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    • 川滇局部区域甲烷地震监测可行性探索——以2021年9月四川泸县M6.0地震为例

    • Feasibility exploration of methane seismic monitoring in local areas of Sichuan and Yunnan： Taking the M6.0 earthquake in Luxian， Sichuan in september 2021 as an example

    • 王旭

      123 ，

      崔静

      123 ，

      王林

      123 ，

      李晨曦

      1 ，

      王钟浩

      1 ，

      申旭辉

      23 ，

      姜文亮

      23 ，

      张景发

      23
    • 2023年27卷第7期 页码：1731-1743   

      纸质出版日期： 2023-07-07 ，

    • DOI： 10.11834/jrs.20232301     

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  • 王旭，崔静，王林，李晨曦，王钟浩，申旭辉，姜文亮，张景发.2023.川滇局部区域甲烷地震监测可行性探索——以2021年9月四川泸县M6.0地震为例.遥感学报，27（7）： 1731-1743 DOI： 10.11834/jrs.20232301.
    Wang X， Cui J， Wang L， Li C X， Wang Z H， Shen X H， Jiang W L and Zhang J F. 2023. Feasibility exploration of methane seismic monitoring in local areas of Sichuan and Yunnan——Taking the M6.0 earthquake in Luxian， Sichuan in september 2021 as an example. National Remote Sensing Bulletin， 27（7）：1731-1743 DOI： 10.11834/jrs.20232301.
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    摘要

    研究表明地震会引起大气中甲烷气体异常，本研究选取川滇固定区域，以2021年9月四川泸县地震为例，基于美国对地观测卫星AQUA/EOS上搭载的高光谱传感器大气红外探测仪（AIRS）获取的甲烷气体产品，采用成熟的RST算法开展地震前后甲烷异常信息提取，并对2008年以来区域内6级以上地震开展甲烷异常指数时序分析。研究结果表明：甲烷异常与地震有一定对应关系，主要表现为甲烷打破区域历史时空特征分布规律，随孕震过程总体呈现出起始增强—异常加强—高峰—衰减—平静的变化特征。异常幅度与震级无明显的关系，但是异常持续时间可能与震级有关，即地震引起的甲烷异常并不是偶发的，具备一定异常持续时间。异常可能对应一定区域内的地震，后续需综合分析区域内构造地质情况、震级、不同研究区域半径，开展更深入的研究。川滇局部区域基于遥感手段开展甲烷气体地震异常监测具有一定的可行性，这与该区域本身富含大量烃类气体有关，地震的发生会促使地下海量烃类气体沿岩石裂隙、断裂带、不整合面等薄弱地带快速运移、扩散释放至大气中。本研究区域以外不具备油气藏条件、构造地质差异大等情况是否可开展甲烷地震监测，监测效能等尚需通过大量工作开展深入分析。

