单轴压力下花岗岩氡析出量的探究.PDF

第 36 卷 第 5 期 核 技 术 Vol. 36, No.5 2013 年 5 月 NUCLEAR TECHNIQUES May 2013 单轴压力下花岗岩氡析出量的探究 严 俊 葛良全 邹功江 赵剑锟 谷 懿 徐立鹏 罗耀耀 贾雪辉 （成都理工大学核技术与自动化工程学院 成都 610059 ） 摘要 对不同的单轴压力下花岗岩氡析出量的影响进行实验探究，得到单轴压力值与花岗岩试样析出氡之间 的关系，以此建立地质体处于孕震压密阶段时，氡析出量变化的实验模型。利用岩石三轴蠕(徐)变试验机对花 岗岩试样进行单轴加压，在不同的单轴压力下采用 CR-39 固体径迹探测器对试样氡析出量进行累计测量。当 试样初始压密与弹性变形阶段时，氡析出量随压力的增大而降低。为地震前氡的负异常情况提供了一定的实 验参考依据，对利用氡气异常预测地震提供一定的参考价值。 关键词 单轴压力，花岗岩，氡浓度，固体径迹探测器 中图分类号 TL99 DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.050201 长期以来，氡被认为是地震预测中最有希望利 的反冲作用，而存在于岩石自身的孔隙和裂隙中， 用的气体组分之一，氡气前兆是 1964 年前苏联学者 这类氡较为活跃，能以自由氡的形式从裂隙中析出。 在塔什干地震后总结发现的[1] 。氡从矿物晶格中的 同时，极少的氡封闭于岩石矿物的晶格骨架中，这 释放，尤其氡的释放与地震的关联性方面，普遍以 类的封闭氡只可能在岩石样品的晶格被破坏时，才 应力-应变为主要观点提出各种假说，并从各个方面 能析出[6] 。当试样的裂隙不断地被压密时，存在于 进行了大量的研究试验。罗光伟等[2]对岩石破裂过 裂隙中的自由氡会受到裂隙的不断闭合而导致其析 程中氡钍射气进行了试验研究，含氡试样在单轴压 出量的不断减少。 力作用下，在受压破裂过程中氡射气明显增加。 2000 年，韩学辉等[3,4]根据印度 AMRITSAR 监 1.2 单轴压力对试样氡析出量的影响 测站记录中地震前后氡浓度低于历史记录水平而出 花岗岩试样在受到单轴压力时会经历初始压 现的负向异常提出：当新一轮构造应力作用时，地 密、弹性变形、裂纹初始、裂纹稳定扩展、裂纹不 质体将会经历一个压密阶段，即随应力的逐渐加大， 稳定发展直到破裂五个阶段[7] 。 岩石中的“原生”裂隙减小甚至闭锁，从而不利于 本研究将花岗岩试样置于体积不变的密闭环境 氡气的析出，氡浓度将不可避免的出现下降趋势。 中，对试样施加不同大小的单轴压力，使之处于初 花岗岩在我国分布广泛，出露面积达 86×104 2 始压密与弹性变形两个阶段，使试样中的“原生” km ， 约占全国陆地面积的 9% 。花岗岩主要赋存于岩石 裂隙不断地被压缩甚至闭锁。由于施加单轴压力的 圈剧烈变动的造山带中[5]，此类构造类型的分布与 大小不同，试样中的裂隙被压缩程度及相同程度所 我国境内主要地震带分布具有较高的重合性。因此， 需的时间会有所差异，具体表现为：在不使试样表 对不同的单轴压力对花岗岩氡析出量的影响进行探 面出现裂纹的单轴压力下，单轴压力越大，试样的 究具有重要的实际意义。 “原生”裂隙越紧密，裂隙闭锁所需的时间越短。