基于土壤氣體地球化學(xué)的雄安新區(qū)活動(dòng)斷裂空間展布及活動(dòng)性探討*

王 江，陳 志，張 帆，張志相，劉兆飛，何鴻毅，唐 杰，丁志華，張素欣

(1.河北紅山巨厚沉積與地震災(zāi)害國家野外科學(xué)觀測研究站，河北 邢臺(tái) 054000；2.河北省地震局，河北 石家莊 050021；3.中國地震局地震預(yù)測研究所 地震預(yù)測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100036)

0 引言

氣體是地球內(nèi)部最活躍的組分(Toutain，Baubron，1999)。在壓力、溫度和濃度差異等因素的作用下，地球內(nèi)部的高溫高壓氣體通常以擴(kuò)散、對(duì)流等方式經(jīng)由深大斷裂源源不斷地向地表運(yùn)移(滕吉文，2001)，并攜帶著地球內(nèi)部物理、化學(xué)演變的重要信息(Chen，2019a)。斷裂帶脫氣及氣體地球化學(xué)特征研究已被廣泛應(yīng)用于地球深部物質(zhì)組成、循環(huán)及能量交換等許多重大基礎(chǔ)科學(xué)問題中(杜樂天，2005)。研究表明，通過斷裂帶釋放的深部氣體會(huì)在斷裂帶上覆土壤層中形成明顯線狀氣體富集帶，研究人員可以觀測到明顯的氣體Rn、Hg、CO、He、H和CH等組分的高濃度異常(King，1996；Ciotoli，1998；Wakita，1980；王廣才等，2002；周曉成等，2007a，2013)，其氣體濃度可以高出區(qū)域(非斷裂帶)背景值的數(shù)倍甚至數(shù)十倍(王華林等，1991；杜建國等，1998；Amponsah，2008)。因此，通過斷裂帶及其周邊地區(qū)土壤氣體地球化學(xué)密集探測，可以得到斷裂的可能空間展布形態(tài)(汪成民，李宣瑚，1991；Ciotoli，1999；Fu，2005；張慧等，2005)。

斷層活動(dòng)性的增強(qiáng)通常會(huì)增加斷層附近地層的滲透性，促進(jìn)斷裂帶深部氣體向地表逸散(Lombardi，Voltattorn，2010；Voltattorni，2014；劉兆飛等，2019)。因此，斷裂帶土壤氣體地球化學(xué)探測還可作為斷層活動(dòng)性分析評(píng)估的有效手段之一(Fu，2008；Zhou，2010)。目前，依據(jù)斷層土壤氣體地球化學(xué)觀測數(shù)據(jù)開展斷層活動(dòng)性分析的方法和指標(biāo)包括測線最高值法(張必敖等，1987；王華林等，1991)、相對(duì)活動(dòng)強(qiáng)度法(測線最高值與正常平均值的比值)(姜大庸，閻賢臣，1990；趙紅梅，1996；孟廣魁等，1997；劉菁華等，2006；邵永新，2012)、異常襯度法(測線異常平均值與正常平均值的比值)(丁政等，1991；王基華等，1996；邵永新等，2007)、斷層活動(dòng)性相對(duì)指數(shù)法(測線異常濃度最大值與異常區(qū)域外兩側(cè)濃度最小值的平均值的比值)(Seminsky，Bobrov，2009；Demberel，2013；Yang，2021)及斷層氣體濃度強(qiáng)度法(超出測線異常上限測值的平均值與異常上下限之間測值的平均值的比值)(Chen，2018)等。這些方法在斷層活動(dòng)性分析研究評(píng)估工作中得到了廣泛應(yīng)用(趙紅梅，1996；王基華等，1996；邵永新等，2007；Seminsky，Demberel，2013；Yang，2017；Chen，2019b；楊江等，2019)。