    译

    Abstract

    Studies showed that earthquakes can cause anomalies of methane gas in the atmosphere. The present study selected a certain area in Sichuan-Yunnan Province, and the Luxian earthquake in Sichuan Province in September 2021 was taken as an example. Based on methane gas products obtained by the Atmospheric Infrared Sounder, a hyperspectral sensor was carried by the US Earth observation satellite AQUA/Earth Observation System(AQUA/EOS). The mature Robust Satellite Technique(RST) algorithm was used to extract methane anomaly information before and after the earthquake. The background field characteristics of methane in the study area were analyzed. Moreover, the methane anomaly index time series analysis was performed for earthquakes with a magnitude of 6 or above in the region since 2008. Results showed that the methane background field in the study area is related to topography and geomorphology and has obvious spatial and temporal distribution characteristics. In particular, the difference in biodiversity and temperature is caused by seasonal changes in time, and the methane concentration regularly changes. The spatial variation is mainly related to topography and geomorphology. The seismic-related characteristic is high methane concentration at the fault and plate tectonic junction. The methane anomaly has a certain correspondence with the earthquake. This finding mainly shows that the distribution law of the temporal and spatial characteristics of methane in the regional history is broken. Moreover, the overall changes in the earthquake preparation process show certain characteristics: initial intensification, abnormal intensification, peak attenuation, and calm. The magnitude of the anomaly has no obvious relationship with the earthquake’s magnitude. However, the duration of the anomaly may be related to the magnitude of the earthquake; that is, the methane anomaly caused by the earthquake is not accidental and has a certain duration of the anomaly. In particular, the amplitude of the anomaly is greater than 2, the duration of the anomaly is at least 1 month, the amplitude of the anomaly is greater than 1, and the duration is more than 3 months. The anomaly may correspond to earthquakes in a certain region. Further research should be conducted through the comprehensive analysis of the structural and geological conditions, earthquake magnitude, and comparison of different research area radii in the following years. Conducting seismic anomaly monitoring of methane gas is feasible based on remote sensing in the local Sichuan-Yunnan region. This finding is related to the fact that the region itself is rich in hydrocarbon gas. The occurrence of earthquakes prompts the rapid migration and diffusion of underground massive hydrocarbon gas into the atmosphere along the weak zone, such as rock fissures, fault zones, and unconformity surfaces. This study preliminarily shows that the study of seismic methane anomaly in this local area is suitable for earthquakes with a similar tectonic background within the scope. Given the limitations of the study area, the follow-up study will fully consider the differences in tectonic backgrounds, combined with the distribution of oil and gas reservoirs, to conduct in-depth research outside the local area and further explore the feasibility of seismic methane anomaly monitoring.

    译

    关键词

    遥感; 泸县地震; 甲烷; 异常响应; 异常监测

    译

    Keywords

    remote sensing; Luxian earthquake; methane; abnormal response; abnormal monitoring

    译

    1　引言

    地震是地球构造应力的积累、突破岩石弹性破裂临界值并快速释放的过程（

    崔静 等，2021），地球内部存在大量流体并不断进行排气作用（孙玉涛 等，2014；杜乐天和王驹，1993），在孕震和发震过程中岩石应力的变化会产生大量贯通地表的裂隙，使得地下气体沿着断裂带和微小裂隙释放到大气中（Martinelli和Plescia，2005），最常见的主要有CO2、CH4、O2、Rn等（King，1986；汪成民和李宣瑚，1991）。随着卫星遥感技术特别是高光谱传感器的发展，可以利用卫星的高光谱传感器获取大气中O3，CH4，CO2，CO，NO等气体（Tronin，2006；程良晓 等，2021；McMillan等，2005；Xiong等，2008），利用卫星获取的O3、CH4、CO等气体可用于研究地震活动，开辟了利用卫星遥感技术对地震异常监测的新途径。
    译

    已有研究表明，烃类气体中甲烷气体与地震活动有着密切的关系，构造区范围内甲烷的释放浓度能够反应构造活动的强度状况，是地震监测的重要监测对象（

    Toutain和Baubron，1999）。2008年5月12日的汶川地震和2013年4月20日芦山地震（王杰 等，2013；崔月菊 等，2016a，2016b）、2015年4月15日内蒙古自治区阿拉善左旗地震（李新艳 等，2019）、2017年8月8日四川九寨沟地震、2019年4月24日西藏自治区墨脱地震和2020年6月26日新疆维吾尔自治区于田地震（姜莉 等，2021）在震前均出现了甲烷异常，表明地震活动的出现与甲烷异常有关（王杰 等，2015）。
    译

    四川盆地天然气分布很广，是中国著名的油气盆地之一，其产生的天然气组分主要是烃类气体（

    黄籍中，1984）。那么是否可以基于甲烷的时空分布特征开展川滇区域地震监测是一个重要问题。本研究以2021年9月16日泸县地震为例，开展甲烷异常信息提取，分析其时空分布特征，并与区域历史震例开展对比分析，探讨其与地震活动性的关系。本研究将有助于进一步探讨基于卫星遥感开展川滇区域甲烷气体地震异常监测的可行性。
    译

