唐山断裂带土壤气地球化学特征分析

由于唐山断裂带土壤气地球化学研究成果相对较少，因此于2017—2018年分3期对唐山断裂带5条分支断裂土壤气浓度（包括Rn、Hg、CO₂）和通量（包括Rn、Hg）进行测量，利用土壤气浓度平均值+2倍均方差的方法确定每条断裂异常限。分析结果表明，唐山-古冶断裂和唐山断裂土壤气浓度及通量出现高值异常；2017—2018年M_L1.0以上地震多集中在唐山断裂和唐山-古冶断裂，与土壤气异常分布有较好的相关性；土壤气地球化学空间变化特征能反映断裂带的分段活动性。     

汤阴地堑南部土壤Rn空间分布特征

为分析汤阴地堑南部土壤Rn空间分布特征,揭示其与断裂构造、岩性及沉积层厚度之间的联系,本文采用网格化布点野外流动观测方法测定了该地区380个点的土壤Rn浓度,结果表明:汤阴地堑土壤Rn浓度介于3.09—78.54 kBq/m3,背景均值为27.22 kBq/m3,异常阈值下限为48.40 kBq/m3。在空间分布上,研究区西部（以第四系等厚线50 m为界）,受岩石单元和人类石料开采活动的影响,Rn浓度背景值高于东部。在西部高浓度背景影响下,Rn浓度高值异常点除沿汤西断裂带分布外,还沿断裂带外围呈斑块状分布,断裂带对气体释放的控制作用在一定程度上被掩盖。而东部地区,覆盖层较厚,Rn浓度背景值较低,部分高值异常点主要沿汤中和汤东断裂带分布,显示出构造对气体迁移的控制作用;另一部分高值异常点与第四系等厚线近似平行,呈条带分布,推测新乡—卫辉间存在一条规模较大的隐伏断裂。此外,研究区主要断裂带的Rn异常衬度表现为汤东断裂带高于汤西和汤中断裂带。结合研究区地质背景和深部孕震环境认为,该Rn异常衬度表现是汤阴地堑南部构造活动背景的反映。因此,研究区土壤Rn浓度空间分布主要受断裂构造、岩性、沉积层厚度以及人类活动的影响,气体异常衬度主要受汤阴地堑南部构造活动背景的控制。土壤Rn浓度能够有效地用于汤东活动断裂带的构造活动监测,而对位于隆起区与沉降区的过渡地带、断裂局部出露于地表,且受人类活动影响较大的汤西断裂带则需充分考虑环境背景的影响。      

汤东活动断裂带气体地球化学特征

本文采用野外多期跨断层流动观测测定了汤东活动断裂带H₂,Rn和CO₂的分布特征,以此分析了该断裂带的气体地球化学特征及其活动背景,从而揭示了气体地球化学特征与构造之间的联系。分析结果显示:不同测量期次的H₂,Rn和CO₂浓度存在显著差异,其中张河村测线的各期次测量结果中6月份各组分气体浓度均显著高于其它期次,而邢李庄测线的测量结果中1月份各组分气体浓度均显著高于其它期次;各测量期次的各气体组分分布曲线特征相似,高值异常点的重现性较好。张河村测线多期测量的H₂和Rn浓度背景值分别为（8.93±3.92）×10?6和（17.38±4.28） kBq/m3,在测线西部距汤东主断裂135 m和230 m处H₂与Rn同步出现高值异常;邢李庄测线H₂和Rn的背景值分别为（41.20±16.64）×10?6和（29.00±8.28） kBq/m3,H₂与Rn在测线西部距汤东主断裂60 m处同步出现异常。两测线的气体浓度高值异常部位与地球物理、跨断层联合钻孔详勘结果之间存在较好的对应关系,由此可推断观测气体浓度能够敏感地指示断裂带位置,而且H₂和Rn浓度是汤东断裂带气体地球化学观测的关键指标。      