雄安新區(qū)位于歷史上地震多發(fā)的華北地區(qū)，該地區(qū)曾發(fā)生1679年三河平谷8.5級(jí)、1966年邢臺(tái)6.6級(jí)和1976年唐山7.8級(jí)等嚴(yán)重破壞性地震，具有潛在的中強(qiáng)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。因此，開展雄安新區(qū)活動(dòng)斷層探測和地震風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估等工作，具有非常重要的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。本文通過高密度土壤氣體地球化學(xué)探測，在獲取雄安新區(qū)氣體地球化學(xué)背景場的同時(shí)，結(jié)合已有研究成果，勾畫新區(qū)主要活動(dòng)斷裂帶的空間展布，并通過土壤氣體地球化學(xué)強(qiáng)度分析，給出各斷裂帶活動(dòng)性的初步評(píng)估結(jié)果。

1 區(qū)域構(gòu)造背景

雄安新區(qū)下轄雄縣、安新、容城，位于I級(jí)構(gòu)造單元渤海灣盆地中的II級(jí)構(gòu)造單元冀中坳陷中西部(孫冬勝等，2004)，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有兩組隱伏斷裂：NE向的容城斷裂、牛東斷裂和NW向的徐水—大城斷裂。其中，容城斷裂位于雄安新區(qū)中部，為容城凸起的東部邊界，走向NE，傾向SE，上斷點(diǎn)埋藏深度超過350 m；牛東斷裂位于雄安新區(qū)東部，為牛駝鎮(zhèn)凸起與霸縣凹陷的邊界斷裂，規(guī)模較大，長達(dá)72 km，走向NNE—NE，傾向SE，傾角60°～70°。牛東斷層斷面在平面上呈鋸齒狀，為上陡下緩鏟狀，上斷點(diǎn)埋深超150 m。徐水—大城斷裂位于雄安新區(qū)西南，為徐水凹陷的南部邊界，走向NWW，傾向S，傾角70°，形狀為上陡下緩的鏟狀，上斷點(diǎn)埋藏深度超200 m。容城斷裂第四紀(jì)無活動(dòng)，最新活動(dòng)時(shí)代為新近紀(jì)，其滑動(dòng)速率為0.016 mm/a。牛東斷裂繼古近紀(jì)以來，第四紀(jì)仍在活動(dòng)。徐水—大城斷裂第四紀(jì)早中更新世均有活動(dòng)，早更新世的平均滑動(dòng)速率為0.02 mm/a，中更新世的平均滑動(dòng)速率為0.01 mm/a(商世杰等，2019)。

2 測量方法

2.1 土壤氣體測點(diǎn)布設(shè)

按照均勻布點(diǎn)原則，河北省地震局在雄安新區(qū)行政范圍內(nèi)(除起步區(qū)、高鐵站等重大基礎(chǔ)設(shè)施等未開放區(qū)域和河流水系外)布設(shè)土壤氣體觀測網(wǎng)，測網(wǎng)面積約1 000 km，東西長約50 km，南北長約22 km，測點(diǎn)間距約1 km，研究區(qū)共布設(shè)測點(diǎn)542個(gè)(圖1)，2020年8—9月，完成了整個(gè)測網(wǎng)的土壤氣體地球化學(xué)野外流動(dòng)觀測工作。

在密集土壤氣體測量的基礎(chǔ)上，垂直推斷隱伏斷裂布設(shè)了6條土壤氣體地球化學(xué)測量剖面(圖1)。測線1、測線2垂直于牛東斷裂，其中，測線1長1.2 km，測點(diǎn)12個(gè)；測線2長1 km，測點(diǎn)10個(gè)；測線3、4垂直于牛東分支斷裂2，測線3長1.3 km，測點(diǎn)13個(gè)；測線4長0.6 km，測點(diǎn)6個(gè)；測線5、6垂直于牛東分支斷裂1，測線5長1 km，測點(diǎn)10個(gè)；測線6長1.2 km，測點(diǎn)12個(gè)。2020年10月—11月，河北省地震局完成了6條土壤氣體地球化學(xué)剖面63個(gè)觀測點(diǎn)的野外流動(dòng)觀測。