    2　地震地质概况

    2021年9月16日四川省泸州市泸县发生Ms6.0地震，发生余震37次，震中位于29.20°N，105.34°E，震源深度10 km。本次地震是2019年6月17日长宁Ms6.0级地震后，发生在四川盆地东南边缘的又一次中强震。震源机制结果显示泸县此次地震机制与2008年汶川地震机制类似同属于逆冲型破裂（

    易桂喜等，2021）。区域地震构造图显示本次地震发震构造更靠近四川盆地东南侧的华蓥山断裂带（刘培玄和易佳，2021）。华蓥山断裂带是分布于华南地块西北部、四川东部的一条重要的断裂带。该区域布格重力场显示了四川盆地具有相对比较完整的地壳结构与较高的地壳密度（姜文亮和张景发，2011）。华南地块西临青藏高原、西南邻滇缅块体，华蓥山断裂带是刚性华南地块内部活动性相对较强的一条断裂带。对华南块体内部和周边形变场分析，可知其西北边界、西南边界受青藏高原推挤力（张静华 等，2005）。
    译

    华蓥山断裂带由宜宾起，向北东经荣昌、合川、邻水至达县北部，全长约460 km，为川中台拱与川东陷褶束两个三级构造单元的边界断裂。断裂走向45°东，断面总体倾向南东，倾角30°—70°，具右行逆冲性质，从北至南由许多小断裂带组成。以合川、邻水为界，该断裂带分为南、中、北三段（

    盛强和谢新生，2010；王赞军 等，2018）。对历史震例统计发现，南段小震沿断裂带呈密集、带状分布特征，中段和北段地震沿断裂带零星分布，进一步表明南西段活动性强于北东段。此次泸县地震震中就位于南西段。1985年至今，华蓥山断裂带表现出5.0级以上地震“平静—活跃”的时段分布特征，并且近20年以来，该断裂带5.0级以上地震发生过15次。华蓥山断裂带作为四川盆地内规模最大的断裂带，其西侧的川中地区具有变形深、刚性块体硬化程度高等特点，同样具有较强的孕育中强震的能力（赵从俊，1984）。研究区构造地质分布如图1。
    译

    fig

    图1  泸县地震震中与区域构造地貌图（F1：鲜水河断裂；F2：华蓥山断裂；F3：映秀—北川断裂；F4：马头山断裂；F5：成都—德阳断裂；F6：宁会断裂；F7：龙泉山西缘断裂；F8：灌县—安县断裂）

    Fig. 1  Luxian earthquake epicenter and regional tectonic geomorphology map （F1： Xianshuihe fault； F2： Huayingshan fault； F3： Yingxiu-Beichuan fault； F4： Matoushan fault； F5： Chengdu-Deyang fault； F6： Ninghui fault； F7： West margin of Longquanshan fault； F8： Guanxian-Anxian fault）

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    3　数据和方法

    1990年以来，许多国家的航天部门，如美国航空航天局NASA（National Aeronautics and Space Administration）、欧洲航天局等，陆续发射了许多颗大气探测卫星获取CH4浓度。其根据传感器波段设置不同，用于反演CH4产品的特性亦不同。相较于其他CH4卫星产品，NASA提供的搭载于美国对地观测卫星AQUA/EOS上的高光谱传感器大气红外探测仪AIRS（The Atmosphere InfraRed Sounder）发射较早，数据积累多，同时具有较高的光谱分辨率和时间分辨率，每天扫描全球2次，空间覆盖度高。且已有研究人员利用飞机观测开展对该探测产品的真实性检验，证明AIRS可以探测得到高精度的甲烷产品，可用于分析研究大气中甲烷分布和传输规律（