基于土壤气体地球化学的雄安新区活动断裂空间展布及活动性探讨

通过密集测点和跨断裂测线土壤气体地球化学野外流动观测,获取了雄安新区土壤气体Rn、CO₂和Hg浓度的区域背景场资料及跨断裂剖面分布特征。结合Q-Q图频率统计法和Kriging插值对雄安新区土壤气体地球化学背景进行综合分析发现,雄安新区断裂来源土壤气体Rn、CO₂和Hg的浓度高值呈串珠状聚集于牛东断裂、牛东分支断裂1、牛东分支断裂2、容城断裂和徐水—大城断裂沿线,表明这5条断裂可能是研究区较为活动的断裂带,根据气体浓度高值优势方向及城市活断层探测结果,进一步限定了各断裂的空间展布态势。各活动断裂不同段气体浓度相对强度的计算结果显示,新区断裂活动性由东南向西北方向递减,牛东分支断裂2的活动性最强,其Rn浓度相对强度高于首都圈地区的18条主要活动断裂。由于观测范围的局限性,各活动断裂不同段土壤气体浓度相对强度并无明显差异。     

江苏郯庐断裂带断层气测量与地球化学特征

对郯庐断裂带江苏段断层气体CO_2、Rn以及Hg浓度进行测量,选择在重岗、晓店、桥北和何庄四个跨断层测点。确定了各剖面上断层气体的地球化学特征的背景值和异常下限值,然后计算出郯庐断裂带江苏段的断层气异常衬度值数据结果。断层气体的浓度值异常主要集中分布在断裂带内及附近,活动断裂带地震活动性和断层气体的浓度值异常有很好的一致性。     

郯庐断裂带山东段土壤气体地球化学特征

断裂带土壤气浓度测量是活动断裂地震危险性评价的重要手段之一。根据郯庐断裂带山东段安丘—莒县断裂和黄线弧形断裂断层土壤气中Rn、CO2和Hg的浓度,探讨断层气体地球化学特征。测量结果表明:安丘—莒县断裂Rn、CO2和Hg的浓度异常明显,且Rn和CO2的浓度异常具有较好的相关性。郯庐断裂带山东段沂沭断裂土壤气中,Rn和CO2浓度异常沿断裂由南向北变小,二者浓度异常与断裂活动性有一定关系。     

阳原盆地北缘断裂带中段土壤气体地球化学特征与断裂活动性

有研究认为1989年和1991年阳原盆地西侧冀晋交界附近发生的2次中强地震震群导致盆地东侧应力随之调整,意味着阳原盆地开启了新的地震活跃周期。盆地东侧地震活动主要集中在盆地北缘断裂附近,其中段大蟒沟至台家庄为该北缘断裂最活动段,该断裂带的最新活动情况对于震情形势分析具有重要意义。本研究在河北阳原盆地北缘断裂带中段的大蟒沟、姚家庄、南口村、台家庄布设了4条测线开展2期Rn、CO₂及Hg浓度测量,在南口村、台家庄剖面开展一期土壤化学成分分析,以研究该盆地北缘断裂带中段土壤气体地球化学特征空间差异及其与断裂活动的关系。结果表明:气体浓度高值点分布在断层陡坎、破碎带上,利用断层气在该区域探测隐伏断裂的浅层位置具有可行性;南口村剖面土壤气体释放强度相对高于其他剖面,这种浓度空间分布差异性可能是由于地质构造结构与断裂活动性引起的断裂破碎程度不同所致;土壤中总汞(THg)含量与气体浓度空间分布上具有一定吻合性,基于土壤中总有机碳(TOC)能够吸附Hg元素的特征,THg浓度分布特征能反映一段时间内断层活动状态;结合断裂带周边定点前兆连续观测数据及地震活动性分析认为,该断裂目前活动水平相对较弱。     