注：斷裂分布1修改自華北活動(dòng)構(gòu)造研究(Guo et al，2015)；斷裂分布2修改自河北地震構(gòu)造特征(彭遠(yuǎn)黔，孟立朋，2017)；斷裂分布3修改自石油物理探測結(jié)果(何登發(fā)等，2018)；斷裂分布4修改自航磁觀測結(jié)果(于長春等，2017)；斷裂分布5修改自中國地震構(gòu)造圖(徐錫偉等，2016b)

2.2 土壤氣體流動(dòng)測量

土壤氣體測量使用實(shí)心鋼釬在測點(diǎn)處垂直地表土壤向下打孔，孔徑0.03 m、深度0.8 m，然后將底部花孔的空心釬插入孔中，連接儀器氣路后開始取樣、測量(周曉成等，2007b；Li，2013；王江等，2017)。其中，Rn濃度測量使用RAD7型測氡儀，測量范圍3.70×10～740.00 kBq/m，采樣測量頻率為1次/5 min；CO濃度測量使用GXH-3010型便攜式紅外二氧化碳分析儀，儀器誤差為±2% F·S，分辨率為0.001%，測量范圍為0～20%，采樣測量頻率為1次/s；Hg濃度測量采用RA-915+型塞曼效應(yīng)汞分析儀，儀器標(biāo)定誤差為3%，檢測限為0.3 ng/m。

3 結(jié)果分析

3.1 土壤氣體地球化學(xué)背景場結(jié)果

雄安新區(qū)土壤氣體觀測網(wǎng)內(nèi)542個(gè)地球化學(xué)測點(diǎn)的觀測統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1，由表可見，Rn濃度平均值為12.52 kBq/m，變化范圍為0.98～83.50 kBq/m；CO濃度平均值為2.83%，變化范圍為0.23%～11.66%；Hg濃度平均值為5.9 ng/m，變化范圍為1.0～43.0 ng/m。

土壤氣體Rn的來源包括空氣、地表巖石、土壤中的微量放射性鈾元素的衰變，以及地殼深部在壓力作用下沿?cái)嗔选⒘严哆\(yùn)移至地表的氣體(Etiope，Martinelli，2002)。CO主要來源包括氣壓作用下的空氣混入氣體、有機(jī)物分解和生物活動(dòng)釋放的土壤吸附氣體、地球深部脫氣、碳酸鹽巖變質(zhì)作用等(Ciotoli，2007)。Hg有2種主要來源：地殼深部或地幔、含汞硫化物礦床(程鑒基，1997)。一般情況下，土壤氣體濃度除了受斷裂構(gòu)造活動(dòng)、地質(zhì)作用及地震活動(dòng)影響外，還受到土壤類型、氣象條件的制約(韓曉昆等，2013)，斷裂、裂隙上方的土壤氣體濃度高于非斷裂上方的土壤氣體(周曉成等，2011)。本文根據(jù)土壤氣體分布數(shù)據(jù)概率統(tǒng)計(jì)法(Sinclair，1974)，分析了雄安新區(qū)542個(gè)土壤氣體測點(diǎn)Rn、CO和Hg濃度Q-Q圖中多個(gè)趨勢(shì)轉(zhuǎn)折的不同氣體來源臨界點(diǎn)(Ciotoli，2014)。綜合研究區(qū)地表第四紀(jì)沉積物土壤類型相同、測點(diǎn)布設(shè)條件一致及野外測量結(jié)果，筆者認(rèn)為研究區(qū)土壤氣體可能存在的主要來源為沿?cái)嗔堰\(yùn)移的深部氣體與地表淺部土壤中的空氣，其中Rn臨界點(diǎn)閾值分別為1.20和31.80 kBq/m，CO臨界點(diǎn)閾值分別為0.28%和9.45%，Hg臨界點(diǎn)閾值為20.0 ng/m(圖2)。

表1 雄安新區(qū)542個(gè)土壤氣體地球化學(xué)測點(diǎn)觀測統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3.2 土壤氣體地球化學(xué)剖面觀測結(jié)果

