断层气测量用于银川地堑隐伏断裂活动性的研究

主 要 隐伏 断 裂 的气 氡 、气 汞测 量 ，结 合 地 堑 构
造 环境 、地 震 活 动 性 等 ，对其 测 量 结 果 用 于 隐 伏 断裂 的活 动性 做 出分 析 。
１ 银 川 地 堑 构 造 环 境
银 川地 堑 处 于青 藏 块 体 、鄂 尔 多 斯 块 体 和
制 了地 堑 的 形 成 及 其 新 生 代 以来 的构 造 演 化 ， 而 且 与 现今 地 震 活 动关 系密 切 ，构 成 了地 堑 内
还 与 断 层 的 活动 强 度 密 切 相关 。 测量 土壤 中氡 射 气 浓 度 和汞 量 是 目前探 测 和研 究 隐伏 断 裂 活 动 性最 有效 的 方法 之一 ［。 ４ ］ 在 天 然 放 射 性 铀 系 中 ，氡 （ ｎ ２ ） 是 唯 Ｒ ２２
一
为 了减 少 或 排 除各 种 非 构 造 因素 对 土 壤 中 氡 射 气 和气 汞 含 量 的 影 响 ，测 量 注 意 到 以下 几 点 ：第 一 ，同一 条 测线 尽 量 在 一 天 内完 成 ，所 有 测 线集 中于 一 个 月 内完 成 ，使 得 因季 节 性 和 气象 条件 变 化带 来 的影 响降低 到最 小值 ；第二 ， 取 样 深 度 控 制 在 ６ ｃ 左 右 ，排 除 因取 样 深 度 ０ｍ 不 同带 来 的影 响 ；第 三 ，测 量点 距 一般 为 ５ ｍ， ０ 有 异 常 显示 时加 密 测 点 。事 实 证 明 ，对 于 测 线 长 、异常宽 的隐伏 断裂 ，这一距 离是适 宜 的 ；第 四 ，各 测线 均 布 置 在 盆地 内部 ，地 形 平 坦 ，地 层均 一 ，以粘性 土 、粉土 和砂土 为主 ，地 下水 位 普 遍 较 浅 。 总之 ，各 测线 所 处 地 质 地 貌 条 件 大 体相 同 ，所测结 果主要反映了隐伏断裂 的活动 Ｉ 生。
控制银 川 地堑 的边 界 断裂 （ ４ 已进行 Ｉ Ｆ 、Ｆ）
过 系 统 研究 ，相 对 而 言 ，控 制 地 堑轴 部 凹 陷 的
两 条 主要 隐伏 断裂 （ ， Ｆ 、Ｆ ）研 究程 度较 低 。为
此 重 点沿该 两 条 断裂 布置 了 １ ０条 化 探测 线 （ 图
自最 低 值 起 向高 值 累积 频 率 约 为 ５ ％的 测 值 ， ０ 以其均 值作 为该 测线 的背景值 。
作 者 简 介 ：焦 德 成 （９ ８ ） １ ５ 一 ，男 ， １８ ９ ２年 毕 业 于 中 国地 质 大 学 （ 汉 ）地 震 地 质 专 业 ，高 级 工 程 师 ，现 主 要 从 事 新 构 造 、活 动 构 武
造 研 究 及 工 程 实 践 工 作 。Ｅ ｍａ ： ｄ ｃ ｊ ｏ ｏ ｕｅ ｍ － ｉ ｌ ｅ ｈ ｉ ＠ｓ ｈ ． ａ ｏ
第 ２ ８卷 第 ３期
２１ ０ ２年 ９月
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减
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学
报
Ｖｏ ．８ Ｎｏ３ １２ ．
Ｊ ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＤＩＡＳ Ｅ Ｐ ＶＥＮＴ ＯＮ ＡＮＤ Ｏ Ｓ Ｔ Ｒ ＲＥ Ｉ ＲＥＤＵＣ Ｉ Ｔ ＯＮ
Ｓ ｐ ２ １ ｅ．０２
断层气 测量用 于银川地 堑 隐伏 断裂活动性 的研 究
泛应 用 Ｉ。银 川 地 堑 是 新 生 代 以来 强 烈 活 动 的 １ ］
构 造 盆地 ，地 震 活 动 强 度 大 、频 度 高 。 其 中 ， １３ ７ ９年 平 罗 ８级 大 地 震 就 与 隐 伏 断 裂 活 动 有
逐 级 向 中心 断 落 ，形 成 阶梯 状 剖 面 结 构 （ 国家 地震局 《 尔多斯周缘 活动断裂系》课 题组 ） 鄂
表 １ 银 川 地 堑 ４条主 要 活 动 断 裂 特 征 简表
断 裂 名称 及 编 号
东 麓 断
