汶川MS8.0地震前后龙门山断裂带CO和CH4排气增强
崔月菊 杜建国 陈杨 刘雷 刘红 易丽 孙凤霞
摘要：利用卫星高光谱数据研究了汶川地震前后震中周围及沿断裂带相同面积区域的CO和CH4总量的变化和相关程度。结果表明：（1）龙门山断裂带地区常年有地下气体沿断裂带向大气中释放，CO沿断裂带释放，受构造控制明显，而CH4除了受构造控制影响外，还受川西地区地下天然气的弥漫式扩散影响：（2）汶川地震的发生促进了地下气体的释放，汶川地震前约1.5个月至震后3个月左右有大量的地下CO和CH4气体沿龙门山断裂带释放到大气中，并且距离震中越近，排气量越大。研究结果对地震监测、地气交换和环境地球化学监测有重要意义。
关键词：汶川地震；龙门山断裂带；高光谱；气体地球化学
中图分类号：P315.72 文献标识码：A 文章编号：1000-0666（2016）02-0239-07
0 引言
2008年5月12日汶川发生Ms8.0地震，震中（31.01°N，103.42°E）位于龙门山断裂带上，随后发生了大量余震（图1）。大地震沿中央断裂、前山断裂中段和小鱼洞NW向分支断裂分别形成长约240km、90km和7km的地表破裂带（徐锡伟等，2008：王虎等，2010），破裂带南部主要是逆冲断裂，北部为走滑断裂。大的余震集中分布在龙门山断裂带的北西盘，余震震源深度为5～20km（Huang et al，2008：Zhou et al，2010）。
地幔流体由C-H-O体系组成（Pasteris，1987），主要是CO2、H2O和少量CO（Bergman，1987）构成CO2-H2O+VO地幔流体体系，在低氧逸度条件下，可转变为H2O-CH4+CO体系（Matveev et al，1997）。因此，地幔流体中存在一定量的CO2、CO和CH4等含碳气体。地震孕育过程中，地下应力的变化促使这些地下气体向上运移，释放到大气中（孙玉涛等，2014）。与汶川地震有关的脱气引起了广泛关注，张景廉等（2011）分析了汶川地震与中地壳低速高导层的成因关系，明确指出汶川地震与天然气爆炸有关：岳中琦（2013）也论证了汶川地震是地壳深部高密度、高压的CH4天然气体沿龙门山断裂带高速运移、膨胀，喷出岩层造成的：大量地震现场考察发现，随着余震的频繁发生，汶川MS8.0地震断裂带继续破碎，孔隙度增多，土壤气中CO2、Rn和Hg平均浓度和最大值都有上升的趋势（zhou et al，2010）：汶川地震后，zheng等（2013）研究了青竹河的气体排放，认为沿断裂或破裂排放到大气中的气体是从浅层气藏释放的。此外，卫星高光谱数据也监测到该地震前后出现了CO2和水汽含量升高异常（Singh et al，2010；崔月菊等，2015），并且大气水汽浓度增高异常受构造控制明显（崔丽华，2009）。地震释放的温室气体在大气中发生温室效应，使得局部温度升高，在地震前后的卫星红外遥感图像上出现了明显的孤立的卫星热红外异常现象（魏乐军等，2008；张元生等，2010）。本文利用卫星高光谱数据研究了汶川地震前后沿龙门山断裂带固体地球排气的时空变化及其与地震构造的关系。
1 数据选取和研究方法
1.1 数据选取
CO在大气中环境本底浓度基本稳定（100～200 ppbv）（董超华等，2003），保留时间较短，约为1个月（Weinstock，Niki，1972），不易积累，空间分布不均匀，能够有效地反映局部环境特征。构造活动区CH4的释放量能反映构造活动强度，是地震监测的重要监测对象（Toutain，Baubron，1999）。而CO2大气本底含量高，高光谱CO2数据空间分辨率低（2.5°×2.5°），不利于监测。因此，本文选择CO和CH4数据进行汶川地震前后的气体排放特征研究。CO和CH4数据由美国宇航局NASA提供的大气红外探测仪（the Atmosphe6c In-fraRed Sounder，AIRS）标准产品数据提供。AIRS是搭载于美国对地观测系统EOS/AQUA上的高光谱传感器，从2002年9月开始向地面提供观测数据，其反演CO和CH4总量的数据精度分别为15%和1%，空间分辨率为1°×1°（susskind et al，2003；Won，2008）。
