汶川地震带断层气微粒研究

地震造成地球内部气体沿断裂带大量释放，同时也会释放出由气体携带的大量微粒。本申请项目用透射电子显微镜单颗粒分析技术，研究汶川地震带汶川-茂县断裂、北川-映秀断裂和安县-灌县断裂断层气微粒的种类、大小、形状、结构、元素含量和比值，以及微粒之间的聚合特征，识别出地震引起的沿断层上升气流微粒，研究汶川-茂县断裂、北川-映秀断裂和安县-灌县断裂三条主干断裂之间，以及同一断裂南北不同空间位置微粒特征的变化，特别是"5o12"大地震产生的地表破裂和未产生地表破裂的断层气微粒特征的异同，以及采样深度、季节变化、降雨、土壤温度、人为因素对断层气微粒特征影响。在此基础上，分析汶川地震带地震成因。地震断裂带气体微粒研究将会提供给我们关于地震更直接和更丰富的信息，开展本申请项目研究将会为地震预报提供更直接、新的依据，有助于提高地震预报成功率，为地震成因研究提供新的来源于深部的资料，而且，可丰富纳米地球科学理论。

地震的预报及监测一直以来是人类所要研究和面临的难题。本项目拟通过对汶川地震带断层气微粒的研究，为地震预报提供一种新的方法。2011年前往中央断裂带虹口-北川段、前山断裂带以及背景区四川盆地进行了相关的野外工作；2012年前往中央断裂带北段、后山断裂带、小鱼洞断裂带以及背景区湖南娄底凤冠山非活动断裂带进行相关的野外工作。2013年前往中央断裂带南段、平通镇段和背景区广东高州金井岭非活动断裂带进行野外采样工作，研究工作覆盖了整个汶川地震带，按计划完成了所有工作。通过对地震带三条主干断裂即汶川-茂县断裂、北川-映秀断裂和安县-灌县断裂断层气微粒特征进行分析，包括微粒的种类、粒度、形状、结构、化学成分、含量、比值和聚合关系等，结果表明，三条断裂之间、同一断裂南北不同空间位置微粒特征有各自的特征；对比研究汶川地震带与背景区微粒特征可知，地震带断层气中发现了大量氧化铜、氧化钼、硫酸钼、氧化铅、硫酸铅、氧化锌、自然铁钴合金、自然铁钴钡合金、镍的氧化物和锇的氧化物微粒等，它们一般呈微粒聚合体形式出现，大小通常在几个纳米到几百纳米之间，形状常为次圆形、规则多边形、次椭圆形或不规则形状。其中，锇的氧化物微粒目前仅在地震带断层气中发现。另外还发现了二氧化硅、二氧化硫、氯化钠、氯化钾、氧化钠、碳酸钙、氧化钙、硫酸钙和亚硫酸钙等微粒。对比地震带断层气微粒与土壤固体微粒特征，可以进一步识别汶川地震带的异常微粒。上述结果表明，断层气微粒可以提供给我们丰富的与地震直接相关的信息，这将提高我们的地震预测能力。断层气微粒测量不受季节、土壤温度、降雨以及采样深度的影响，地球内部上升气流经过地震带或断层，将其地壳深部元素及由于地震作用导致岩体破碎的微粒携带到地表，并在地震带上部聚集形成断层气微粒异常。本研究为地震预报、地震监测和地震成因研究提供一种新方法及新思路。