地下水汞含量异常核实

杨志坚 邓嘉美

（中国大理671000中国地震局滇西地震预报实验场办公室）

地下水汞含量异常核实

杨志坚 邓嘉美

（中国大理671000中国地震局滇西地震预报实验场办公室）

通过对下关温泉水样汞含量异常进行调查、核实与判定，探讨异常核实、判定方法及步骤，分析引起地下水汞含量异常变化的干扰因素，对水汞观测和汞含量异常应用于地震预测研究工作具有参考价值。

地下水；汞含量；异常核实；干扰因素；下关温泉

0 引言

汞来自地壳深部，汞含量的变化能够反映地壳深部信息，处于游离状态的汞对温度、压力的变化比较敏感。在强大的温度、压力梯度作用下，以各种成因形成的汞沿着断裂破碎带、构造面、断层面和开启的岩石空隙、裂隙，从深部向地表迁移。当地壳深部孕育地震或断裂活动等使地壳介质的受力状态、热动力条件等发生变化时，汞在断裂带等空隙中的正常迁移状态也会发生变化，处于深部高温高压条件下的汞就会向低温低压方向扩散迁移。因此，活动断裂带或其他有利于汞迁移的部位观测水汞动态，可了解构造活动、地壳应力应变、热动力活动等地壳运动信息，进而捕捉地震前兆异常信息，为地震预报提供依据（中国地震局监测预报司，2000）。

对地下水中汞含量异常进行核实，排除干扰因素影响，对防震减灾、震情监视和短临跟踪工作具有重要意义。

1 异常事件

下关温泉水汞观测工作至今开展二十余年，正常动态下背景值为100 ng/L左右，异常指标为≥200 ng/L。2009年9月18日至26日，下关温泉水汞含量出现一次持续高值异常，变化幅度大，18日汞含量248.3 ng/L，19日351.1 ng/L，20日232.9 ng/L，21日高达520.5 ng/L，22日344.1 ng/L，23日380.5 ng/L，24日294.2 ng/L，25日410.5 ng/L，26日425.3 ng/L。下关温泉2009年水汞日值曲线见图1，可见9月水汞含量变化大。

2 异常核实

为了及时开展震情短临跟踪工作，进一步判定及核实异常，2009年下关温泉水汞异常期间及时开展全面、规范的异常核实、判定工作，排除干扰因素引起异常的可能性，及时上报云南省地震局监测预报处和地震预报研究中心，为震情判定和地震预测提供有力证据。

图1 2009年下关温泉水汞日值曲线Fig.1 Daily value of mercury in the water sample of Xiaguan hot spring in the year 2009

2.1 准备工作

异常核实准备工作主要包括：确认异常的基本事实，有关井区地质、水文地质、地球化学背景资料的分析，有关井区气象、水文资料的收集与分析，有关异常测项的正常动态的分析，有关异常测项的以往震例的收集与分析，可能异常原因分析等。

2.1.1 确认异常事实。对观测过程及记录、整理、收集、报送等环节进行排查，确认异常的可信度和异常的显著性。

2.1.2 水文地质概况。下关温泉位于红河断裂和西洱河断裂交汇区，是欧亚板块缅甸弧以东，滇缅泰板块、印支板块和扬子板块3大地质体汇聚地。在悠久的地质构造史中，受到多期性复杂构造运动影响，附近及周围被许多不同类型的次级或小型断裂包围。从下关温泉出露口附近局部地区看，该温泉处于著名红河断裂以西次一级断裂面西洱河断裂上，断裂北盘为苍山变质岩系，南盘为中生代碎屑岩。区内主要发育北西向和东西向断层，北西向呈压性，东西向呈张性，从时间上分析，南北向断层较老，大约在印支期及以前的构造运动中形成，同时由剪切力造成北东向断层，北西向断层较新，属燕山期构造运动产物，同时或更晚期则有一系列东西向断层，各期运动重叠改造，错综复杂，区内新构造运动明显，更新世堆积中可见到清楚的褶去和断裂现象（上官志冠等，1990）。