1.2 研究方法
为了揭示地震活动过程中震中区和断裂带与相邻区脱气的差异，以汶川地震震中为中心，分别按经纬度和沿龙门山断裂带选择大、小范围的4个分析区域：矩形ABCD（B）、abcd（b）和平行四边形EFGH（R）、efgh（r）。分别获取这4个区域的CO和CH4总量背景变化（CO_bac和CH4_bac）和在汶川地震发生年的变化（CO_2008和CH4_2008），分析各区域不同时间段的相关程度，以期获得汶川地震引起的龙门山断裂带的脱气特征，式（1）表示的是矩形区域B和b的相关系数。
（1）式中，t为时间。
2003～2007年研究区内无5.0级以上地震发生，因此选择2003～2007年的数据计算对应经纬度网格（10n，lat）和月份（t）的算术平均值作为背景值（CO_bae和CH4_bac）（cui et al，2013），如式（2）所示。各所选区域的CO和CH4总量按所占像元加权平均，即所选区域覆盖半个像元时，取1/2G（lon，lat）。各时间段CO和CH4总量是时间段内对应区域8天/月数据的算术平均值。
2 结果和讨论
CO来源于低氧逸度的地幔流体，受CH4氧化的影响。2003～2011年CO和CH4总量随时间的变化表明CO和CH4具有明显的周期性季节变化（图2a）。CO总量春季高，夏秋季低，是由夏季温度高、湿度大（OH自由基浓度高），促进了CO的光化学反应造成的，如式（3）所示（Wein-stock，Niki，1972）。8月降雨量增大，形成大量OH自由基，当OH浓度大于2.3×106molecules·cm-3时，CH4OH氧化反应生成CH3，CH3经过一系列转化形成CO（McConnell et al，1971；Wein-stock，Niki，1972；Fishman et al，1979），使得CO总量有回升，总反应式如式（4）所示。CH4是还原性含碳物质，大气中CH4有多种来源，除了地壳薄弱地带释放的甲烷，还有地面的生物活动及人类活动有关的农牧业和矿业产生的甲烷。CH4总量在夏季升高就是由夏季温度、湿度高，生物活动强，农牧业发达造成的。
CO+OH→CO2+H， （3）
CH4+4O2→CO+H2+H2O+2O3. （4）
2003～2011年从CO和CH4总量年度变化来看，CO总量有下降的趋势，而CH4总量呈上升的趋势，整体上CO和CH4总量呈负相关（图2），相关系数为-0.51，地震发生年相关系数达到一0.72（图2b）。表明在龙门山断裂带一定程度的CO来源于CH4的氧化，汶川地震发生前后CH4氧化产生的CO总量增多。
因为CO和CH4总量存在年变和季节变化，所以分析地震活动过程中震中区和断裂带与相邻区脱气的差异和相关程度可以获得脱气的空间分布特征，克服年变和季节变化的不确定性。
2.1 CO变化
地下CO气体常年沿龙门山断裂带排放。无论是背景年还是地震年，沿断裂带大、小区域（R和r）CO总量均大于对应面积震中附近按经纬度网格划分区域（B和b）（表1），表明研究区内CO主要沿龙门山断裂带排放；而沿断裂带大、小区域（R和r）CO总量基本一致，变化不大，表明整条龙门山断裂带和震中附近断裂带排气规模较一致。