    Xiong等，2008，2009a，2010a，2010b）。前人基于AIRS产品开展了地震事件分析，证明其可用来开展地震异常信息的提取（崔月菊等，2016a，2016b；Cui等，2017，2019）。因此本研究主要选取NASA官网第六版本三级标准网格产品的8天尺度产品（https：//disc.gsfc.nasa.gov/datasets/AIRS3ST8_006/summary?keywords=%22AIRS%22/［2021-12-20］）中的400 hPa甲烷浓度混合比观测值做为参量。其空间分辨率为1°×1°（Susskind等，2003）。
    译

    现阶段基于卫星遥感的异常提取算法主要包括4大类：（1）目视解译（

    Qiang等，1991，1992；Ye等，1995；徐秀登 等，2000）；（2）基于差值分析的异常提取算法，典型算法包括震前震后亮温差值法、断裂带内外亮温差值法、涡度法等（Saraf和Choudhury，2005；Panda等，2007；陈梅花 等，2007）；（3）基于信号分析的异常提取算法，典型算法有小波、功率谱、夜间热梯度（NTG）算法等（陈顺云，2006；陈顺云 等，2006；王亚丽 等，2008；张元生 等，2010；Saradjian和Akhoondzadeh，2011；Luca等，2013；张璇 等，2013a，2013b；郭晓 等，2014）；（4）基于背景场分析的异常提取算法，典型算法包括历年同期偏移指数法、RST算法等（Genzano等，2007，2009；Pergola等，2010；Tramutoli等，2013）。其中RST算法应用相对成熟，且国内外基于气体地震异常算法多采用该方法（Cui等，2017，2019；李新艳 等，2019；姜莉 等，2021），选取该方法有助于结果的对比分析。学者采用RST算法针对热异常与地震相关性开展了统计分析研究，得到了较为积极的结果（Eleftheriou等，2016）。因此本研究选取RST算法开展地震异常提取。
    译

    RST算法计算公式如下：

    译

    Gref(x, y, t)=N∑i=1Gi(x, y, t)/N
         		(1)
    σ(x, y, t)=√N∑i=1(G(x, y, t)-Grefx, y, t)2/(N-1)
         		(2)
    ALICE(x, y, t)=(G(x, y, t)-Gref(x, y, t))/σ(x, y, t)
         		(3)

    式中，i为年份，N=年数，Gi(x,y,t)指在观测时间t，对应经纬度为(x,y)处的甲烷浓度混合比值，Gref(x,y,t)指对应时间t，相应经纬度(x,y)处甲烷浓度混合比的背景值，这里主要指对应时间t和位置(x,y)的历史N年(N)的均值。背景场可以部分消除季节变化、地表植被等自然源的影响，有效捕捉地震等突变信息，在一定程度上减少“非震异常”，为地震异常的提取提供依据，减少地震信息的误判和漏判。本研究选取历史5年，即N=5，对应2016年—2020年8天尺度数据计算发震年2021年对应时间t的均值作为背景场，若历史5年的8天起始时间不同，例如2021-04-14，针对该时间，认为历史5年内包含该时间的前4天—后3天都认为是2021-04-14历史5年的背景场数据。ALICE(x,y,t)为异常指数，由于气候气象、地形地貌和地表覆盖等因素的影响，观测参数存在周期变化和随机变化（标准偏差），变化量超过不同倍的标准偏差，异常可靠度不同。与地震有关的异常一般认为出现在地震前后的震中、断裂带交汇处或者沿断裂带呈线性分布，置信水平取+2σ，即当ALICE>2，异常可靠性达到95.44%（

    崔月菊等，2016b）。

    4　数据结果处理与分析

    4.1　CH4参考场特征

    基于式（1）计算的甲烷背景场如图2，结果表明，甲烷浓度混合比具有明显的时空分布特征。整体上表现为4—7月份低，8月份开始增加且高值持续到12月份，之后开始表现出减弱的趋势。不同季节分布中青藏高原及板块构造边界处均表现为高值。其中青藏高原高值区可能与多年冻土有关（