产 状 及其 变 化
６８。 ±
。
基 本 特 征
主 垂 蓦
断裂 。
誓 言 辇
萎
断 ｘ Ｎ Ｎ ， ｌ Ｎ Ｅ ￣
７
下…
Ｎ 一 角 Ｎ Ｊ Ｓ Ｅ
８ ｍ， 与 ７ ９年 银 川 隐 伏 断 裂 走 向 Ｎ Ｅ 倾 向 Ｎ ， 角 ７ 。 长 约 ７ ｋ 构 成 地 堑 轴 部 凹陷 带 的东 侧 边 界 ， １ ３ 平 罗 ８级 Ｎ ， Ｗ 倾 Ｏ 左 大 震 极 震 区相 吻 合 。 段 为 全 新 世 活 动 断裂 ， 北 南段 为 晚更 新 世 活 动 （ ） 右 ， 部变缓 。 下
现 为 异 常带 宽 度较 大 ，而 异 常 幅值 较 小 ；位 于 断裂南 段 （ 早第 四纪 活 动段 ）的 测线 ４ ４ 和测 —
性做出了分析。
关 键 词 ：银 川 地 堑 ；气 氡 ；气 汞 ；隐 伏 断 裂 活 动 性
中 图 分 类 号 ：Ｐ １ ．；Ｐ １．３ ３ ５５ ３５６ 文 献标 志码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１７ － ５ ５ （０ ２ ３ ０ ４ － ７ ６ ４ ８ ６ ２ １ ）０ — ０ １ ０
表 １ 。控 制 地 堑 两侧 的边 界断 裂 分别 为贺 兰 山 ）
东麓 断裂 （ Ｆ ）和黄河 断 裂 （ ） 内部 发 育有 两 条规 模 较 大 的相 向倾 斜 的 隐伏 断 裂 ， 即芦 花 台 隐 伏 断裂 （ Ｆ ）和 银 川 隐 伏 断 裂 （ ，。４条 断 Ｆ） 裂 延 伸 长 、断 距 大 、活 动性 强 ，使 新 生 代 地 层
西 最 宽 为 ５ ｋ ，总体 呈 北 北 东 向展 布 （ １ ５ｉ ｎ 图 ，
０ 引言
断 层气 体 地 球 化 学 勘 查 是 近 年 来 步 入 地 震 研 究领 域 的一 项 新技 术 ，在 地 震 监 测 预 报 、地 震 烈 度考 察 、断 层 活 动性 评 价 等 方 面 得 到 了广
被 浓 积 在 带 负高 压 的金 属 收 集 片 上 ，测 量 衰变 时放 出 的 ａ 子 ，即可得 到氡 浓度 ］ 粒 。
汞 （ｇ Ｈ ）具 有 较 高 的 电离 势 、显 著 的挥 发
性 和 极 高 的 蒸 汽 压 ，穿 透 力 和 渗 透 性 极 强 。 ］ 地 球 深 部 的 温度 差 和 压 力差 驱 使 汞蒸 气 沿 断裂 和岩 石 裂 隙 向地 表 迁 移 。直 接 抽 取 土壤 中 游 离
４ ２
防
灾
减
灾
学 报
２ 卷 ８
｝
ｏ ｍ ９
Ｉ 、 ，
牛 ｍ
地 震
ｏ ０６ 级 震 ６ ～ 地 ９
ｏ ５ ０ ５ ９ ． — 绒地震
图 １ 银 川 地 堑 地 震构 造 图
Ｆ ｇ １ Ｓ ｉｍｉ ｅ ｔｎ ｃ ｍａ ｆ ｎ ｈ ａ ｒ ｂ ｎ ｉ． ｅ ｓ ｃ ｔｃｏ ｉ ｐ ｏ ｃ ｕ ｎ ｇ ａ ｅ Ｙｉ
焦 德 成 ， 一 ，潘 祖 寿 ，王 增 光 ，何 开 明 ，班 铁 。
（． 国地 质 大 学 地 球 科 学 学 院 ， 湖 北 １中 武 汉 ４ ０ ７ ； ２ 宁 夏 回族 自治 区地 震 局 ， 宁 夏 ３０４ ． ６０ ８ ） １０ １ 银川 ７００ ； ５０ １ ３ 四川 省 建筑 科 学 研 究 院 ，四川 成 都 ．
＿］ ２
。
它们 将 地堑 分 为 ３个 次 级 构造 单 元 ，即东 、
关 。隐伏 断 裂 由于 被第 四 系所 覆 盖 ，对 其 研 究
十 分 困难 。本 文 力 图通 过 对 银 川 地 堑 内部 两 条
西 翼 斜 坡 带 和 中部 凹 陷 带 口。地 堑 内的 ３个 第 ］
四纪沉 降 中心 分 布 于 中部 凹陷 带 内 ：北 部 沉 降 中心位 于平 罗 以西 ，靠 近地 堑 西 侧 ，沉 降 幅 度 最 大 ，达 ２ ０ ｍ；中 部 沉 降 中 心位 于 银 川 北 ， ４０ 第 四系 厚 约 １ ０ ｍ；南 部 沉 降 中心 位 于 灵 武 以 ６０ 西 ，偏 向地堑 东侧 ，第 四 系最 大厚 度 １０ ｍ。４ ８０ 条 主 要 断裂 及 不 同方 向 的次 级 隐伏 断 层 不 仅 控