雄安新區(qū)內(nèi)6條土壤氣體地球化學(xué)測量剖面中Rn濃度變化范圍為0.81～52.09 kBq/m、CO濃度變化范圍為0.13%～3.95%、Hg濃度變化范圍為2.0～16.0 ng/m(表2)。

由圖3可見，測線1土壤氣體Rn和CO濃度高峰位于測線兩端，Rn在測線中部還存在單個(gè)高峰，Hg、CO濃度中部較低(圖3a)；測線2土壤氣體Rn和Hg濃度主峰位于測線東側(cè)，Rn濃度在測線東側(cè)出現(xiàn)高值，CO濃度自西向東呈上升趨勢(shì)(圖3b)；測線3土壤氣體Rn、CO和Hg濃度在測線南段形態(tài)一致(圖3c)；測線4土壤氣體Rn濃度呈雙峰形態(tài)，Rn、CO和Hg濃度在南端附近分別出現(xiàn)高值(圖3d)；測線5土壤氣體Rn、CO和Hg濃度曲線形態(tài)相似，呈雙峰形態(tài)(圖3e)；測線6土壤氣體Rn和CO濃度曲線形態(tài)相似，呈多峰形態(tài)，峰值集中于中段位置(圖3f)。

綜上所述，雄安新區(qū)垂直推測斷裂帶的6條土壤氣體濃度剖面的Rn、CO和Hg濃度曲線變化趨勢(shì)基本重合，說明6條土壤氣體測線氣體運(yùn)移路徑相似，均位于斷裂帶內(nèi)部。6條土壤氣體測線Rn、CO和Hg濃度曲線均呈多峰形態(tài)特征，可能是深部氣體經(jīng)由新區(qū)隱伏花狀構(gòu)造正斷層向上覆較厚沉積物發(fā)散式逸散所致(何登發(fā)等，2017)。另外，位于雄縣東南區(qū)域的測線3、測線4、測線5、測線6的Rn和Hg濃度均值高于雄安新區(qū)背景值，據(jù)此初步推斷雄縣東南區(qū)域斷層活動(dòng)性較強(qiáng)。

圖2 雄安新區(qū)土壤氣體濃度Q-Q圖

表2 雄安新區(qū)6條土壤氣體測量剖面Rn、CO2和Hg濃度及相對(duì)強(qiáng)度

圖3 雄安新區(qū)6條土壤氣體測線Rn、CO2和Hg濃度分布

4 討論

4.1 雄安新區(qū)活動(dòng)斷裂帶空間展布分析

筆者使用Kriging方法對(duì)雄安新區(qū)內(nèi)542個(gè)土壤氣體測點(diǎn)的Rn、CO和Hg濃度測值進(jìn)行Grid處理和插值，并繪制了氣體濃度等值線圖(圖4)。為突出不同氣體來源的空間分布特征，按照各土壤氣體組分濃度Q-Q圖統(tǒng)計(jì)結(jié)果設(shè)置濃度等值線圖的色標(biāo)，分別將斷裂來源Rn、CO和Hg氣體的下限值(31.80 kBq/m、9.45%和20.0 ng/m)和空氣來源為主的Rn和CO氣體的上限值(1.20 kBq/m和0.28%)作為色差變化明顯處的分界限。

圖4 雄安新區(qū)土壤氣體Rn、CO2和Hg濃度等值線圖(斷裂分布說明同圖1)

雄安新區(qū)土壤氣體Rn、CO和Hg濃度空間分布一致性較高，其高濃度值主要呈串珠狀聚集于雄安新區(qū)的牛東斷裂、牛東分支斷裂1、牛東分支斷裂2、容城斷裂和徐水—大城斷裂沿線。這表明這5條斷裂為雄安新區(qū)的主要活動(dòng)斷裂帶。而且，各氣體組分濃度高值在新區(qū)東部區(qū)域的牛東斷裂、牛東分支斷裂1和牛東分支斷裂2的聚集特征較為顯著，尤其在雄縣東部靠近霸州、文安地區(qū)存在NE走向的土壤氣體濃度最高值條帶(圖4)，這進(jìn)一步說明，新區(qū)東部區(qū)域的牛東斷裂、牛東分支斷裂1和牛東分支斷裂2可能具有較高的破碎程度。然而，位于新區(qū)西部的容城斷裂和徐水—大城斷裂，僅隱約可見土壤氣體濃度高值沿?cái)嗔褞ё呦蚓奂默F(xiàn)象，可能表明這2條斷裂相對(duì)較低的破碎程度。