    Yagi和Minami，1990；Khalil等，1991；Saarnio等，1998，2000；Henckel等，2000）。四川盆地天然气分布很广，板块和构造边界为气体运移提供了很好的通道，因此板块构造边界处的高值可能是由于地球气体排放造成的（IPCC，2013）。图2显示，7月下旬四川盆地甲烷浓度开始增加，与稻田排放和季节性温度升高有关，高温会促使气体大气对流输送增强，且稻田甲烷排放量峰值通常在夏季（Schütz等，1990；Yagi和Minami，1990；Xiong等，2010a；张定媛和廖宏，2015）。相关研究表明秋冬季节持续高值与生物质燃烧有关，四川盆地的秸秆燃烧主要集中在9—12月，因此秋冬季甲烷浓度较高（Wu等，2020）。
    译

    fig

    图2  2021年4—12月8天尺度400 hPa CH4背景场分布

    Fig. 2  Distribution of 400 hPa CH4 background field at 8-day scale from April to December 2021

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    4.2　地震前后甲烷异常时空响应特征

    图3的甲烷异常指数时空分布图显示，随着地震的发生，甲烷的分布打破了背景场局部区域稳定的时空分布特征。震前3个月震中附近出现大面积甲烷浓度升高现象，6月1日开始沿华蓥山断裂、青川断裂及其附近区域出现小范围的高值积累区域，后续减弱，震前约2个月即7月11日开始高值区域主要分布在鲜水河断裂、映秀—北川断裂一带及其附近区域即研究区西部和北部，随后高值区域开始大面积增加并且向震中区域和华蓥山断裂快速聚集至7月27日高值积累区域在研究区面积达到最大此时几乎整个研究区都为高值区域，随后的一个月在震中区域和华蓥山断裂高值持续存在，高值积累从7月19日至8月28日在震中持续存在了41天，震前11天，高值开始向华蓥山断裂两侧及附近地区展布并且在9月13—20日的发震周期内高值面积有所减小，主要分布在华蓥山断裂附近地区和研究区西部，发震之后高值面积快速减小但在震中区域及研究区的小部分地区持续存在，至10月23日高值区域彻底消失。此次泸县地震甲烷异常呈现出起始增强—异常加强—高峰—衰减—平静的特征。

    译

    fig

    图3  四川泸县Ms6.0地震前后甲烷异常指数时空分布图

    Fig. 3  Spatial and temporal distribution of methane anomaly index before and after the Ms6.0 earthquake in Luxian， Sichuan

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    进一步分析泸县地震前后甲烷浓度的时序变化特征，计算图3中不同时间段内整个研究区甲烷异常指数均值，结果见图4，7月11日开始异常指数快速升高，并持续多日到发震周期，后续逐步减弱。数值上表现为震前逐步大于2，震后小于2，整体趋势同样表现为：起始增强—异常加强—高峰—衰减—平静的特征。研究区2016年—2020年的甲烷浓度变化结果显示（图5），2016年—2020年非震年，甲烷浓度分布趋势一致，2021年发震年打破了前几年的趋势分布，7月份开始，甲烷浓度明显高于历史五年，整体趋势表现为激增（图5矩形框），震后又逐渐恢复平静，与历史同期基本吻合。进一步证明，甲烷激增可能与地震有关。

    译

    fig

    图4  四川泸县Ms6.0地震前后甲烷异常时序图

    Fig. 4  Times series diagram of methane anomalies before and after the Ms6.0 earthquake in Luxian，sichuan

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    fig

    图5  研究区2016年—2020年甲烷浓度含量对比

    Fig. 5  Comparison of methane concentration in the study area during 2016—2020

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    4.3　区域历史地震对比分析

    为进一步研究基于甲烷特征的区域地震异常特征，本研究选取研究区2008年以来6.0级以上地震为研究对象，分析区域甲烷异常时序特征。2008年1月份以来到发震日，研究区6.0级以上地震共计21个，主要地震目录如下表1。根据

