凉山断裂带不同活动特征断裂段的土壤研究，获取不同位置和不同深度土壤汞浓度和汞同位素组成，使用汞同位素示踪技术排除表层环境和人类活动的干扰，进而揭示与构造活动有关的汞地球化学特征。本项目的实施为汞的地震监测预测研究提供了新的技术方法。

识别断裂带土壤汞的多重来源，是利用汞做地震监测预测研究的关键科学问题。通过掌握断裂带土壤汞各类来源的汞同位素指纹特征，是解决上述问题的技术途径之一。本项目在四川安宁河、则木河和大凉山断裂带，开展了断裂带不同部位、不同深度土壤的总汞含量分布特征与影响因素、汞同位素分馏特征和分馏机制以及构造成因汞同位素组成特点研究，解析土壤中汞的来源。研究表明：（1）总有机碳是影响断裂带不同位置和深度土壤总汞含量的重要因素。断层位置表现出不同深度土壤总汞含量相对变化范围较小的分布特征，而在远离断层位置表现出随深度增加总汞含量下降的分布特征，这与是否存在断裂带持续释放汞补给有关。断裂带上土壤总汞与土壤气汞含量的峰值位置指示出断裂带释放气体的通道。在总有机碳含量较低的断层位置，可观测到气汞含量高而土壤总汞含量低的特征。（2）在地表破裂带土壤中观测到了汞的非质量分馏现象。断层位置上观测到与断层两侧和远离断层位置的土壤δ202Hg和Δ199Hg的差异性分布，指示出断裂带不同位置上汞同位素分馏和来源存在区别。断层上表层和深层土壤的δ202Hg和Δ199Hg组成具有不同性，利用端元混合模型识别出表层和深层土壤对中间层土壤汞的贡献率。汞同位素结果约束了断裂带土壤的汞表层来源、深层来源和断层来源，证明了不同深度和不同位置土壤汞来源的相似性和差异性。（3）丰富了断裂带汞的迁移与富集运移模式。地下同震破裂带中高浓度气态汞沿裂缝和断层上升并迁移到地表，在地表破裂带形成了汞的高含量现象。地表破裂带是汞从地下深处运移到地表的排放出口。本项目开展断裂带汞同位素研究，对建立用汞同位素技术分析构造特征问题具有一定的科学意义。