瑞昌—武宁活动断裂带土壤气地球化学特征

对瑞昌—武宁断裂带瑞昌段进行了跨断层气体地球化学流动测量,测定了断裂带土壤气Rn和CO₂浓度,分析了该断裂带的气体地球化学特征,结合赣南地区b值讨论了断裂带气体分布特征与构造活动性的可能关系。结果显示：桂林桥、伍家畈土壤气Rn和CO₂浓度均表现出强正相关特征,说明断裂带Rn是基于CO₂载气运移至地表浅层。Rn和CO₂浓度峰值均出现在断裂带附近,桂林桥测线中部土壤气浓度明显高于两端,而伍家畈测线中部与两端浓度平均值相对接近,这种浓度空间释放特征的差异可能主要是震后断裂带愈合程度不一所致。两条测线土壤气Rn浓度水平较高,b值扫描发现研究区应力呈增强趋势,表明断裂带活动性较强,可能意示土壤气Rn浓度与断裂带的活动性有着密切的联系。     

六盘山东麓断裂带逸出气氡浓度特征分析

在六盘山东麓断裂带布设8条测量剖面,现场测量了土壤气Rn浓度及通量,来讨论六盘山东麓断裂带逸出气氡浓度特征及其与构造活动性间关系。测量结果表明:8个测区测量的气Rn浓度平均值在23.88~66.34kBq间,通量在2 194~14 091Bqm-3s-1间。断裂带土壤气Rn浓度平均值在空间分布上,自北向南逐渐增大,由44.61kBq升高至66.34kBq,到断裂带南段西贤村、刘店村两个剖面Rn浓度平均值减小,这可能是由空间上断裂活动性差异引起的。     

郯庐断裂带江苏段断层气氡地球化学特征研究

为讨论郯庐断裂带江苏段断层气体氡的地球化学特征,在重岗、晓店、桥北和何庄4个地点跨断层测量了断层气氡浓度。测量结果表明:郯庐断裂带江苏段上断层气氡浓度异常衬度为2.05~5.73,且其浓度异常主要集中分布在断裂带内及附近,这与活动断裂带地震活动性有很好的一致性。     

河南省汤阴地堑南部土壤H2浓度及其与构造关系

采用网格化布点野外流动观测的方法测量了汤阴地堑南部380个点的土壤 H₂ 浓度,分析其空间分布特征及其与构造的关系,并进一步揭示出气体地球化学特征与区域地质构造背景间的联系. 研究结果表明,汤阴地堑南部土壤 H₂ 浓度介于(0．26~175．50)×10^-6,背景均值为(17．25±11．19)×10^-6,异常阈值下限为57．30×10^-6.在空间上,土壤 H₂ 呈现出西低东高的分布特征,受覆盖层厚度和地表沉积特征的影响,低于背景值的测点主要分布于研究区西部.高值异常测点主要集中在研究区东部并沿汤中、汤东断裂带分布,H₂ 浓度等值线高值中心点连线与断裂带走向基本一致,汤西断裂带虽没出现高值异常,但 H₂ 浓度相对高值仍然在断裂带及邻近区域,反映出构造对 H₂ 释放的控制作用.同时,土壤 H₂ 等值线空间分布也显示,在研究区存在一条北东-南西向的 H₂ 浓度高值异常条带,推测存在一条规模较大的隐伏断裂.研究区主要断裂带 H₂ 浓度表现为汤西断裂带显著低于汤中、汤东断裂带,而异常衬度表现为汤西断裂带、汤中断裂带小于汤东断裂带.结合研究区地球物理探测资料分析认为 H₂ 浓度及异常衬度是构造活动背景的反映,部分深部来源的 H₂ 通过深大断裂及有利的深浅构造组合向地表扩散迁移,在地壳浅部与浅源 H₂ 混合,并在断裂带上覆土壤层形成浓度高值异常条带.需进一步开展 H₂ 在汤阴地堑南部构造活动监测中的应用探索.同时也需要对研究区由北东-南西向 H₂ 浓度异常条带而推测出的隐伏断裂开展进一步深入研究.     