    Dobrovolsky等人（1979）提出的机械/热/电磁前兆的圆形大小区域与最终地震震级之间的经验关系RD=100.43M（M为震级），选定以研究区中心位置（103°E，30°N）为中心，380 km为半径，圆内地震有11个（图1所示，见表1斜体），其中5月12日当日的汶川余震以主震为主合并为一个分析。区域中心（103°E，30°N）附近历史上发生了汶川8.0地震、芦山7.0地震两次7级以上地震，这两次地震研究区范围内甲烷都有一定的异常响应（崔月菊等，2016a，2016b；Cui等，2017，2019），且研究并不单纯的针对泸县地震分析，旨在后续进一步探讨川滇局部区域地震甲烷监测的可行性，因此选取了该地理位置为中心。

    表1  2008年以来区域内6.0级以上地震目录
    Table 1  Catalogue of earthquake of Ms ≥ 6.0 in the region since 2008
    发震日期震中位置震级/Ms异常出现时间异常幅度异常持续时间
    2008-05-12 30.95N，103.40E 四川汶川县 8.00 震前一个月 异常指数均大于1，且86%的异常指数大于2 五个月
    2008-05-13 30.95N，103.20E 四川汶川县 6.15
    2008-05-18 32.10N，105.00E 四川江油市 6.00
    2008-05-25 32.60N，105.40E 四川青川县 6.04
    2008-07-24 32.83N，105.48E 四川青川县 6.04
    2008-08-01 32.10N，104.70E 四川平武、北川交界 6.10
    2008-08-05 32.80N，105.50E 四川青川县 6.10
    2009-07-09 25.60N，101.10E 云南姚安县 6.00 震前两个月 大于1.5 不持续
    2010-04-14 33.10N，96.70E 青海玉树市 7.10 震前半个月 — 不持续
    2013-04-20 30.30N，103.00E 四川芦山县 7.00 震前三年其中震前两个月突增 2011年5月13日开始异常指数开始大于1，且后续到发震日异常指数大于1占比75% 三年
    2013-07-22 34.52N，104.23E 甘肃岷县、漳县交界 6.60 震前半个月 大于1 不持续
    2013-08-12 30.05N，97.96E 西藏左贡县 6.10 震前一个月 大于1 不持续
    2014-05-30 25.03N，97.82E 云南盈江县 6.10 震前两个月 大于1 不持续
    2014-08-03 27.10N，103.34E 云南鲁甸县 6.50 震前一个半月 大于1 两个月
    2014-11-22 30.26N，101.69E 四川康定市 6.30 震前48天 大于1 两个月
    其中震前一周 大于1.5 约一个月
    2017-08-08 33.20N，103.82E 四川九寨沟县 7.00 震前半年，其中震前1个月持续大于1持续升高 震前半年异常指数大于1占比大，且震前1个月持续增加 一个半月
    2017-11-18 29.75N，95.02E 西藏米林县 6.90 震前一个月 大于1 一个半月
    2019-06-17 28.34N，104.90E 四川长宁县 6.00 震前六个月其中震前一个月突增 大于1，震前一个月持续大于1.5 六个月
    2021-05-21 25.67N，99.87E 云南漾濞县 6.40 震前两个月 大于2 不持续
    2021-05-22 34.59N，98.34E 青海玛多县 7.40
    2021-09-16 29.20N，105.34E 四川泸县 6.00 震前两个月 大于2 三个月

    注：  斜黑体为以研究区中心位置（103°E，30°N）为中心，380 km为半径确定的圆形区域内的6级以上地震。

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    图6甲烷异常指数时间序列图结果显示，汶川地震震前1个月震后4个月异常指数持续高值，表现为4月10日起异常指数均大于1，且86%的异常指数大于2（18/21，图6中A区域）；芦山地震异常时间出现较早，2011年5月13日开始异常指数开始大于1，且后续到发震日异常指数大于1占比75%（67/89，图6中B区域），异常指数大于2占比虽然不高，但是震前两个月有一个突增。芦山地震甲烷异常指数出现这种现象可能与汶川地震有关，据报道，汶川地震和芦山地震均位于同一大角度逆冲断层上，且两次主震震中距离仅为85 km（

