庐江地震台溶解气氢异常核实分析

马城城++姜薇薇++汪世仙++李伸亮++胡婷婷++倪俊珺

摘 要：气体观测作为一项成熟的地震地下流体前兆观测手段，在地震前后的前兆信息具有较高的科学价值。庐江台观测超过30年，积累的一定的经验以及异常识别方法。自2014年1月底溶解氢高值后，庐江台氢气处于波动变化状态，期间发生霍山Ms4.3级地震及长丰小震群，4月份仪器分子筛活化过程不稳定，数据波动较大更换活化柱后，氢气峰值分离正常，数据趋于平稳在正常范围内波动。该文从观测环境、观测条件、仪器性能等方面进行案例总结和讨论，总结出氢气观测中干扰因素的识别和排除。

关键词：氢气 干扰因素 异常核实

中圖分类号：P315 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（c）-0213-02

氢气是世界上已知的密度最小的气体，难溶于水，国外地震学家普遍认为，地壳下层的塑性岩石或蛇纹岩，被挤进地壳上层的裂缝中时，就会引发地震。塑性岩石或蛇纹岩一旦发生断裂，氢气就经由断层的裂隙中冒出，致使正常空气中的氢气浓度剧增。

SP-3400型气相色谱仪是中国地震局背景场项目中增设的新仪器，主要观测水中溶解的氦气、氢气、氧气、甲烷等气体，2013年7月1日投入使用并进行试运行。

1 井泉及仪器原理概况

庐江地震台汤池1号井位于安徽省庐江县汤池镇，为自流井，1973年11月成孔，第四纪覆盖层厚19 m，汤池1号井井深327.05 m，井口水温约63.1℃，自流井目前最大压强为0.23 kg/cm2。

气相色谱分析是基于被测组分在两相之间的分配，这两相中一个是表面积很大的固定相；另一个是载送被测组分前进的流动相气体，由于样品中不同物质在两相中具有不同分配系数，当两相作相对运动时，这些物质随流动相运动，并在两相中进行反复多次的分配，使那些分配系数只有微小差异的物质，在移动速度上产生了很大的差别，从而达到相互分离，然后再定性和定量。气相色谱仪就是实现此分析过程的装置。

2 异常核实

2.1 气路系统及进样系统检测

进行气密性检查，检查载气流路。打开色谱柱箱，把色谱柱从检测器上拆下，将柱口堵死，然后开启载气，调节钢瓶输出压力为0.4 mPa，打开主机面板上的载气旋钮，调节至0.3 mPa以上，待稳定数分钟后关闭载气旋钮，通过测试，0.5 h内其柱前压指示值不超0.01 mPa，表示气路畅通良好。

2.2 检测器和数据处理系统检查

此系统用于采集并处理检测器输出的信号，记录成色谱图，通过系统归一化方法计算给出最终的定性和定量结果。检测器和数据处理软件由厂家提供，出现异常后通过重装系统，保持一致，无问题。通过标准样检测，溶解氢检测误差小于10%，符合仪器测量标准，说明仪器检测器正常，数据真实可靠。

2.3 色谱柱维护

由于SP3400气相色谱仪已工作半年以上，峰分离效果不是很明显，2014年1月24日、25日按照要求对分子筛进行活化，初次活化效果不是很理想，氦气和氢气峰分离不明显，导致H2值异常升高，随后联系厂家技术人员进行技术指导排除异常（如图1）。

2014年1月26日—2014年2月18日，氢气高值，氢气出峰异常，故测量时导致系统识别错误，与仪器厂家联系后系统错误得到更正，后氢气数据恢复正常。

2014年4月14日，按照要求更换新色谱柱。更换色谱后，各气体组份峰分离明显，特别是氦和氢，由此判定，更换色谱柱前氢气高值异常可信度较差，色谱柱效果差可能是主因。

2.4 庐江台痕量氢对比观测

从图2可以看出，庐江台衡量氢数据基本变化正常，数据有大量突跳现象，在4月初至5月上旬有密集突跳现象，6月份之后，庐江台痕量氢数据变化趋势平稳。

2.5 观测环境核实

通过排查，庐江台汤池1号井出水正常，水温、水位均在正常范围内波动，周边环境正常，其它井泉抽水受我台监控，观测环境正常。

3 庐江台氢气异常核实结论

氢气测项观测时间较短，新仪器属背景场新项目，其日常运行维护经验较少，对于仪器的运维特别是分子筛活化存在不足。数据异常期间，观测仪器进行过分子筛的活化过程，后期也更换了活化柱，仪器自身因素的影响比较大，以后需加强仪器日常运维，严格按照操作流程进行日常观测，最大限度减少认为操作对数据产生对影响。

通过对观测系统的核实及庐江台痕量氢对比观测，2014年5月上旬部分数据确存在高值，说明来自地下深部的氢气浓度增大，因此不能完全排除该区域可能存在一定的构造活动。

参考文献

[1] 杜玮，主编.GB/T19531.1-19531.4—2004《地震台站观测环境技术要求》宣贯教材[M].地震出版社，2004.

[2] 车用太，刘成龙，鱼金子.地下流体观测环境的评估指标——干扰度[J].地震，2005，25（3）：63-68.

[3] 路鹏，车用太， 张炜.地震地下水动态观测[M].北京： 地震出版社.