汶川地震促使震中附近断裂带（r）和震中区（b）CO气体释放量增大。沿断裂带区域（r和R），震前3个月、地震前后3个月和地震当月R区CO总量（CO_R）大于r区CO总量（CO_r），而在震后3个月CO_R小于CO_r，表明震前3个月到震时，整条龙门山断裂带的排气量要大于震中附近断裂带的排气量，而在震后，震中附近断裂带排气量较整条断裂带增大（表1）。这是因为龙门山断裂带东南部四川盆地内存在数千米厚的含煤地层和大量高压甲烷天然气田（岳中琦，2013），汶川地震前地应力增大，贯通地表裂隙数量增多，使得四川盆地天然气逸出，CH4氧化（式4）形成CO导致沿龙门山断裂带大范围（R）的CO总量大于震中附近的小范围（r）排气量；震后在震中附近沿断裂带产生大量破裂带，CO释放量大大增加，大于远距离微小破裂释放的气体量。震中区（b和B）从震前3个月、地震当月到震后3个月，CO总量由在大（B）、小（b）震中区内一致变为CO_b高于CO_B（表1）。说明地震前震中附近（b）及远离震中区域（B）CO排放量一致，而地震前后（震前约1.5个月～震后3个月），距震中越近CO气体释放量越大，这导致震中附近（b）CO排放量高于远离震中区域（B），地震当月震中附近（b）CO排放量较远离区域（B）排放量大，与地震前后的红外亮温异常出现、持续和消失时间基本一致（张元生等，2010）。在2010年4月5日发生在墨西哥下加利福尼亚南部的nw7.1地震前后，CO与背景值差值分布也是先在震中区呈大范围、分散态升高，然后集中成带、沿圣安德列斯断裂带分布（崔月菊等，2011：Cuiet al.2013）。
不同时间段各所选区域CO总量的相关系数表明，汶川地震前后地下CO气体主要沿断裂带（r）和震中区（b）释放（表2）。从汶川地震前3个月到震后3个月，各所选区域之间的CO总量相关程度逐渐增大，说明各所选区域CO变化开始逐渐受控于同一影响因素。从全年各所选区域CO的相关系数来看，CO总量沿断裂带的r和R区域相关系数C（r，R）和震中区小区域r和b区域相关系数C（r，b）较高，变化趋势较一致，受控于同一因素。这可能是由于汶川地震前后，地下CO气体主要沿断裂带和震中区（r和b区域）释放，导致C（r，R）最高，C（r，b）较高。
由以上数据分析可知：地下CO气体常年沿龙门山断裂带释放。汶川地震的发生促使地下CO在震中区（b）和震中断裂带（r）释放量增大。汶川地震后地表破裂（徐锡伟等，2008）、余震分布特征（图1）和利用MODIS数据反演的大气水汽浓度和亮温增高异常受构造控制明显（崔丽华，2009），都表明汶川地震引起的地下气体是沿断裂带释放的。这是因为地震孕育中构造应力的加剧作用，沿断裂带及构造盆地出现地下气体的增高异常。
2.2 CH4变化
地下CH4气体部分沿龙门山断裂带释放，非断裂带CH4的贡献不容忽视。CH4在背景年份和地震年份，r和b区域的总量均高于对应大范围的R和B区域含量（图3），表明研究区内沿断裂带有一定量的CH4释放（b含断裂比例大于B）。沿断裂带区域CH4总量（CH4_r和CH4_R）低于震中附近按经纬网划分区域CH4总量（CH4_b和CH4_B）（图3），表明除了断裂带释放的CH4，还有非断裂带的贡献，主要是四川盆地含煤地层和油气田的贡献（岳中琦，2013；尚彦军等，2014）。沿断裂带r和R区域、震中周围b和B区域在地震前3个月CH4总量的相关系数c（r，R）和V（b，B）低（表3），也表明非重叠区域即非断裂带的CH4贡献明显，这是因为川西和龙门山地区存在大量中小型煤田，矿化点多，天然气富集（尚彦军等，2014），非断裂带仍有大量CH4气体逸出。