    刘杰等，2013）。龙门山断裂在汶川地震发展过程中处于闭锁状态，地震发生前，由于弹性变形极限，死锁段不能带来变形（江在森 等，2009；Wang等，2011；Wu等，2015），气体上涌通道少，地下气体排放困难，因此异常出现时间较晚。汶川地震及其余震后，地表出现大量裂隙，为气体涌出提供了通道，随着压力的增加，气体从断裂带的岩石裂隙中逸出，使得该地区持续5年异常指数大于1占比大，且长时间的不间断排放使得突增（异常指数大于2）变少。因此，芦山地震前异常指数虽然值不高，但是大于1出现早，且持续时间长。图6中C、D和E区域对应的云南鲁甸地震、四川康定地震、四川九寨沟地震和四川长宁地震，类似芦山地震，震前异常指数持续大于1出现的频率高，且发震前或发震后有一个突增。图6中F区域对应本文上述分析的泸县地震，震前2个月出现异常突增（异常指数大于2），且持续时间长。
    译

    fig

    图6  区域甲烷异常指数时序与地震对应关系图

    Fig. 6  Correspondence diagram of regional methane anomaly index time series and earthquakes

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    研究区中心位置380 km以外6.0级以上地震震前甲烷的异常幅度和异常持续时间明显低于研究区中心位置380 km以内6.0级以上地震震前的甲烷异常幅度和持续时间，初步分析造成该现象的原因可能为研究区边缘的地震气体扩散运移偏移了研究区位置亦或为380 km以外区域离油气藏远，“源”相对较弱，导致研究区只存在部分甲烷，计算出的甲烷异常指数相对较低，甲烷异常持续时间相对较短。例如2010年4月14日青海玉树Ms7.1地震，震前出现明显甲烷升高，但甲烷异常指数只达到了0.9，初步分析可能与2010年89%（40/45）的甲烷异常数值均小于1，整体甲烷数值偏低有关。但是，甲烷异常指数出现高值，且有一定的持续时间，并不一定意味着380 km以内一定出现6.0级以上地震，例如图6中G区域，所以可能存在一部分虚报。也说明固定区域进行研究对于范围内相似构造背景的地震适合，而背景差异较大的地震不一定完全适合。后续研究中需要充分考虑构造背景的差异性，结合油气藏分布等，开展更深入的研究，进一步剖析地震甲烷异常幅度和持续时间不同的原因。

    译

    地震甲烷异常与四川盆地深部的天然气微渗漏有关。四川盆地是中国的主要天然气产出地之一，现存的常规气藏主要有震旦系、寒武系、石炭系、二叠系—三叠系碳酸盐岩，其天然气主要成分均为甲烷（