盡管牛東斷裂及其分支斷裂土壤氣體Rn、CO和Hg濃度高值的空間展布態(tài)勢(shì)與其它斷裂的走向基本一致，但是高值分布也存在小幅偏離推測斷裂體系的現(xiàn)象，如牛東斷裂的Rn和Hg濃度(圖4a、c)，牛東分支斷裂1的Hg濃度(圖4c)及牛東分支斷裂2的Rn和CO濃度(圖4a)。上述3條斷裂位置與根據(jù)地震剖面(何登發(fā)等，2018；彭遠(yuǎn)黔，孟立朋，2017)、電磁航測(于長春等，2017)等地球物理手段及地質(zhì)構(gòu)造(Guo，2015；徐錫偉等，2016)背景資料研究得出的斷裂位置存在不同程度的偏移，這種現(xiàn)象可能是研究技術(shù)手段不同所致。地球物理探測及地質(zhì)調(diào)查主要研究區(qū)域深部的大型構(gòu)造特征及演化，其空間上的斷裂位置為上斷點(diǎn)(切層線)在地表的垂向投影。而土壤氣體地球化學(xué)技術(shù)手段采集并分析地表土壤中的氣體，直接反映采樣點(diǎn)附近土壤脫氣強(qiáng)弱，受作為氣體運(yùn)移通道的深部斷裂及近地表淺層裂隙控制。因此，基于土壤氣體地球化學(xué)推測的斷裂位置在水平空間上表現(xiàn)為大致沿深部斷裂走向的帶狀分布。

李弘等(2017)的研究表明雄縣附近存在明顯磁力高值異常，且與區(qū)域重力異常結(jié)果高度吻合，指示雄縣附近可能存在高磁性巖體。區(qū)域石油勘探資料揭示牛東斷裂是一條貫穿了古近系(Tg)和新近系(T)的深大隱伏斷裂，且為多條走向一致的分支斷裂組合而成的斷裂體系(何登發(fā)等，2018)。本文觀測結(jié)果進(jìn)一步顯示，新區(qū)東部的牛東斷裂、牛東分支斷裂1和牛東分支斷裂2附近可能均發(fā)育多條分支隱伏斷裂，3條斷裂帶的寬度約為500～1 200 m。

4.2 雄安新區(qū)活動(dòng)斷裂帶的活動(dòng)性研討

對(duì)比中國大陸部分主要活動(dòng)斷裂帶，雄安新區(qū)具有較高的土壤氣體濃度特征，土壤氣體Rn、CO和Hg濃度最高值(83.50 kBq/m、11.66%和43.0 ng/m)均明顯高于首都圈地區(qū)18條主要活動(dòng)斷裂帶的35條剖面(45.00 kBq/m、2.18%和24.9 ng/m，王喜龍等，2017)。雄安新區(qū)土壤氣體Rn濃度最高值高于唐山老震區(qū)土壤氣體Rn濃度最高值(38.47 kBq/m，Li，2013)、延懷盆地土壤氣體Rn濃度最高值(57.81 kBq/m，李營等，2009)、薊縣斷層土壤氣體Rn濃度最高值(58.65 kBq/m，周志華等，2014)、夏墊斷裂土壤氣體Rn濃度最高值(63.38 kBq/m，韓曉昆等，2013)和海原斷裂土壤氣體Rn濃度最高值(38.30 kBq/m，周曉成等，2011)。以上對(duì)比分析初步顯示了雄安新區(qū)主要活動(dòng)斷裂的較強(qiáng)活動(dòng)性特征。

