水-岩反应过程中离子浓度变化特征实验研究及其对地震异常成因的启示

摘要

针对地震前后离子浓度异常变化成因以及机理等问题,以不同条件下(温度、粒度、时间),不同岩石(灰岩、橄榄岩、花岗岩)的水-岩反应为研究对象,利用控制变量与偏最小二乘法对反应后溶液中Na^(+)、K^(+)、Cl^(-)、SO_(4)^ (2-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)的变化进行研究,并与地震台站水化学观测数据进行对比。结果表明:随着温度升高,Na^(+)、K^(+)、SO_(4)^ (2-)浓度分别增加到初始溶液的363%、188%、147%。粒度对溶液离子浓度的影响十分明显,随着粒度减小,岩石与水接触面积增大,Na^(+)、K^(+)、Cl^(-)、SO_(4)^ (2-)浓度都明显增加。随着反应时间的增加,Na^(+)、K^(+)、Cl^(-)、SO_(4)^ (2-)浓度也出现增加的趋势。以上研究表明:水-岩反应接触面积是影响离子浓度的主要因素,含水岩层在构造应力作用下破裂,导致水-岩反应接触面积改变,可能是地震前后水化学短临异常的重要成因机制之一。