CORRELATION BETWEEN GAS GEOCHEMICAL EMISSION AND FAULT ACTIVITY OF THE YUXIAN-GUANGLING AND KOUQUAN FAULTS

Soil gas emission is closely related to tectonic and seismic activity and has been widely used to track active faults and monitor seismicity in the upper crust. Because active fault plays an important role as the channel of the earth's deep gas upward migration due to its high permeability and porosity, the geochemical characteristics of soil gas in fault zone is a good indicator of tectonic fracture and activity. In order to study the soil gas geochemical emission intensities and its correlation to fault activity, fluxes of Rn, Hg and CO₂ in soil gas and the ground resistivity were surveyed across the Yuxian-Guangling Fault and Kouquan Fault which are both Quaternary active faults in the border area of Shanxi Province, Hebei Province and Inner Mongolia Autonomous Region. In 2017, soil gas fluxes were measured in 2 profiles consisting of 10 and 9 wells of depth of 3.0m across the fault scarps in Yuxian-Guangling Fault and Kouquan Fault, respectively. Resistivity tomography sections were attained by ground resistivity survey with electrode spacing of 5.0m along the profiles of soil gas measurement. The gas geochemical data show that there exist two abnormal flux peaks across the Yuxian-Guangling Fault and one in the Kouquan Fault. The high density resistivity measurement shows that fault breccia and fractured rocks zones are developed under the measured faults, where higher values of soil gas flux are also observed. Fractures with high gas permeability in the strata favor the transfer and migration upward of soil gases, which results in the anomalies of gas flux value. In addition, the anomalies of gas flux values are spatially identical with the occurrence of the fault scarps. The soil gas degassing rate of Yuxian-Guangling Fault is higher than that of Kouquan Fault. The research results of high density electrical prospecting and previous tectonic activity show that low-resistance bodies are more developed and the fault activity is stronger with higher slip rate, which leads to the more intense emission of soil gas in Yuxian-Guangling Fault. The conclusions can be made that soil gas geochemical characteristics and degassing rate in fault zone is closely correlated to the tectonic activity and fracture degree. Combination of geochemical and geophysical methods is an efficient way for the monitoring and study of fault activity to estimate the possible earthquake hazards.     

沂沭断裂带内部的差异活动及其成因分析

郯庐断裂带在山东境内被称为沂沭断裂带的部分是其新构造活动最为强烈的一段.许多学者对沂沭断裂带做过大量研究工作,指出沂沭带活动存在差异性,但较少关于差异活动的原因分析.本文在前人研究工作基础上,较为深入地分析了沂沭带5条断裂的主要活动规律及其特点,对沂沭带进行了新的分段,并归纳了沂沭带不同断裂之间、同一断裂不同段落之间的活动差异及其差异的基本特征.在此基础上,从地貌、断裂结构、断裂空间组合、现代运动、深部构造环境等几个方面,分析阐述了造成沂沭带差异活动的可能原因,为更深入地研究沂沭带提供了新鲜的启示和思路.     

华北地区震前断层异常活动方式

分析了华北地区跨断层形变资料, 研究了唐山、 大同及张北地震前断层异常活动方式。 结果表明, 震前存在显著的断层异常活动; 断层异常活动方式具有构造控制特征,并与孕震机理有关; 地震孕育过程中有可能出现多次应力集中; 从断层不可逆异常活动地区的分布推测, 唐山地震缓解了延怀地区的地震危险性, 大同地震缓解了紫荆关-狼山断层一线的地震危险性; 张北地震断层异常活动呈松弛变化, 首都圈及邻近地区地震活动将趋于缓解。     

唐山地震区地壳结构和构造:深地震反射剖面结果

1976年7月28日,在唐山地区发生了7.8级大地震.为了研究该区的地壳结构和断裂的深浅构造关系,2009年,我们在唐山市南部的丰南地区,跨唐山断裂带完成了1条道间距40m、炮间距200m、50次覆盖的深地震反射探测剖面.结果表明:研究区的地壳厚度为32 ～ 34km,莫霍面自东向西逐渐加深,在丰南县和宣庄镇之间,中-...     