汶川地震的发生促进了震中附近及断裂带地下CH4气体的释放。地震前后3个月（震前1.5个月～震后1.5个月）、地震当月至震后3个月相关性明显升高，接近1，显然是重叠区域的CH4贡献占主要因素，与汶川地震的发生有着密切联系（表3）。利用静止卫星FY-2C的红外亮温产品数据应用功率谱法获得的汶川地震前后的红外亮温变化显示：4月10日（震前1个月）龙门山断裂带及其南部区域出现异常，4月25日异常明显并持续到5月底，于6月底消失，认为热红外异常的“基本成因机理”是大地震发生前地应力增大，产生大量贯通地表的裂隙，使得地下逸出气增多，大量水汽、CO2和CH4等其他温室气体混合作用引起温室效应造成的（张元生等，2010）。2008年各所选区域的CH4总量均高于对应的背景总量，表明了汶川地震的发生促进了地下CH4的释放（图3）。
R、B和r、b之间存在大面积的共同区域（分别约占2/3和1/2），不同区域的地貌类似，地震引起的CH4排放主要在其重叠区域，因此任何时间段相关系数都较高（表3）。
3 结论
本文利用卫星高光谱数据研究了汶川地震前后震中周围及沿断裂带相同面积区域的CO和CH4总量的变化和相关性。得到如下结果：
（1）龙门山断裂带地区CO主要来源于沿断裂带释放的地下气体，部分来自CH4氧化，受构造控制明显；而CH4除了沿地下断裂带逸出外，还有来自川西地区地下天然气的弥漫式扩散。
（2）龙门山断裂带地区常年有地下气体沿断裂带向大气中释放，汶川地震的发生促进了地下气体的释放。汶川地震前约1.5个月至震后3个月左右有大量的地下CO和CH4气体沿龙门山断裂带释放到大气中，且距离震中越近，气体释放量越大。
龙门山地区的地球脱气主要受构造控制，在今后研究地震异常和对大气贡献时需要考虑构造特征选择研究区域。研究结果对地震监测、地气交换和环境地球化学监测有重要意义。
感谢NASA戈达德地球科学数据和信息服务中心为本文提供了AIRS数据，地震信息网提供了地震数据；感谢论文审稿过程中的各位专家为本文提出了宝贵意见。
摘要：利用卫星高光谱数据研究了汶川地震前后震中周围及沿断裂带相同面积区域的CO和CH4总量的变化和相关程度。结果表明：（1）龙门山断裂带地区常年有地下气体沿断裂带向大气中释放，CO沿断裂带释放，受构造控制明显，而CH4除了受构造控制影响外，还受川西地区地下天然气的弥漫式扩散影响：（2）汶川地震的发生促进了地下气体的释放，汶川地震前约1.5个月至震后3个月左右有大量的地下CO和CH4气体沿龙门山断裂带释放到大气中，并且距离震中越近，排气量越大。研究结果对地震监测、地气交换和环境地球化学监测有重要意义。
关键词：汶川地震；龙门山断裂带；高光谱；气体地球化学
中图分类号：P315.72 文献标识码：A 文章编号：1000-0666（2016）02-0239-07
0 引言
2008年5月12日汶川发生Ms8.0地震，震中（31.01°N，103.42°E）位于龙门山断裂带上，随后发生了大量余震（图1）。大地震沿中央断裂、前山断裂中段和小鱼洞NW向分支断裂分别形成长约240km、90km和7km的地表破裂带（徐锡伟等，2008：王虎等，2010），破裂带南部主要是逆冲断裂，北部为走滑断裂。大的余震集中分布在龙门山断裂带的北西盘，余震震源深度为5～20km（Huang et al，2008：Zhou et al，2010）。
