活性炭测氡法在活断层探测中的应用

郎文霞，刘鸿福

（太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原 030024）

活性炭测氡法在活断层探测中的应用

郎文霞，刘鸿福

（太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原 030024）

阐述了活性炭测氡法探测活断层的基本原理。根据活断层表现出的地球物理特征，采用活性炭测氡法对临汾市活断层进行探查，查明了活断层的分布位置，它与其它探测方法结果吻合，取得良好效果。勘探成果能为地球物理探测提供“目标靶”，并为城市合理规划提供依据。

活性炭；测氡法；活断层

国内外探测活断层位置的方法很多。其中的土壤氡射气（Rn）测量方法在国内外得到广泛应用。测氡方法很多，常用的有：活性炭测量、常规氡气测量、α径迹蚀刻测量、α杯（卡）测量、Po测量、α聚集器测量、热释光测量等[2]。本文采用活性炭测氡法。

1 研究区的地质背景

研究区位于临汾市，大地构造位于中国一级构造单元中朝准地台内，中朝准地台共10个二级构造单元,区域涉及其中的鄂尔多斯台拗、山西断隆、华北断拗、豫西断隆4个构造单元,研究区位于鄂尔多斯、台拗东缘山西断隆南部。

中生代的燕山运动后一直到新生代的古新世时期，区域范围处于整体抬升遭受剥蚀。新生代始新世起，渭河盆地、三门峡盆地开始断陷形成,与此同时洛阳、垣曲盆地也开始形成,而其它地区则继续抬升。中新世三门峡盆地相对隆起,运城盆地开始断陷沉降，济源盆地也在这时形成。上新世开始，临汾盆地、太原盆地开始断陷沉降，三门峡、运城盆地继续断陷沉降，汾渭断陷带至此贯通。洛阳和垣曲盆地自上新世起则由沉降转为隆起。区域其它地区仍处于隆起状态,华北平源地区则自晚第三纪起整体沉降,这种构造格局一直延续至今。研究区位于新生代以来一直断陷的汾渭断陷中段的临汾盆地。

2 活性炭测氡法探测活断层的基本原理

2.1 活性炭测氡法的基本原理

氡是一种无色、无味、无嗅的放射性惰性气体，一般不参加化学反应。从铀镭衰变系的衰变过程看出：氡既是铀系的子体，又是唯一呈气态的惰性气体，也是人们关注的子体；由于它能从地下深部迁移到地球表面，并把地层深处各种变化的信息显示出来，因此通过这一特点分析地下地质体的存在及分布情况。

活性炭是一种非极性吸附剂，而氡又是非极性单原子分子，所以活性炭能吸附氡，并表现出极强的吸附能力。活性炭测氡法是一种静态、累积测氡方法，其原理是将活性炭吸附器埋于地下一段时间后，取出吸附器，并将吸附器放入仪器（活性炭测氡仪），测量其氡的衰变子体放射出γ射线的强度，从而得到地下某处氡气浓度的高低。

2.2 活性炭测氡法探测活断层的理论依据

U、Ra、Rn富集在活断层中，形成氡源，该氡源放出Rn气将不断向上迁移，这时氡的迁移发生在上覆盖层中，所以上覆土壤层便成了氡异常形成的场地。氡在土壤层中的迁移大部分发生在潜水面以上，而活断层上覆土壤层厚度较浅，一般在10m～50m之间，也有大于100m的，故氡在上覆土壤层中的迁移方式为对流、扩散。因为氡的对流和扩散，所以能在活断层的上覆盖层中形成浓度不同的氡分布。具体分布情况为：氡浓度在断层面上分布最高，以断层面

3 工作实施

测线尽可能沿垂直于推测的活断层走向方向，并横跨活断层布设；根据探测场地的具体情况，确定测线长度以及平移测线位置。本次氡气测量共布置测线6条，点距10m，氡气测量点1567个。在每一个测点所在的位置挖一个深度为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学自行研发的TYHC-1活性炭测氡仪[3]中，测量氡及其子体辐射出的γ射线强度，然后对测氡原始数据进行校正与提取，并通过数据处理成图。

4 探测结果及分析

图1 1线氡值剖面图

图2 2线氡值剖面图

此选1测线和2测线说明探测结果，经数据校正和处理后，形成剖面图，见图1和图2。现分析如下：（1）活性炭测氡法1测线北北东向布置，全线长2990m，点距10m，共300个测点。由活性炭测氡剖面图1看出氡异常明显，其中196号～201号各测点氡值较高，明显高于周围其它测点，且波动较大，推断是由地下活断层引起。（2）活性炭测氡法2测线北北东向布置，全线长2800m，点距10m，共281个测点。由活性炭测氡法剖面图2看出，120号～124号氡值明显较高，其中点124号点氡值最高，异常明显，推断是由地下活断层引起。

5 结束语

本次利用活性炭测氡法对临汾市活断层进行实地探测和实测资料的处理及解释，探明了活断层的位置，它与其它探测方法探测结果对应性较好，得到了较好的效果；说明了活性炭测氡法探测活断层的合理可行性。活断层位置的确定，能为城市规划和抗震设防提供理论依据，尽可能地减轻城市遭遇地震的损失。

[1] 刘菁华，王祝文，刘树田，王晓丽.城市活动断裂带的土壤氡、汞气评价方法[J].吉林大学学报（地震科学版），2006（2）：295-297.

[2] 方方，贾文懿.杯法测氡原理及应用[J].物探与化探，1998，22(3):191.

[3] 张新军.基于单片机的活性炭测氡仪的研制[D].太原:太原理工大学，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为中心，向四周逐渐衰减，最终在活断层及附近形成断层上氡浓度相对较高，四周相对较低的氡浓度分布；而相对较高的即为氡浓度异常。由于活断层上覆盖层为第四纪地层或坡积层，成分相对简单，多为砂砾岩、砂岩和粘土，结构均匀，渗透性较好，孔隙度较大，为氡气提供了有利的迁移环境，而使氡气能顺利完成迁移，因此可以通过相关探测仪器在地表测得氡浓度的异常。

2011-09-15

郎文霞（1986—），女，山西晋城人，在读硕士研究生，研究方向：地球探测与信息技术。

徐树文