活 动断 层 系统 。
阿 拉 善 块 体 的 结 合 部 位 ，南 北 长 约 １０ｍ，东 ６ｋ
基 金 项 目 ：地 震 科 学 联 合 与 宁 夏 回族 自治 区科 学 技 术 委 员 会 联 合 资助 研 究 成 果 （９ １５ １６ ９ ） 收 稿 日期 ：２ １ — ５ １ ０ ２ ０ —８ 修 订 日期 ：２ １ — ６ ２ ０２０—０
产状 变 化及 其 活动性 进行 调查 和评价 。
３ 测 量 条 件 及 结 果 分 析
３１ 测量 条件 ．
活动 断 裂 常 成 为 地 球 内 部 气体 逸 出地 表 的 通 道 ，并在 断 层上方 土 壤 中 富集形 成 异 常气 体 ，
异 常 值 的 大 小 除 与 土 壤 特 性 、厚 度 等 有 关 外 ，
摘 要 ：在 系 统 分 析银 川 地 堑 活 动 构 造 、物探 、地 震及 航 卫 片解 译 的 基 础 上 ，对 其 内部 两 条 主要 隐伏 活 动 断 裂 进 行 气 氡 、气 汞 测 量 和 分 析 ，结 合 地 堑 构 造 环 境 、地震 活 动 性 ，对 断 层气 测量 结果 用 于 隐伏 断 裂 的 活 动
虽然各 测线所 处地质地貌 环境基本 一致 ，
态气汞 ，在室 内脱汞测试 ，可得到汞含量 （昏Ｌ 。 ｎ ／）
２２ 测 线 布 置 ．
但 仍 然存 在 有 细 微 差 异 。 因此 没 有 采 用 区域 性
的 氡 、汞背 景 值 ，而 给 出各 测 线 的背 景 值 ，更 为 符合 实 际情 况 。背景 值 的计 算有 不 同 的方 法 ， 我 们 采用 累积 频 率 曲线 展 直 法 ，即选 取 各 测 线
，
黄河 断 裂 （ ）
３ 期
焦 德 成 ，等 ：断 层 气 测 量 用 于银 川地 堑 隐伏 断 裂 活 动性 的研 究
４ ３
１ ， 旨在 对 断 裂 的 确 切 出露 位 置 、展 布 范 围 、 ）
２ 气 氡 、气 汞 测 试 原 理 及 测 线 布 置
２１ 测 试 原 理 ．
３ ． 测 量 结 果 分 析 ２
的 惰 性气 体 元 素 ，半 衰期 较 长 ，具 有 较 强 的
扩 散 能力 ，易 被活 性碳 、有机 质 、土壤 等 吸 附 。
利 用 氡 衰变 的第 一 代 子 体 （ ａ Ｒ Ａ）初 形 成百度文库的 瞬 间带 正 电的 离子 特 性 ，使其 在 外加 电场 作 用 下
走 向 Ｎ Ｅ， 段 为 Ｓ 向 ，倾 向 全 长 １０ ｍ 左 右 ， Ｎ 南 Ｎ ６ｋ 中北 段 为 大 致沿 黄河 展 布 的隐 伏 断 裂 ， 晚 更 新 为 Ｎ ，倾 角 上 陡下 缓 ，剖 面 呈 产 世 至 早 第 四 纪 活 动 断 裂 ； 段 出 露 于 马 鞍 山西 麓 ， 育 Ｉ Ｎ Ｎ Ｗ 南 发 ｔ ￣ 为 状。 全 新 世 活 动断 裂
中 测 线 ３ ３的 Ｒ — ｎ值 高 达 ９ （ 冲 数／ ． 脉 ２ ２分 ） ， 为背景 值 的 １ ． １ ５倍 （ ２ 。该处 正好 是银 川 盆 表 ） 地 第 四系 厚度 最 大 的 部位 ，亦 是 断 裂活 动 最 强
０
常带 宽度 较 窄 ，异 常 幅 值 较小 ，异 常 值 和 浓 度 比 （ 高值 和 背景 值 的 比值 ）低 于 主 断 层 ；测 最 线 １ １位 于 主 断裂 东 侧 的 一条 分 支 断层 上 ，表 －
表 ２ 银 川 地 堑 主 要 隐伏 活 动 断裂 测 量 成 果 表 测 线 编 号 所在 断 裂部 位 地 层及 地 貌 断层 Ｒ ｎ Ｈ ｇ 倾 向 最高值 背景值 浓度 比 最高值 背景值 浓度 比 异常 特点
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报
２ 卷 ８
图 ２是 沿 芦 花 台 隐伏 断 裂 （ 布 设 的 ５ Ｆ） 条 测 线 ，Ｒ ｎ和 Ｈ ｇ均 出 现不 同程 度 的异 常 。其