雄安新區(qū)土壤氣體濃度等值線空間展布已初步揭示了牛東斷裂、牛東分支斷裂1和牛東分支斷裂2的較強(qiáng)斷層活動(dòng)性，為進(jìn)一步研討這3條斷其不同段的斷層活動(dòng)性，本文布設(shè)了垂直推測斷裂的土壤氣體剖面，由于雄安新區(qū)建設(shè)工地較多，斷層氣體長剖面布設(shè)受到限制，導(dǎo)致各斷層氣體測線布線長度及測點(diǎn)數(shù)難以統(tǒng)一，且測線測點(diǎn)可能仍然主要分布于斷裂帶內(nèi)部。另外，除了各活動(dòng)斷裂帶Rn、CO和Hg濃度高值外，整個(gè)研究區(qū)土壤氣體Rn、CO和Hg濃度背景較為均一(圖4)，這可能與研究區(qū)范圍較小，且地層巖性較單一有關(guān)。鑒于以上情況，本文采用了斷層氣體濃度相對(duì)強(qiáng)度法(測線最高值與新區(qū)濃度平均值的比值)對(duì)牛東斷裂、牛東分支斷裂1和牛東分支斷裂2及其不同段的斷層活動(dòng)性進(jìn)行分析研究。

濃度相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果(表2)顯示，新區(qū)牛東分支斷裂1和牛東分支斷裂2的土壤氣體測線3～6的Rn和CO濃度相對(duì)強(qiáng)度較高，其中CO和Rn濃度相對(duì)強(qiáng)度最高值(1.40和4.16)分別出現(xiàn)在牛東分支斷裂2上的測線3和測線4上。雄安新區(qū)構(gòu)造地質(zhì)研究結(jié)果表明，新近紀(jì)以來新區(qū)大部分區(qū)域處于較為穩(wěn)定狀態(tài)，而其東南及東部鄰霸縣凹陷等地區(qū)具有較明顯的活動(dòng)性(何登發(fā)等，2018)；地震探測結(jié)果(圖5)發(fā)現(xiàn)位于新區(qū)西北角的牛東斷裂深部構(gòu)造穩(wěn)定，而其東南方向的分支斷裂活動(dòng)時(shí)間較新，且淺部次級(jí)斷裂的應(yīng)力集中程度較高(范玉璐等，2020)。

圖5 牛東斷裂附近Tg和T2底面構(gòu)造圖(據(jù)何登發(fā)等，2018)

圖6 雄安新區(qū)斷層土壤氣體濃度測線及相對(duì)強(qiáng)度

自有歷史記載以來，雄縣附近共發(fā)生3.0級(jí)以上地震5次，其中4次地震發(fā)生于新區(qū)東南角，且僅有的2次5.0級(jí)以上地震發(fā)生在新區(qū)東南(徐錫偉等，2016)。因此，雄安新區(qū)3條斷裂帶土壤氣體濃度相對(duì)強(qiáng)度空間分布特征，與區(qū)域構(gòu)造、地球物理和地震學(xué)的觀測研究成果共同表明，雄安新區(qū)斷裂活動(dòng)性由東南向西北方向遞減，即位于新區(qū)東南的牛東分支斷裂2>牛東分支斷裂1>新區(qū)西北的牛東斷裂(圖6)。而且，對(duì)比首都圈地區(qū)的19條活動(dòng)破裂帶，牛東分支斷裂1和牛東分支斷裂2的Rn濃度相對(duì)強(qiáng)度僅略低于唐山斷裂帶豐南段的Rn濃度相對(duì)強(qiáng)度(3.9)，而高于其它18條(Chen，2018)，這表明雄安新區(qū)的牛東分支斷裂1與牛東分支斷裂2可能為首都圈區(qū)域內(nèi)活動(dòng)性較高的斷裂帶，需要進(jìn)一步對(duì)其活動(dòng)性開展跟蹤研究。

