对乌鸦嘴泉水氡观测资料进行日常整理和分析,发现鼓泡水温的变化对氡浓度测值存在一定影响,特别在夏冬季节,受室外温度变化较大的影响,鼓泡水温变化也相对较大,对氡浓度测值的影响更为明显。鼓泡水温与氡浓度测值呈正相关。为了研究鼓泡水温变化对氡浓度测值的影响,2013年采用恒温水浴仪控制水样温度的方法,对福州乌鸦嘴泉水氡在恒定温度下进行脱气观测,发现可以避免或减少因鼓泡水温不同而引起氡浓度测值变化的情况。将该方法用于漳州龙师井(水温年均值97℃)水氡观测,为验证该方法对该井水氡观测的适用性,进行一系列比测实验,分析鼓泡水温与氡浓度测值之间的相关性及其变化规律(刘学领等,2007;尤宇星,2011)。
1 福建水氡观测点概况福建水氡观测点自北向南分布在宁德、福州、永春、安溪、泉州、漳洲、厦门,均位于长乐至诏安断裂带两侧。此外,华安观测点地处政和至海丰断裂带(图 1)。漳州地震台龙师井位于长乐—诏安断裂带南段漳州市南6 km处的龙海县,建有长79 m的观测窿道。台站附近出露大面积燕山期花岗岩,基岩为花岗闪长岩。龙师井氡浓度年均值约240 Bq/L,年均方差为8.0 Bq/L,年变幅度约44 Bq/L,年均水温97℃,为夏低冬高的年动态变化类型(张翊宁等,2005)。福州乌鸦嘴泉、泉州四至井、宁德一号井、漳州龙师井均采用FD-125型氡钍分析仪和配套的自动定标器进行水氡观测。氡浓度计算公式为
$C_{\mathrm{Rn}}=\frac{K\left(N-N_{0}\right)}{V \cdot \mathrm{e}^{-\lambda t}} $ | (1) |
式中,CRn为氡浓度;K为闪烁室标定值[单位Bq/(脉冲·min-1)];N为闪烁脉冲计数法读数(脉冲/min);N0为本底读数(脉冲/min);V为水样体积(单位L);t为从取水样到开始鼓泡的间隔时间;e-λt为氡衰变函数。
2 资料分析通过对漳州龙师井水氡观测历史资料的整理和分析,发现水氡观测资料年动态变化总体呈夏低冬高的趋势,常年水样温度在97℃左右。由图 2可见,每年的5—9月鼓泡水温呈逐渐上升趋势,氡浓度测值上升至全年最高值,而后鼓泡水温呈下降趋势变化,至次年2月前后达全年最低值。氡浓度测值与水样鼓泡水温之间关系明显,可见该井的氡浓度测值明显受鼓泡水温影响(刘学领等,2008;朱继承等,2015)。
使用恒温水浴仪进行恒温水浴观测,具体步骤如下:向恒温水浴仪内注水加满,开启电源通电,设置恒温水浴温度,将水样真空扩散器放入恒温水浴仪,静置约5 min,待温度稳定后,进行水样鼓泡脱气操作,时长10 min±1 min,脱气结束后,静置1 h,进行观测并计算氡浓度。
3.2 实验结果对于同一水样,采用恒温水浴仪来控制水温,水温设定为20.0℃、22.5℃、25.0℃、27.5℃、30.0℃,均进行为期15天的水氡观测实验,分析实验数据,统计氡浓度的最低值、最高值和平均值,结果见表 1,并绘制15天内不同温度的水样水氡测值变化曲线,结果见图 3。由表 1和图 3可知,在25.0 ℃—27.5 ℃的恒温条件下,氡浓度测值较其他温度条件下变化平稳,日变化幅度相对较小。
此次比测实验证明,恒温脱气方法在漳州龙师井水氡观测中是可行的,而且恒温水浴仪控温精准度高,温度稳定时间短,温度变化更直观。
漳州龙师井的相同水样在5个恒定温度条件下进行鼓泡脱气水氡观测,发现在25.0℃—27.5℃的恒温条件下,氡浓度测值接近正常观测室水氡测值,二者变化形态基本一致。恒温脱气观测的氡浓度测值相对更为稳定,变化相对更小。
日常进行水氡观测应严格按照地震地下流体观测技术规范,尽可能在鼓泡水样温度稳定的条件下进行鼓泡脱气,以便避免或减少鼓泡水样温度不同对氡浓度测值的影响。
刘学领, 马建英, 邵永新, 等. 水样的处理方法对水氡观测影响的探讨[J]. 地震地磁观测与研究, 2007, 28(6): 49-52. |
刘学领, 马建英, 程立康, 马丽丽. 水氡观测样品脱气温度及观测时间的选取[J]. 地震地磁观测与研究, 2008, 29(2): 55-58. |
尤宇星. 温差对泉州四至井水氡测值的影响分析[J]. 华北地震科学, 2011, 29(3): 57-60. |
张翊宁, 陈莹. 福建省水氡观测资料变化规律与稳定性评定[J]. 华南地震, 2005, 25(4): 66-72. |
朱继承, 林国元. 福州乌鸦嘴泉水氡恒温脱气观测的实验研究[J]. 华南地震, 2015, 35(3): 72-76. |