地幔流体由C-H-O体系组成（Pasteris，1987），主要是CO2、H2O和少量CO（Bergman，1987）构成CO2-H2O+VO地幔流体体系，在低氧逸度条件下，可转变为H2O-CH4+CO体系（Matveev et al，1997）。因此，地幔流体中存在一定量的CO2、CO和CH4等含碳气体。地震孕育过程中，地下应力的变化促使这些地下气体向上运移，释放到大气中（孙玉涛等，2014）。与汶川地震有关的脱气引起了广泛关注，张景廉等（2011）分析了汶川地震与中地壳低速高导层的成因关系，明确指出汶川地震与天然气爆炸有关：岳中琦（2013）也论证了汶川地震是地壳深部高密度、高压的CH4天然气体沿龙门山断裂带高速运移、膨胀，喷出岩层造成的：大量地震现场考察发现，随着余震的频繁发生，汶川MS8.0地震断裂带继续破碎，孔隙度增多，土壤气中CO2、Rn和Hg平均浓度和最大值都有上升的趋势（zhou et al，2010）：汶川地震后，zheng等（2013）研究了青竹河的气体排放，认为沿断裂或破裂排放到大气中的气体是从浅层气藏释放的。此外，卫星高光谱数据也监测到该地震前后出现了CO2和水汽含量升高异常（Singh et al，2010；崔月菊等，2015），并且大气水汽浓度增高异常受构造控制明显（崔丽华，2009）。地震释放的温室气体在大气中发生温室效应，使得局部温度升高，在地震前后的卫星红外遥感图像上出现了明显的孤立的卫星热红外异常现象（魏乐军等，2008；张元生等，2010）。本文利用卫星高光谱数据研究了汶川地震前后沿龙门山断裂带固体地球排气的时空变化及其与地震构造的关系。
1 数据选取和研究方法
1.1 数据选取
CO在大气中环境本底浓度基本稳定（100～200 ppbv）（董超华等，2003），保留时间较短，约为1个月（Weinstock，Niki，1972），不易积累，空间分布不均匀，能够有效地反映局部环境特征。构造活动区CH4的释放量能反映构造活动强度，是地震监测的重要监测对象（Toutain，Baubron，1999）。而CO2大气本底含量高，高光谱CO2数据空间分辨率低（2.5°×2.5°），不利于监测。因此，本文选择CO和CH4数据进行汶川地震前后的气体排放特征研究。CO和CH4数据由美国宇航局NASA提供的大气红外探测仪（the Atmosphe6c In-fraRed Sounder，AIRS）标准产品数据提供。AIRS是搭载于美国对地观测系统EOS/AQUA上的高光谱传感器，从2002年9月开始向地面提供观测数据，其反演CO和CH4总量的数据精度分别为15%和1%，空间分辨率为1°×1°（susskind et al，2003；Won，2008）。
1.2 研究方法
为了揭示地震活动过程中震中区和断裂带与相邻区脱气的差异，以汶川地震震中为中心，分别按经纬度和沿龙门山断裂带选择大、小范围的4个分析区域：矩形ABCD（B）、abcd（b）和平行四边形EFGH（R）、efgh（r）。分别获取这4个区域的CO和CH4总量背景变化（CO_bac和CH4_bac）和在汶川地震发生年的变化（CO_2008和CH4_2008），分析各区域不同时间段的相关程度，以期获得汶川地震引起的龙门山断裂带的脱气特征，式（1）表示的是矩形区域B和b的相关系数。
（1）式中，t为时间。
2003～2007年研究区内无5.0级以上地震发生，因此选择2003～2007年的数据计算对应经纬度网格（10n，lat）和月份（t）的算术平均值作为背景值（CO_bae和CH4_bac）（cui et al，2013），如式（2）所示。各所选区域的CO和CH4总量按所占像元加权平均，即所选区域覆盖半个像元时，取1/2G（lon，lat）。各时间段CO和CH4总量是时间段内对应区域8天/月数据的算术平均值。
2 结果和讨论
