天津北部地区土壤氡气测量在隐伏断裂探测中应用

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1、天津北部地区土壤氮气测量在隐伏断裂探测中应用［摘要］土壤氮(Rn)气测量是探测隐伏断裂的存在，判定断裂位置、走向、倾向的一种有效手段。通过对天津北部地区的宝土氐断裂附近进行氮气探测并结合EH4电导率测量等物探手段，发现在宝抵断裂的北部存在与宝址断裂平行的次级断裂。［关键字］土壤氮气隐伏断裂EH4电导率［中图分类号］P65［文献码］B［文章编号］1000-405X(2013)-2-114-2土壤氮气测量作为一种研究隐伏断裂的新方法目前已得到国内外地质学界的重视。美、日等国学者先后将此方法应用在圣安德列斯断层、中央大断层等断层上进行断层活动性研究［llo我国也先后将

2、此方法应用于地震监测、探矿、资源开发等领域，并取得了良好的效果。1土壤翁(Rn)气测量原理地球是一个巨大复杂的开放系统，地壳中断裂破碎带是地壳逸出气的通道之一，在隐伏断层上部的土壤中气体组分及其含量常常显示异常。＜(Rn)是逸出气最常见的一种气体组分。Rn是一种放射性气体组分，它不能与其它元素化合，衰变时辐射出a射线，半衰期为3.525天。由于氮的半衰期较长且溶于水，它能够通过地下水或沿着基岩的断裂构造等岩石疏松或孔隙相对较多的地段从地下深处运移到地表。当岩石破碎或有断层存在时，会为氮从岩石中的逸出提供通道，在断裂上部的覆盖层中形成Rn的富集带，所以在断裂破碎带

3、的上方常常存在氮异常。通过探测地表氮异常，可以准确查明隐伏断裂位置及其产状。<(Rn)气测量的仪器是HDC型环境测氮仪，该仪器主要是考虑环境氮浓度的特点而设计的，由石家庄核工业航测遥感中心生产，仪器操作简便、工作效率高，可以快速测量土壤中的Rn含量。具有抗干扰、灵敏度高、稳定性好、操作简便、现场即可获得结果等优点。测量时，在测点上用钢钎打一个深约50cm的孔，将采样器插入打好的孔中，使采样器锥形端堵紧孔口。利用氮(Rn)气探测进行隐伏断裂活动性评价方法。1EH4电阻率成像仪简介EH4电阻率成像仪由美国EMI公司根据任务特点而设计的目前最先进的EH4电阻率仪，它是

4、Geometries公司研制生产，为交变电磁法仪器，仪器的测量精度高，探测深度大,其测量频段为10Hz〜100kHz,有效探测深度10m〜2000m。2EH4电阻率成像仪工作方法EH4电磁测量主要是剖面测量，在剖面上依次布设电磁测深点，X方向与剖面方向一致，Y方向垂直于剖面方向，测深点间距一般为40m左右，连续的测深点阵可以组成地下二维电阻率剖面图。为了提高测量精度，严格遵守布极规则,增加测量时间，反复测量以获取最佳信号。在地面上采用仪器观测到相互正交的电磁场分量Ex,Hy,Ey,Hx,利用公式可计算出地下介质的电阻率值、相位差和探测深度，计算公式为：式中：f为

5、电磁场频率（Hz）,P为视电阻率（Q•m）,①为相位差（弧度），5为探测深度即理论上的趋肤深度（m）。根据电磁场理论，收发距必须大于最低发射频率时”趋肤深度”的三倍，利用趋肤深度公式可以得到比较严格的收发距定义。收发距：式中：P:为大地平均电阻率，f:为发射的最低频率根据EH4系统发射机功率限制和本区地电特征，野外工作收发距一般采用230-250mo4工作区测量布设情况对于本工作区的测量采取突然氮气测量与EH4电阻率测量相结合的方式，共布设三条剖面线路进行EH4测量和土壤氮射气测量。三条剖面线路布设在宝抵城区南部马家店乡和石桥乡境内，宝堆温泉城北侧，地处潮白河流

6、域，具体布设如下：1号氮气测量剖面和1号EH-4电阻率测量剖面在小套村西布置，跨越潮白新河，二者方向一致。2号剖面线路布置在胡各庄村西，尔后向北穿过张牛屯村，再向北到核工业247大队南侧引滦河桥南边。3号剖面线路是沿着核工业247大队南侧引滦河向南做到津蓟高速宝垠引路；3号氮气测量剖面也是沿着核工业247大队南侧引滦河向南做到52号点处。1号剖面线长4000m,EH4测深点81个，氮气测量点201个；2号剖面线长3000m,EH4测深点61个，氮气测量点151个；3号剖面线3000m,EH4测深点61个点，氮气测量点151个oEH4剖面线线距4000m,点距50

7、m；氮气测量线距4000m,点距20m；能谱测量测线覆盖全宝堆区，布点密度平均为1个点/Km2,其中宝抵城区和周良新城区两个重点区域的布点密度为4个点/Km2o1号剖面电阻率测深断面资料整理。工作结果表明，该区电测深曲线类型整体呈二层特征，由南向北各点曲线类型显示为”G”型，个别点为”K”型三层曲线，其因是局部干扰造成电阻率增高。纵观全部剖面，南部电阻率偏低，上部低阻层与底部高阻层的界面埋藏较深；随着剖面向北延伸，该界面埋深变浅。到68号点北部高阻层明显下降，上部低阻层变厚，说明该处底部高阻层有错断现象。另外局部有些不规则形状的高阻团块是干扰所致。EH4测量1号

8、剖面图见下图2号剖面电阻