對(duì)雄安新區(qū)牛東斷裂、牛東分支斷裂1和牛東分支斷裂2不同段的土壤氣體Rn、CO和Hg濃度相對(duì)強(qiáng)度對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，牛東分支斷裂1的測線5和測線6的土壤氣體Rn、CO和Hg濃度相對(duì)強(qiáng)度相似；雖然牛東分支斷裂2的測線3的土壤氣體CO濃度相對(duì)強(qiáng)度高于測線4，但測線4的土壤氣體Rn濃度相對(duì)強(qiáng)度高于測線3；牛東斷裂測線2的土壤氣體Rn、CO和Hg濃度相對(duì)強(qiáng)度均高于測線1，但差異較小，且2條測線土壤氣體濃度相對(duì)強(qiáng)度均不高(圖6)。因此，據(jù)本文觀測結(jié)果，新區(qū)3條斷裂帶不同段的斷層活動(dòng)性可能并無明顯差異。但是，受觀測點(diǎn)覆蓋空間范圍的局限，本文對(duì)3條斷裂不同段活動(dòng)性的對(duì)比研究結(jié)果并不能完全反映3條斷裂活動(dòng)性的分段特征，未來需進(jìn)一步擴(kuò)大土壤氣體地球化學(xué)觀測網(wǎng)的空間范圍，更客觀地揭示雄安新區(qū)主要活動(dòng)斷裂的活動(dòng)分段特征。

5 結(jié)論

本文采用土壤氣體野外流動(dòng)探測技術(shù)系統(tǒng)地調(diào)查分析了雄安新區(qū)土壤氣體地球化學(xué)特征，并基于觀測數(shù)據(jù)和已有研究成果開展了分析和研討，主要得到以下結(jié)論：

(1)通過高密度土壤氣體地球化學(xué)野外流動(dòng)觀測，獲取了雄安新區(qū)土壤氣體地球化學(xué)背景場，土壤氣體Rn、CO和Hg濃度范圍分別為0.98～83.50 kBq/m、0.23%～11.66%和1.0～43.0 ng/m，均值分別為12.52 kBq/m、2.83%和5.9 ng/m。

(2)雄安新區(qū)542個(gè)土壤氣體Rn、CO和Hg濃度測值Q-Q圖頻率統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，土壤氣體Rn和CO可能均存在3種主要來源，而Hg可能只存在2種主要來源。新區(qū)斷裂來源土壤氣體Rn、CO和Hg濃度高值呈串珠狀聚集于牛東斷裂、牛東分支斷裂1、牛東分支斷裂2、容城斷裂和徐水—大城斷裂沿線，表明該5條斷裂帶可能是新區(qū)的主要活動(dòng)斷裂帶，并根據(jù)氣體濃度高值優(yōu)勢(shì)方向及城市活斷層探測結(jié)果，進(jìn)一步勾畫了各斷裂帶的空間展布態(tài)勢(shì)。

(3)雄安新區(qū)6條土壤氣體測線的Rn、CO和Hg濃度曲線變化趨勢(shì)基本重合，且均呈多峰形態(tài)特征，可能是深部氣體經(jīng)由新區(qū)隱伏花狀構(gòu)造正斷層向上覆較厚沉積物發(fā)散式逸散所致。土壤氣體測線濃度相對(duì)強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果表明，新區(qū)主要活動(dòng)斷裂活動(dòng)性由東南向西北方向遞減。其中，位于新區(qū)東南的牛東分支斷裂2的活動(dòng)性最強(qiáng)，與首都圈地區(qū)18條活動(dòng)斷裂帶Rn濃度強(qiáng)度的對(duì)比分析揭示，雄安地區(qū)的牛東分支斷裂1與牛東分支斷裂2可能是首都圈區(qū)域內(nèi)活動(dòng)性較高的斷裂帶。

(4)受觀測點(diǎn)覆蓋空間范圍的局限，新區(qū)東部牛東斷裂、牛東分支斷裂1和牛東分支斷裂2不同段土壤氣體測線氣體濃度相對(duì)強(qiáng)度結(jié)果并無明顯差異，表明該區(qū)域內(nèi)各斷裂的活動(dòng)性分段性不強(qiáng)，但是并不能完全代表此3條斷裂帶活動(dòng)性的分段特征。