    赵文智 等，2021；文龙等，2021），目前已探明天然气储量达1012 m3（焦方正 等，2021）。油气藏的形成条件包括烃源岩、储层、圈闭、运移等条件，研究发现天然气成藏与走滑断层密切相关，走滑断层对于天然气圈闭和运移具有一定的控制作用；由于深部烃源岩和碳酸盐岩储层之间并不相通，走滑断层在纵向上可以连接深部烃源岩和天然气储层，有助于天然气运移；横向上走滑断层可以连通深部发育烃源岩的裂槽，有利于形成天然气藏；同时走滑断层可以提高碳酸盐岩的孔隙度和渗透率，更有利于形成优质储层（焦方正 等，2021）。国内发现的与走滑断层相关的油气藏有准噶尔盆地西北缘油气藏、塔里木盆地台盆区油气藏、柴达木盆地油气藏（邵雨等，2011；付锁堂 等，2015；韩剑发 等，2019），基于四川盆地分布有大量的走滑断层，也有学者提出四川盆地的天然气成藏和走滑断层密切相关（焦方正 等，2021）。由于地壳本身板块运动和走滑断层的影响使得研究区地下天然气沿着深部断裂运移至原始碳酸盐岩储层中，随着大量天然气运移至原始储层中，走滑断层会改善碳酸盐岩的孔隙度和渗透率，使其沿断裂形成高孔隙度和高渗透率的优质储层，此时大量天然气会沿走滑断层运移至孔渗条件较好、储层条件较好的致密碳酸盐岩储层中，形成天然气的圈闭，随着时间的推移，圈闭内储存的天然气逐渐增多，使得圈闭外的岩石弹性形变增加，但因为区域构造应力场和刚性岩石块体弹性形变极限限制了研究区地下圈闭中的大量天然气体溢出地表。地震会促使地下圈闭中的大量天然气体释放至大气中，随着地震的发生、构造应力的逐渐加强使得地球内部流体压力增大，断裂带附近的岩石出现破裂，岩石裂隙逐渐增加，使得研究区地下圈闭中的天然气体沿岩石裂隙、断裂带、不整合面等薄弱地带快速运移、扩散释放至大气中（岳中琦，2013；焦方正 等，2021），地球排气量增大，导致震中及其附近的天然气体微渗漏增强，使得研究区大气甲烷浓度逐渐升高，形成地震甲烷异常。
    译

    5　结论

    本研究选取川滇固定研究区，基于遥感技术，利用AIRS反演的甲烷产品数据，对2021年9月16日四川泸县地震对流层甲烷的时空分布特征进行了研究，并以此为例，结合区域内历史多年6.0级以上地震，探讨分析了地震前后甲烷异常的时序特征和区域地震的发生机制，得到几点认识，总结如下。

    译

    （1）研究区甲烷背景场与地形地貌相关，且具有明显的时空分布特征。时间上随季节变化造成生物多样性和温度的差异，甲烷浓度出现规律性变化；空间变化主要与地形地貌有关，与地震相关的特性表现为断层和板块构造交界处甲烷浓度高。

    译

    （2）甲烷异常与地震有一定对应关系，主要表现为打破区域历史甲烷时空特征分布规律，随孕震过程总体呈现出一定的变化特征：起始增强—异常加强—高峰—衰减—平静。

    译

    （3）甲烷异常幅度与震级无明显关系，但异常持续时间可能与震级有关，即地震引起得甲烷异常并不是偶发的，具备一定异常持续时间。本研究发现：固定区域内异常幅度表现为大于2异常持续时间至少为1个月，异常幅度大于1，持续时间1.5个月以上。

    译

    （4）选取的研究区范围内，以中心380 km为半径显示，380 km半径内的地震与区域甲烷异常对应关系更好：地震甲烷异常多出现于震前，并持续多日至发震周期，震后仍有一定的持续时间，但并不能说明出现持续甲烷异常一定会有地震发生，如图6中G区域，可能存在部分虚报。本研究仅考虑了6.0级以上地震，380 km半径，且对区域内构造分布等未做细致分析，后续需综合分析构造地质情况、震级、不同研究区域半径对比，开展更深入的研究。

    译

    （5）川滇局部区域基于遥感手段开展甲烷气体地震异常监测具有一定的可行性。该局部区域本身富含大量烃类气体，地震的发生会促使地下海量烃类气体沿岩石裂隙、断裂带、不整合面等薄弱地带快速运移、扩散释放至大气中。本研究初步表明该局部区域进行地震甲烷异常研究对于范围内相似构造背景的地震适合，由于研究区域的局限性，后续研究中会充分考虑构造背景的差异性，结合油气藏分布等，在该局部区域以外的区域开展更深入的研究，进一步探讨地震甲烷异常监测的可行性。

    译

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