活性炭測(cè)氡法在活斷層探測(cè)中的應(yīng)用

郎文霞，劉鴻福

（太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024）

活性炭測(cè)氡法在活斷層探測(cè)中的應(yīng)用

郎文霞，劉鴻福

（太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024）

闡述了活性炭測(cè)氡法探測(cè)活斷層的基本原理。根據(jù)活斷層表現(xiàn)出的地球物理特征，采用活性炭測(cè)氡法對(duì)臨汾市活斷層進(jìn)行探查，查明了活斷層的分布位置，它與其它探測(cè)方法結(jié)果吻合，取得良好效果?？碧匠晒転榈厍蛭锢硖綔y(cè)提供“目標(biāo)靶”，并為城市合理規(guī)劃提供依據(jù)。

活性炭；測(cè)氡法；活斷層

國(guó)內(nèi)外探測(cè)活斷層位置的方法很多。其中的土壤氡射氣（Rn）測(cè)量方法在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。測(cè)氡方法很多，常用的有：活性炭測(cè)量、常規(guī)氡氣測(cè)量、α徑跡蝕刻測(cè)量、α杯（卡）測(cè)量、Po測(cè)量、α聚集器測(cè)量、熱釋光測(cè)量等[2]。本文采用活性炭測(cè)氡法。

1 研究區(qū)的地質(zhì)背景

研究區(qū)位于臨汾市，大地構(gòu)造位于中國(guó)一級(jí)構(gòu)造單元中朝準(zhǔn)地臺(tái)內(nèi)，中朝準(zhǔn)地臺(tái)共10個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元,區(qū)域涉及其中的鄂爾多斯臺(tái)拗、山西斷隆、華北斷拗、豫西斷隆4個(gè)構(gòu)造單元,研究區(qū)位于鄂爾多斯、臺(tái)拗東緣山西斷隆南部。

中生代的燕山運(yùn)動(dòng)后一直到新生代的古新世時(shí)期，區(qū)域范圍處于整體抬升遭受剝蝕。新生代始新世起，渭河盆地、三門(mén)峽盆地開(kāi)始斷陷形成,與此同時(shí)洛陽(yáng)、垣曲盆地也開(kāi)始形成,而其它地區(qū)則繼續(xù)抬升。中新世三門(mén)峽盆地相對(duì)隆起,運(yùn)城盆地開(kāi)始斷陷沉降，濟(jì)源盆地也在這時(shí)形成。上新世開(kāi)始，臨汾盆地、太原盆地開(kāi)始斷陷沉降，三門(mén)峽、運(yùn)城盆地繼續(xù)斷陷沉降，汾渭斷陷帶至此貫通。洛陽(yáng)和垣曲盆地自上新世起則由沉降轉(zhuǎn)為隆起。區(qū)域其它地區(qū)仍處于隆起狀態(tài),華北平源地區(qū)則自晚第三紀(jì)起整體沉降,這種構(gòu)造格局一直延續(xù)至今。研究區(qū)位于新生代以來(lái)一直斷陷的汾渭斷陷中段的臨汾盆地。

2 活性炭測(cè)氡法探測(cè)活斷層的基本原理

2.1 活性炭測(cè)氡法的基本原理

氡是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)嗅的放射性惰性氣體，一般不參加化學(xué)反應(yīng)。從鈾鐳衰變系的衰變過(guò)程看出：氡既是鈾系的子體，又是唯一呈氣態(tài)的惰性氣體，也是人們關(guān)注的子體；由于它能從地下深部遷移到地球表面，并把地層深處各種變化的信息顯示出來(lái)，因此通過(guò)這一特點(diǎn)分析地下地質(zhì)體的存在及分布情況。

活性炭是一種非極性吸附劑，而氡又是非極性單原子分子，所以活性炭能吸附氡，并表現(xiàn)出極強(qiáng)的吸附能力?；钚蕴繙y(cè)氡法是一種靜態(tài)、累積測(cè)氡方法，其原理是將活性炭吸附器埋于地下一段時(shí)間后，取出吸附器，并將吸附器放入儀器（活性炭測(cè)氡儀），測(cè)量其氡的衰變子體放射出γ射線(xiàn)的強(qiáng)度，從而得到地下某處氡氣濃度的高低。

2.2 活性炭測(cè)氡法探測(cè)活斷層的理論依據(jù)

U、Ra、Rn富集在活斷層中，形成氡源，該氡源放出Rn氣將不斷向上遷移，這時(shí)氡的遷移發(fā)生在上覆蓋層中，所以上覆土壤層便成了氡異常形成的場(chǎng)地。氡在土壤層中的遷移大部分發(fā)生在潛水面以上，而活斷層上覆土壤層厚度較淺，一般在10m～50m之間，也有大于100m的，故氡在上覆土壤層中的遷移方式為對(duì)流、擴(kuò)散。因?yàn)殡钡膶?duì)流和擴(kuò)散，所以能在活斷層的上覆蓋層中形成濃度不同的氡分布。具體分布情況為：氡濃度在斷層面上分布最高，以斷層面