CO来源于低氧逸度的地幔流体，受CH4氧化的影响。2003～2011年CO和CH4总量随时间的变化表明CO和CH4具有明显的周期性季节变化（图2a）。CO总量春季高，夏秋季低，是由夏季温度高、湿度大（OH自由基浓度高），促进了CO的光化学反应造成的，如式（3）所示（Wein-stock，Niki，1972）。8月降雨量增大，形成大量OH自由基，当OH浓度大于2.3×106molecules·cm-3时，CH4OH氧化反应生成CH3，CH3经过一系列转化形成CO（McConnell et al，1971；Wein-stock，Niki，1972；Fishman et al，1979），使得CO总量有回升，总反应式如式（4）所示。CH4是还原性含碳物质，大气中CH4有多种来源，除了地壳薄弱地带释放的甲烷，还有地面的生物活动及人类活动有关的农牧业和矿业产生的甲烷。CH4总量在夏季升高就是由夏季温度、湿度高，生物活动强，农牧业发达造成的。
CO+OH→CO2+H， （3）
CH4+4O2→CO+H2+H2O+2O3. （4）
2003～2011年从CO和CH4总量年度变化来看，CO总量有下降的趋势，而CH4总量呈上升的趋势，整体上CO和CH4总量呈负相关（图2），相关系数为-0.51，地震发生年相关系数达到一0.72（图2b）。表明在龙门山断裂带一定程度的CO来源于CH4的氧化，汶川地震发生前后CH4氧化产生的CO总量增多。
因为CO和CH4总量存在年变和季节变化，所以分析地震活动过程中震中区和断裂带与相邻区脱气的差异和相关程度可以获得脱气的空间分布特征，克服年变和季节变化的不确定性。
2.1 CO变化
地下CO气体常年沿龙门山断裂带排放。无论是背景年还是地震年，沿断裂带大、小区域（R和r）CO总量均大于对应面积震中附近按经纬度网格划分区域（B和b）（表1），表明研究区内CO主要沿龙门山断裂带排放；而沿断裂带大、小区域（R和r）CO总量基本一致，变化不大，表明整条龙门山断裂带和震中附近断裂带排气规模较一致。
汶川地震促使震中附近断裂带（r）和震中区（b）CO气体释放量增大。沿断裂带区域（r和R），震前3个月、地震前后3个月和地震当月R区CO总量（CO_R）大于r区CO总量（CO_r），而在震后3个月CO_R小于CO_r，表明震前3个月到震时，整条龙门山断裂带的排气量要大于震中附近断裂带的排气量，而在震后，震中附近断裂带排气量较整条断裂带增大（表1）。这是因为龙门山断裂带东南部四川盆地内存在数千米厚的含煤地层和大量高压甲烷天然气田（岳中琦，2013），汶川地震前地应力增大，贯通地表裂隙数量增多，使得四川盆地天然气逸出，CH4氧化（式4）形成CO导致沿龙门山断裂带大范围（R）的CO总量大于震中附近的小范围（r）排气量；震后在震中附近沿断裂带产生大量破裂带，CO释放量大大增加，大于远距离微小破裂释放的气体量。震中区（b和B）从震前3个月、地震当月到震后3个月，CO总量由在大（B）、小（b）震中区内一致变为CO_b高于CO_B（表1）。说明地震前震中附近（b）及远离震中区域（B）CO排放量一致，而地震前后（震前约1.5个月～震后3个月），距震中越近CO气体释放量越大，这导致震中附近（b）CO排放量高于远离震中区域（B），地震当月震中附近（b）CO排放量较远离区域（B）排放量大，与地震前后的红外亮温异常出现、持续和消失时间基本一致（张元生等，2010）。在2010年4月5日发生在墨西哥下加利福尼亚南部的nw7.1地震前后，CO与背景值差值分布也是先在震中区呈大范围、分散态升高，然后集中成带、沿圣安德列斯断裂带分布（崔月菊等，2011：Cuiet al.2013）。
不同时间段各所选区域CO总量的相关系数表明，汶川地震前后地下CO气体主要沿断裂带（r）和震中区（b）释放（表2）。从汶川地震前3个月到震后3个月，各所选区域之间的CO总量相关程度逐渐增大，说明各所选区域CO变化开始逐渐受控于同一影响因素。从全年各所选区域CO的相关系数来看，CO总量沿断裂带的r和R区域相关系数C（r，R）和震中区小区域r和b区域相关系数C（r，b）较高，变化趋势较一致，受控于同一因素。这可能是由于汶川地震前后，地下CO气体主要沿断裂带和震中区（r和b区域）释放，导致C（r，R）最高，C（r，b）较高。