2.1.3 地球化学背景。下关温泉为断裂上升泉，地下水通过深循环沿断裂线出露地表，西洱河断裂北盘的苍山变质岩系裂隙发育，富水性强，为多层混合，通过深循环水获得热能。地下水类型HCO—SO—Na，为基岩裂隙承压水。含水层为寒武系苍山变质岩，基岩裂隙中温层压水。下关温泉地球化学特征见表1。

表1 下关温泉地球化学特征Table 1 The list of geochemical feature about Xiaguan hot spring

2.1.4 水汞动态特征。从下关温泉多年水汞资料看，正常动态下水汞背景值动态曲线相对稳定，没有明显的年变规律，在一定范围变化起伏，异常变化为高值异常，幅度大、直观，易于识别，而且均在地震前几天或数十天出现，变化幅度与震中距、震级及地质构造有关。水中汞含量变化异常往往具有趋势性和群体性，即地震前会出现一个日均值多次突跳的异常过程，处在同一断裂带上的观测台站在地震前往往出现同步异常，只是变化幅度有差异（杨志坚等，2010）。由此可见，汞在地震预报中占据重要地位，尤其在短临预报中发挥了积极作用，成为流体台站重要的地震前兆观测手段之一。1995—2014年下关温泉水汞日值动态变化曲线见图2。

图2 下关温泉水汞日值曲线Fig.2 Daily value of mercury in the water sample of Xiaguan hot spring

2.1.5 以往震例分析。1995年5月6日缅甸6.2级地震前，下关温泉2月9日至3月中旬出现多天异常；1995年10月24日武定6.5级地震前，下关温泉8月29日—10月3日出现异常，达到或超过异常判定值；1996年2月3日丽江7.0级地震前下关温泉在1995年11月22日—1996年1月8日出现5天大幅度脉冲异常（表2）（杨英杰等，2003）。

表2 下关温泉水汞异常动态映震关系Table2 The relationship between earthquakes and anomaly of mercury

2.2 异常现场调查

异常现场调查包括仪器设备及运行状况的了解与检测、仪器维护、管理、使用情况调查、观测条件变化调查、观测环境变化调查以及异常成因或性质的进一步分析。

2.2.1 检查测试仪器工作状态。测汞仪器的运行状态直接影响观测资料的可靠性。如测汞仪检出限、灵敏度、精密度、准确度、零点漂移等仪器性能指标发生变化均可能影响测汞的可靠性，甚至汞灯和光电倍增管老化、光电倍增管和吸收室的相对位置变化、炉温波动等都可能影响测汞的可靠性。对上述仪器状态和K值重新进行检查和标定（表3），结果表明测汞仪工作正常，没有发生故障。

表3 测汞仪性能指标和参数实测记录Table3 The performance of the mercury measurement instrument and the record of measured parameter

2.2.2 检查水汞取样操作过程。对取样容器、加入的汞保护试剂以及取样操作过程进行检查，发现错误及时予以纠正。一般取样容器是塑料瓶只能一次性使用，只有磨口玻璃瓶才能重复使用。

2.2.3 检查水汞测试操作过程及干扰因素。除了检查水汞测试过程是否严格遵守操作规范和程序，还要对观测人员变动、捕汞管、化学试剂、观测环境变化和仪器标定K值等引起的干扰因素逐一检查，如果发现存在干扰，设法排除并回复原观测条件。

（1）观测人员变动。采样、测试人员的变动可能使水汞测值产生误差。采样、测试人员的专业技能越好、操作水平越高，人员变动产生的误差越小。

（2）捕汞管。捕汞管是否净化、漏汞、受污染或吸附率低、一致性差等会使观测结果出现明显差异，从而影响观测数据的可靠性。

（3）化学试剂。不同厂家或同一厂家不同批次生产的化学试剂，如硫酸、高锰酸钾、草酸、氯化亚锡等自身所含汞量会有所差异，使观测结果出现明显差别。为排除化学试剂因素对汞含量的干扰，水汞观测规范要求，在日常工作中样品观测的同时开展以下两项重要工作：①每天进行空白样对比观测，空白样是用蒸馏水做水样，所加保护剂和观测条件跟水样一致，与水样同时进行观测，由此判断化学试剂是否受汞污染，因为其中任一种试剂受污染均会使水样和空白样汞含量同时大幅度升高，甚至超出仪器量程，一旦发生此情况，必须对每一种试剂逐一排查；②新旧试剂更换以前必须进行3天的对比观测，结果符合误差允许范围才能启用新试剂。建议购买试剂时选择信誉高的厂家生产的优级纯试剂，使用前加热煮沸5 min左右进行脱汞处理。

