天津断裂土壤氡探测结果及分析

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1、天津断裂土壤氡探测结果及分析摘要：根据分别布设在天津北断裂和南断裂上23条断层气测量剖面的实测结果，得到了两条断裂的具体位置。探测结果表明，天津北断裂在原有位置上延伸到了静海县唐官屯附近，而天津南断裂在炒米店―木厂测线向北方向的延伸中存在两个方向，需进一步的工作来判断；从23条土壤氡测量结果分析，异常形态不一致，同时异常也不一定出现在断裂的正上方。使用土壤氡异常的最高值、平均值以及H值对断裂的活动性分段特征进行了综合分析，认为天津北断裂和天津南断裂的活动性分段特征不明显。中国4/vie　　关键词：天津断裂；断层气；土壤氡；探测结果　　中图分类号：P3157文献标识码：A：1000-0666（2

2、016）03-0450-08　　0引言　　地球是一个巨大的开放系统。地壳放气现象是岩石圈与大气圈进行物质、能量交换的一种重要形式（丁政等，1991）。而断裂的存在为地下气体的向上运移提供了通道，从而在隐伏断裂上方的土壤中形成明显高于断裂两侧的富集，为断裂位置的判定提供依据。为此，断层气方法在我国活动断层探测中得到了广泛应用。　　天津断裂包括天津北断裂和天津南断裂。天津北断裂北起潘庄附近，向南经市区沿伸至独流碱河附近，走向NE30°～40°，倾向Ngal/km；天津南断裂南起静海县沿庄乡，大致经王二庄―府君庙―良王庄―侯台进入市区，全长约50km，走向NE40°，断面倾角SE，倾角较陡，一般在7

3、0°～80°，上第三系底部断距可达200m，是静海斜坡带的东界。但这两条断裂的具体位置、活动性等并不十分清楚。在“十五”期间，笔者在天津地区对天津北断裂、天津南断裂进行了探测，2003年4月～6月开展了对这两条断裂大规模的断层气测量。　　1测线的布设及土壤气氡的测量方法　　11断层气测线的布设　　对断层气测量结果的影响因素有多种，但大致可划分为人为因素、地质因素和气象因素（丁政等，1991），包括仪器的密封性、岩土的性质、土壤含水量、气温、气压、地温等。如果注意避开上述因素就可以得到满意的测量结果。因此为保证测量结果的质量，测量时注意了检查仪器、避开不良气象因素，重点考虑了岩土性质对测量结果的

4、影响，测点间距一般为50m，异常段间距为25m，测量误差≤±1m。所布设的测线尽量垂直于断层走向，其布设原则如下：（1）尽量选择历史较长的土路作为测量剖面，避开新填土路或垃圾堆放地；（2）尽量避开潜水位埋深浅的地方。依据上述原则，在天津北断裂布设了14条测线、天津南断裂布设了9条测线，分别开展了断层气探测工作，测线长度多在2～5km之间，个别长度约1km或10km，其分布如图1所示。　　12土壤气氡测量仪器与方法　　土壤气氡测量仪器为上海审核电子仪器有限公司生产的FD-3017RaA测氡仪，该仪器为一种瞬时测氡仪，极限探测灵敏度为037Bq/L，本底：≤4脉冲/h，记数容量：1～99999，仪

5、器能在温度为-10℃～40℃和相对湿度95%的条件下工作，抽气泵密封性能在700mm汞柱时，漏气速率<20mmHg/min，计数误差≤±10%。　　测量方法是用钢钎在土壤中打一个深50cm的小孔，然后将取样器插入其中。取样前，先抽取一些气体并排掉，用以排除取样器内、取样器与抽气筒连接的胶皮管内的外来气体，然后用抽气　　2测量结果分析及断层位置判定　　21异常的确定　　利用断层气方法寻找断层位置最基本、最关键的问题是背景值和异常值的确定。由于各个地区、各条断层的规模、倾角、岩性以及覆盖层的厚度、成分、地貌、植被、地下水位埋深等诸多因素的不同，使得背景值和异常值不尽相同，甚至相差很大，因此要找出某

6、一地区统一的背景值是非常困难的。但从确定背景值、异常值的方法来看，对于不同研究者、不同地区、不同断层等在总体上是相同或相近的（候彦珍等，1994；孟广魁等，1997；张必敖等，1987）。　　本文研究对异常的判定方法是以每条测线断层气测值的平均值作为测线的背景值，以其超过背景值的15倍标准差作为断层异常3。该测线从2020m处开始出现异常，测量值为22477Bq/m3，之后连续出现异常值，在2320m处异常达到最高值，为38779Bq/m3，到3190m以后异常消失，异常区间为2020～3190m。因此，判断天津北断裂应在2020～3190m这一区间通过，地理位置上应从陈台子村西通过。　　（2

7、）庞家庄―巨庄子测线（NF12）　　图2l为横跨天津北断裂的庞家庄―巨庄子测线（NF12）土壤气氡测量结果。该测线位于天津市静海县境内（图1），长295km，是为探测天津北断裂是否向南延伸而布设的，测线为近E3，异常下限为9057Bq/m3，测量结果从810m处开始出现异常，测量值为9880Bq/m3，之后连续出现异常值，在1080m处异常达到最高值，为15561Bq/m3，到1350m以后异常消