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1、两种不同物探手段在旌阳区隐伏断裂研究中的应用*崔志军1，吴勇，冉涛，高东东，王辉涛，张敏（1.成都理工大学，四川成都，610059；）摘要：采用瞬时测氡仪FD-3017，对旌阳区内旌阳水库坝址区及其附近乌龟梁子一带范围内进行地下氡气测量。对所获得的数据进行相关计算分析，并结合地质工作现场验证，初步推测出隐伏断裂带空间分布位置；利用音频大地电磁测深（AMT）勘探方法对上述测氡异常区进行验证性测量，进一步确认和解译了该区隐伏断裂的存在，增强了成果的可靠性，克服了单一物探方法结果可信度低和其他物探方法费时、成本高
2、等难题。在实际工作中该综合物探方法为其他物探方法、工程实施等提供借鉴达到节约投资,缩短勘探时间的目的,并可与地质分析相互验证,为工程应用提供依据。该方法在德阳地区寻找地热资源的初步应用中取得的显著的工作效果。关键词：水文地质；氡测量；隐伏断裂；断层走向；音频大地电磁法；张性断裂0.引言测氡技术不仅应用于找矿、寻找地下水源、地震预报、环境监测、油气勘探、岩溶塌陷探测等领域,而且在寻找覆盖区地下隐伏断裂的空间分布位置及分析评价其相对活动性的应用也日益广泛。“5.12”汶川地震后,德阳市境内某些重要厂址所在区域的
3、地质稳定性调查工作逐步展开,其主要目的就是确定有无地下隐伏断层(破碎带)经过场址区域。因此,查找隐伏浅层断层(破碎带),判定其空间分布位置和走向是本次工作的主要内容。本次在德阳市旌阳水库坝址区及近场区的工作范围内,首先开展了较为系统的断层氡气测量工作取得了大量原始测氡数据资料。其工作的目的是应用测氡方法寻找隐伏地质构造并确定其位置。本文在简述了测试工作的目的、方法、资料处理等有关工作情况的基础上,进而作了典型测试成果剖面的解释分析,最后进行了测试成果的对比、分析及评价,验证了该区附近隐伏断裂的存在。考虑到单
4、一物探方法的局限性及增强结果的可靠度，在氡气含量异常区又采用了音频大地电磁测深方法进行了验证性测量，其解译结果再次证实了该区隐伏断裂存在的事实。上述两种物探手段相结合的方法，在寻找隐伏断裂并确定其空间位置方面展示了较高的工程应用价值和广阔的应用前景。1.地表氡异常的形成机理岩石由于构造运动受力后发生不同程度的变形，从弹性阶段到塑性阶段直至破裂。到达破裂阶段后，岩石整体性遭到了破坏，失去了连续性，称为断裂构造[1]（王志成，2006）。这种构造对地下水的运移和赋存有重要的作用。由于断裂对岩层的破坏，可使岩石（
5、地层）的局部地段由原来所处的系统状态，变成了非封闭状态，因而压力降低[2]（杨晓，1991）。在这种情况下，地下的氡气通过构造、裂隙、地下水搬运由深部向地表迁移。因此,测量氡气的浓度可间接反映地质体的裂隙系统的情况,并可分析其开启度、连通性及破碎程度[3]-[4]（MonhamedM,2003；KhayratAHetal,2001）。地下深处氡气具备以下特点：1.氡气来自地下，来源单一，能真实反应地下的变化情况；2.氡气不参与任何化学作用，能反映出它在水中溶解的真实含量；3.氡气受到压力的影响时，可由压力大
6、的地方向压力小的地方运移；2.工作原理及方法2.1测氡工作原理及方法本次测试采用FD—3017RaA测氡仪，它由抽气泵和测量操作台两部分组成，是一种常用的瞬时测氡仪器。它是利用氡衰变后的第一代子体RaA的带电特性，采用外加高压电场的方式，收集衰变子体RaA产生的α粒子，得到α脉冲计数，一般α脉冲计数可反映氡的相对量。本次测试时段选用了脉冲180s定量观测。其测量对象是氡衰变的第一代短寿子体———RaA。由于RaA离子在开始形成的瞬间具有带正电的特性，故可采用加电场的方法将它浓集在带负高压的金属收集片上。经过
7、加电收集后，放入由金硅面垒型半导体探测器和相应的电子线路组成的操作台上测量，只有RaA的脉冲信号最后进入计数电路，在液晶屏上显示出来。其强度与氡浓度成正比，按CRn=J×NαRaA（1）可直接计算氡浓度。式中，CRn为氡浓度；NαRaA为RaA的α计数；J为换算系数［(Bq/m3)/脉冲］，由标定确定，此系数包括了装置的子体收集效率和探测器效率等因素[5]（卢焱，戴丽君，1995）。仪器工作原理：氡气抽入筒内后，衰变产生新的子体——RaA，它在初始形成的瞬间是带正电的离子。RaA离子在电场作用下被浓集在带负
8、高压的金属收集片上，将金属片放入到操作台探测器内测量RaA的α放射性。野外测量方法如下:(1)将经校正的仪器安装完毕后,现场进行校正；(2)用细钢钎在待测点打导向孔,插入取样器,并压实表层松土,防止大气渗入；(3)将收集金属片放置于高压收集器中；(4)抽气:将抽气泵阀门置于“吸”的位置,抽气并排气1～2次；(5)将清泵后的泵筒抽满气后,立即加高压3分钟；(6)将加高压后的收集片在10秒内放入计数探测器中记数3分钟