（4）观测环境变化。主要检查取样口装置变化、取样和观测区污染、井区水位、水温、流量变化、井区抽水、注水、井水断流以及其他干扰因素是否存在。取样点和观测室受汞污染，如水银温度计破碎、饱和汞蒸气挥发等，均会导致水汞测值偏高。如果出现水银温度计破碎情况发生，可以洒一小层硫磺粉（硫磺粉对汞有很强的吸附能力），一星期左右清扫干净即可排除。

（5）K值标定。标定的新旧K值相差较大时，水汞动态曲线出现台阶式变化，正常情况下，新旧K值相差应小于30%。分析和排除干扰因素的关键是，需及时、正确地进行一一判别，采取有效措施进行处理。

2.3 加密及对比观测

2009年9月18日至9月26日对下关温泉水汞进行加密观测（表4），26日将水样送洱源水化站分析，下关水化站RG-BS型测汞仪测值为425.3 ng/L，洱源水化站XG-4型测汞仪测值为318.4 ng/L，RG-BS型测汞仪测值为408.2 ng/L。结果表明，仪器类型、观测时间、观测环境不同，测量结果有一定差异，但反映出汞含量异常的真实存在。

表4 下关温泉水汞加密观测结果Table 4 The intensive observational results of mercury in Xiaguan hot spring

2.4 地震异常落实

经过上述一系列异常核实和判定工作，基本确定当时下关温泉水汞异常的真实存在，排除干扰因素存在的可能性。2009年9月下关温泉水汞发生异常后，11月2日云南省大理州宾川县发生5.0级地震，震中距50km，所以最终结论是疑似地震异常。

2.5 异常调查与核实报告编写

异常变化调查与核实报告要求现场核实工作结束后7天之内完成，内容主要包括测点和异常概述、异常调查与分析、异常落实判定、结论和建议。

3 结束语

一般，地下水汞含量异常核实工作必须做到：①科学对待异常。引起异常的可能性是多方面的，必须调查核实，无干扰的异常才可能是地震前兆异常；②异常核实准备工作；③做好异常现场调查工作；④做加密观测、对比观测等试验；⑤判定前兆异常预报意义；⑥编写异常调查和核实报告。

国家地震局.汞量测量方法讲义［R］.1992.

国家地震局.地震地下流体观测技术［M］.北京：地震出版社，1995.

上官志冠，张培仁.活动断裂的地球化学特征·滇西北地区活动断裂［M］.北京：地震出版社，1990.

杨志坚，李朝明.滇西北地区活动构造温泉水汞背景值观测研究［J］.地震地磁观测与研究，2010，31（5）：138-140.

杨杰英，张立.云南地区水汞在强震连发期的震前短临异常及震后变化特征［J］.地震研究，2003，26（增刊）：111-117.

中国地震局监测预报司.地震前兆异常落实工作指南［M］.北京：地震出版社，2000.

A confirmation method research of mercury content anomaly in ground water

Yang Zhijian and Deng Jiamei
（Western Yunnan Earthquake Prediction Study Area，China Earthquake Administration，Dali 671000，China）

Through a specific example about investigating，verifying and judging of the anomaly of mercury in the water sample of Xiaguan hot spring，the method and steps about verifying and judging the anomaly of mercury in groundwater is explored.We also analyzed the interference factors which cause the anomaly of mercury in groundwater.The observation of mercury and the application of mercury anomaly have reference value for earthquake prediction research.

ground water，mercury content，anomaly confirmation，interference factor，Xiaguan hot spring

10.3969/j.issn.1003-3246.2015.05.014

杨志坚（1972—），男，云南人，工程师，主要从事地震监测研究工作

本文收到日期：2015-05-08