河套盆地周缘泉水化学组分对2015年4月15日阿左旗MS5.8地震的响应

摘要

根据河套盆地周缘断裂带泉水的氢、氧同位素组成和水化学组分,讨论了该区地下水的化学类型、成因及其与地震活动的关系.于2014年9月下旬和2015年4月15日M5.8阿左旗地震震后在河套盆地周缘的乌拉山断裂带、色尔腾断裂带、狼山断裂带以及桌子山断裂带采集了17个泉水和井水样品,测得水样的TDS分布在143.8～42553.0 mg/L范围内,δD和δ18O值分别在-83.6‰～66.56‰和-11.16‰～8.2‰的范围内,来源为大气降水.根据舒卡列夫分类法,震前水样可划分为13种水化学类型,震后西山咀、园圃朴隆等5个点采样点泉水的水化学类型发生变化.其中,乌拉山断裂带的水样以HCO3-Ca型低矿化度地表水为主;色尔腾断裂带、狼山断裂带泉水受白垩系含水层影响,矿化度较高,富含HCO3--及SO42-;桌子山一带受煤矿开采影响,水样以富SO42和Cl-的高矿化度水为特征.地震前后TDS、阴、阳离子以及γNa/γCl、γ(SO4+Cl)/γHCO3、γHCO3/γCl等毫克当量比值能够较好地反映地震.2015年4月15日阿左旗Ms5.8地震后,呼鲁斯太、迪延阿贵庙及八一井的水化学组成变化较大,对地震响应较为敏感.呼鲁斯太地区泉水的TDS稍有降低,但HCO3-在阴离子中所占比例有所增加,表明震后该地区含水层的泉水与较低矿化度的含碳酸盐岩含水层水发生了混合;八一井的TDS值有所增加,γNa/γCl比值有所降低,表明深部高矿化度水的混入;迪延阿贵庙水样的TDS稍有下降,但NaCl的相对含量较震前有所升高,表明有低矿化度NaCl水的混入.本工作不仅确定了该区水文地球化学背景,而且对地震监测和预测具有一定参考价值.