活性炭測氡法在活斷層探測中的應用

郎文霞，劉鴻福

（太原理工大學 礦業工程學院，山西 太原 030024）

活性炭測氡法在活斷層探測中的應用

郎文霞，劉鴻福

（太原理工大學 礦業工程學院，山西 太原 030024）

闡述了活性炭測氡法探測活斷層的基本原理。根據活斷層表現出的地球物理特征，采用活性炭測氡法對臨汾市活斷層進行探查，查明了活斷層的分布位置，它與其它探測方法結果吻合，取得良好效果。勘探成果能為地球物理探測提供“目標靶”，并為城市合理規劃提供依據。

活性炭；測氡法；活斷層

國內外探測活斷層位置的方法很多。其中的土壤氡射氣（Rn）測量方法在國內外得到廣泛應用。測氡方法很多，常用的有：活性炭測量、常規氡氣測量、α徑跡蝕刻測量、α杯（卡）測量、Po測量、α聚集器測量、熱釋光測量等[2]。本文采用活性炭測氡法。

1 研究區的地質背景

研究區位于臨汾市，大地構造位于中國一級構造單元中朝準地臺內，中朝準地臺共10個二級構造單元,區域涉及其中的鄂爾多斯臺拗、山西斷隆、華北斷拗、豫西斷隆4個構造單元,研究區位于鄂爾多斯、臺拗東緣山西斷隆南部。

中生代的燕山運動后一直到新生代的古新世時期，區域范圍處于整體抬升遭受剝蝕。新生代始新世起，渭河盆地、三門峽盆地開始斷陷形成,與此同時洛陽、垣曲盆地也開始形成,而其它地區則繼續抬升。中新世三門峽盆地相對隆起,運城盆地開始斷陷沉降，濟源盆地也在這時形成。上新世開始，臨汾盆地、太原盆地開始斷陷沉降，三門峽、運城盆地繼續斷陷沉降，汾渭斷陷帶至此貫通。洛陽和垣曲盆地自上新世起則由沉降轉為隆起。區域其它地區仍處于隆起狀態,華北平源地區則自晚第三紀起整體沉降,這種構造格局一直延續至今。研究區位于新生代以來一直斷陷的汾渭斷陷中段的臨汾盆地。

2 活性炭測氡法探測活斷層的基本原理

2.1 活性炭測氡法的基本原理

氡是一種無色、無味、無嗅的放射性惰性氣體，一般不參加化學反應。從鈾鐳衰變系的衰變過程看出：氡既是鈾系的子體，又是唯一呈氣態的惰性氣體，也是人們關注的子體；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，因此通過這一特點分析地下地質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，并表現出極強的吸附能力。活性炭測氡法是一種靜態、累積測氡方法，其原理是將活性炭吸附器埋于地下一段時間后，取出吸附器，并將吸附器放入儀器（活性炭測氡儀），測量其氡的衰變子體放射出γ射線的強度，從而得到地下某處氡氣濃度的高低。

2.2 活性炭測氡法探測活斷層的理論依據

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，這時氡的遷移發生在上覆蓋層中，所以上覆土壤層便成了氡異常形成的場地。氡在土壤層中的遷移大部分發生在潛水面以上，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流、擴散。因為氡的對流和擴散，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 工作實施

測線盡可能沿垂直于推測的活斷層走向方向，并橫跨活斷層布設；根據探測場地的具體情況，確定測線長度以及平移測線位置。本次氡氣測量共布置測線6條，點距10m，氡氣測量點1567個。在每一個測點所在的位置挖一個深度為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自行研發的TYHC-1活性炭測氡儀[3]中，測量氡及其子體輻射出的γ射線強度，然后對測氡原始數據進行校正與提取，并通過數據處理成圖。

4 探測結果及分析

圖1 1線氡值剖面圖

圖2 2線氡值剖面圖

此選1測線和2測線說明探測結果，經數據校正和處理后，形成剖面圖，見圖1和圖2。現分析如下：（1）活性炭測氡法1測線北北東向布置，全線長2990m，點距10m，共300個測點。由活性炭測氡剖面圖1看出氡異常明顯，其中196號～201號各測點氡值較高，明顯高于周圍其它測點，且波動較大，推斷是由地下活斷層引起。（2）活性炭測氡法2測線北北東向布置，全線長2800m，點距10m，共281個測點。由活性炭測氡法剖面圖2看出，120號～124號氡值明顯較高，其中點124號點氡值最高，異常明顯，推斷是由地下活斷層引起。

5 結束語

本次利用活性炭測氡法對臨汾市活斷層進行實地探測和實測資料的處理及解釋，探明了活斷層的位置，它與其它探測方法探測結果對應性較好，得到了較好的效果；說明了活性炭測氡法探測活斷層的合理可行性。活斷層位置的確定，能為城市規劃和抗震設防提供理論依據，盡可能地減輕城市遭遇地震的損失。

[1] 劉菁華，王祝文，劉樹田，王曉麗.城市活動斷裂帶的土壤氡、汞氣評價方法[J].吉林大學學報（地震科學版），2006（2）：295-297.

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

[3] 張新軍.基于單片機的活性炭測氡儀的研制[D].太原:太原理工大學，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較高，四周相對較低的氡濃度分布；而相對較高的即為氡濃度異常。由于活斷層上覆蓋層為第四紀地層或坡積層，成分相對簡單，多為砂礫巖、砂巖和粘土，結構均勻，滲透性較好，孔隙度較大，為氡氣提供了有利的遷移環境，而使氡氣能順利完成遷移，因此可以通過相關探測儀器在地表測得氡濃度的異常。

2011-09-15

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

徐樹文