由以上数据分析可知：地下CO气体常年沿龙门山断裂带释放。汶川地震的发生促使地下CO在震中区（b）和震中断裂带（r）释放量增大。汶川地震后地表破裂（徐锡伟等，2008）、余震分布特征（图1）和利用MODIS数据反演的大气水汽浓度和亮温增高异常受构造控制明显（崔丽华，2009），都表明汶川地震引起的地下气体是沿断裂带释放的。这是因为地震孕育中构造应力的加剧作用，沿断裂带及构造盆地出现地下气体的增高异常。
2.2 CH4变化
地下CH4气体部分沿龙门山断裂带释放，非断裂带CH4的贡献不容忽视。CH4在背景年份和地震年份，r和b区域的总量均高于对应大范围的R和B区域含量（图3），表明研究区内沿断裂带有一定量的CH4释放（b含断裂比例大于B）。沿断裂带区域CH4总量（CH4_r和CH4_R）低于震中附近按经纬网划分区域CH4总量（CH4_b和CH4_B）（图3），表明除了断裂带释放的CH4，还有非断裂带的贡献，主要是四川盆地含煤地层和油气田的贡献（岳中琦，2013；尚彦军等，2014）。沿断裂带r和R区域、震中周围b和B区域在地震前3个月CH4总量的相关系数c（r，R）和V（b，B）低（表3），也表明非重叠区域即非断裂带的CH4贡献明显，这是因为川西和龙门山地区存在大量中小型煤田，矿化点多，天然气富集（尚彦军等，2014），非断裂带仍有大量CH4气体逸出。
汶川地震的发生促进了震中附近及断裂带地下CH4气体的释放。地震前后3个月（震前1.5个月～震后1.5个月）、地震当月至震后3个月相关性明显升高，接近1，显然是重叠区域的CH4贡献占主要因素，与汶川地震的发生有着密切联系（表3）。利用静止卫星FY-2C的红外亮温产品数据应用功率谱法获得的汶川地震前后的红外亮温变化显示：4月10日（震前1个月）龙门山断裂带及其南部区域出现异常，4月25日异常明显并持续到5月底，于6月底消失，认为热红外异常的“基本成因机理”是大地震发生前地应力增大，产生大量贯通地表的裂隙，使得地下逸出气增多，大量水汽、CO2和CH4等其他温室气体混合作用引起温室效应造成的（张元生等，2010）。2008年各所选区域的CH4总量均高于对应的背景总量，表明了汶川地震的发生促进了地下CH4的释放（图3）。
R、B和r、b之间存在大面积的共同区域（分别约占2/3和1/2），不同区域的地貌类似，地震引起的CH4排放主要在其重叠区域，因此任何时间段相关系数都较高（表3）。
3 结论
本文利用卫星高光谱数据研究了汶川地震前后震中周围及沿断裂带相同面积区域的CO和CH4总量的变化和相关性。得到如下结果：
（1）龙门山断裂带地区CO主要来源于沿断裂带释放的地下气体，部分来自CH4氧化，受构造控制明显；而CH4除了沿地下断裂带逸出外，还有来自川西地区地下天然气的弥漫式扩散。
（2）龙门山断裂带地区常年有地下气体沿断裂带向大气中释放，汶川地震的发生促进了地下气体的释放。汶川地震前约1.5个月至震后3个月左右有大量的地下CO和CH4气体沿龙门山断裂带释放到大气中，且距离震中越近，气体释放量越大。
龙门山地区的地球脱气主要受构造控制，在今后研究地震异常和对大气贡献时需要考虑构造特征选择研究区域。研究结果对地震监测、地气交换和环境地球化学监测有重要意义。
感谢NASA戈达德地球科学数据和信息服务中心为本文提供了AIRS数据，地震信息网提供了地震数据；感谢论文审稿过程中的各位专家为本文提出了宝贵意见。