3 工作實(shí)施

測(cè)線(xiàn)盡可能沿垂直于推測(cè)的活斷層走向方向，并橫跨活斷層布設(shè)；根據(jù)探測(cè)場(chǎng)地的具體情況，確定測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)度以及平移測(cè)線(xiàn)位置。本次氡氣測(cè)量共布置測(cè)線(xiàn)6條，點(diǎn)距10m，氡氣測(cè)量點(diǎn)1567個(gè)。在每一個(gè)測(cè)點(diǎn)所在的位置挖一個(gè)深度為40cm的坑，然后把活性炭吸附器埋于坑中，5d以后取出，再放入由太原理工大學(xué)自行研發(fā)的TYHC-1活性炭測(cè)氡儀[3]中，測(cè)量氡及其子體輻射出的γ射線(xiàn)強(qiáng)度，然后對(duì)測(cè)氡原始數(shù)據(jù)進(jìn)行校正與提取，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理成圖。

4 探測(cè)結(jié)果及分析

圖1 1線(xiàn)氡值剖面圖

圖2 2線(xiàn)氡值剖面圖

此選1測(cè)線(xiàn)和2測(cè)線(xiàn)說(shuō)明探測(cè)結(jié)果，經(jīng)數(shù)據(jù)校正和處理后，形成剖面圖，見(jiàn)圖1和圖2。現(xiàn)分析如下：（1）活性炭測(cè)氡法1測(cè)線(xiàn)北北東向布置，全線(xiàn)長(zhǎng)2990m，點(diǎn)距10m，共300個(gè)測(cè)點(diǎn)。由活性炭測(cè)氡剖面圖1看出氡異常明顯，其中196號(hào)～201號(hào)各測(cè)點(diǎn)氡值較高，明顯高于周?chē)渌鼫y(cè)點(diǎn)，且波動(dòng)較大，推斷是由地下活斷層引起。（2）活性炭測(cè)氡法2測(cè)線(xiàn)北北東向布置，全線(xiàn)長(zhǎng)2800m，點(diǎn)距10m，共281個(gè)測(cè)點(diǎn)。由活性炭測(cè)氡法剖面圖2看出，120號(hào)～124號(hào)氡值明顯較高，其中點(diǎn)124號(hào)點(diǎn)氡值最高，異常明顯，推斷是由地下活斷層引起。

5 結(jié)束語(yǔ)

本次利用活性炭測(cè)氡法對(duì)臨汾市活斷層進(jìn)行實(shí)地探測(cè)和實(shí)測(cè)資料的處理及解釋?zhuān)矫髁嘶顢鄬拥奈恢?，它與其它探測(cè)方法探測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)性較好，得到了較好的效果；說(shuō)明了活性炭測(cè)氡法探測(cè)活斷層的合理可行性?；顢鄬游恢玫拇_定，能為城市規(guī)劃和抗震設(shè)防提供理論依據(jù)，盡可能地減輕城市遭遇地震的損失。

[1] 劉菁華，王祝文，劉樹(shù)田，王曉麗.城市活動(dòng)斷裂帶的土壤氡、汞氣評(píng)價(jià)方法[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地震科學(xué)版），2006（2）：295-297.

[2] 方方，賈文懿.杯法測(cè)氡原理及應(yīng)用[J].物探與化探，1998，22(3):191.

[3] 張新軍.基于單片機(jī)的活性炭測(cè)氡儀的研制[D].太原:太原理工大學(xué)，2004.

Application of Activated Carbon Radonmeasurement in Active Faults

LANG Wen-xia;LIU Hong-fu
(College ofmining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi 030024)

The principle of activated carbon radonmeasurement of active fault is presented in the paper.Based on the geophysical characteristics of active faults in Linfen,the activated carbon radonmeasurement is used.Its distribution positions are detected,whichmatch with other explorationmethods and achieve good effect.The result could provide as the target for the geophysical exploration and evidence for the reasonable city planning.

activated carbon;radonmeasurement;active faults

P619.14；P631.6

A

1672-5050（2012）05-0067-02為中心，向四周逐漸衰減，最終在活斷層及附近形成斷層上氡濃度相對(duì)較高，四周相對(duì)較低的氡濃度分布；而相對(duì)較高的即為氡濃度異常。由于活斷層上覆蓋層為第四紀(jì)地層或坡積層，成分相對(duì)簡(jiǎn)單，多為砂礫巖、砂巖和粘土，結(jié)構(gòu)均勻，滲透性較好，孔隙度較大，為氡氣提供了有利的遷移環(huán)境，而使氡氣能順利完成遷移，因此可以通過(guò)相關(guān)探測(cè)儀器在地表測(cè)得氡濃度的異常。

2011-09-15

郎文霞（1986—），女，山西晉城人，在讀碩士研究生，研究方向：地球探測(cè)與信息技術(shù)。

徐樹(shù)文