渤海海域主要新构造活动断裂带

渤海位于渤海湾盆地的东部,是我国华北地区新构造活动最强烈的地区之一,盆地内的沉积盖层(N-Q)中断裂极为发育。许多研究者从不同角度对渤海新构造进行过研究,但认识不一。笔者基于以往的工作,对该区新构造作了较深入的分析,确定渤海新构造运动起始于中新世晚期(12~10Ma BP)。从三维空间分析盖层断裂,并按其与盆地基底断裂的成因关系,将新构造活动的断裂分为继续活动断裂和新生断裂,并划分出3条主要的新构造活动断裂带:北东(偏北)向营口-潍坊断裂带北段是继续活动构造带,右旋逆平移活动,活动性弱;北西西向北京-蓬莱断裂带亦为继续活动构造带,左旋正平移活动,活动性较强;北东向庙西北-黄河口断裂带为新生构造带,右旋平移活动,活动性强。后两者组成一对以庙西北-黄河口断裂带为主的偏共轭活动构造带,该区域地震活动与之关系密切。最后探讨了渤海地区新构造期北东东-南西西至近东西向水平挤压的构造应力场及其与新构造活动断裂带发育的关系。提出新构造应力场与古近纪盆地裂陷阶段的应力场截然不同,新构造为地壳共轭剪切破裂系统,古近纪盆地构造是发育于地壳上部的伸展构造系统,这是两期不同体制的构造系统。     

沂沭断裂带重力场及地壳结构特征

沂沭断裂带为郯庐断裂带山东段,新构造运动显著,是华北地区的强震活动带之一。文中收集了该地区的布格重力数据,利用小波多尺度分析方法对重力场进行有效分离,研究区域地壳结构特征及断裂空间展布,并应用Parker变密度模型对区域莫霍面进行反演分析,得到以下几点结论:1)重力区域场显示,沂沭断裂带形成了NNE走向的大型重力梯度带,分隔了鲁西、鲁东地块,成为区域内重要的地球物理分界线。2)重力局部场显示,中上地壳结构复杂,沂沭带内部呈现两堑一垒的重力异常格局,5条主干断裂形成线性梯度带分布于东、西地堑内,鲁西块体的多条NW向活动断裂交切于沂沭断裂带,多数断裂只交切于西地堑,而蒙山山前断裂和苍尼断裂横穿沂沭断裂带;下地壳结构相对简单,发生明显的褶曲构造,表现出大规模高、低密度异常相间排列的典型特征。3)区域莫霍面形态东高西低,沂沭断裂带形成了莫霍面陡变带,造成了东西分异格局,潍坊东—莒县—临沂一线出现莫霍面上隆区,具有强震发生的深部孕震环境。4)区域内地震多发于高、低重力异常转化带之间,特别是活动断裂对应的重力梯度条带之上,地震的发生与断裂活动有着密切的关系,沂沭断裂带地震活动性最强,且东地堑强于西地堑。     

祁连山断裂带中东段断层土壤气氡浓度强度时空分布特征及其地震危险性分析

基于祁连山断裂带中东段9个观测点2016—2021年的土壤气体氡浓度观测数据,深入分析其浓度强度时空分布特征。同时结合历史大震背景、现今地震活动与断裂带滑动速率的对比分析,从地球化学的角度对祁连山断裂带中东段进行地震危险区段判定。研究表明：祁连山断裂中东段土壤气体氡浓度强度的空间分布特征为东强西弱,其时间序列变化特征总体呈下降趋势;断层土壤气氡浓度强度的空间分布特征、历史及现今地震活动和断裂滑动速率具有较好的耦合性。研究结论可以提供研究区深部地下流体活动的证据,对进一步研究追踪未来可能发生地震的断层和活动段具有重要意义。     

唐山断裂带南西段和北东段土壤气Rn和CO2浓度特征

本文通过测量唐山断裂带南西段王兰庄和北东段巍峰山的土壤气Rn和CO₂浓度, 探讨了Rn和CO₂浓度的空间分布特征及其与断裂活动的关系。 测量结果显示, 王兰庄剖面和巍峰山剖面土壤气Rn浓度范围分别为691~57 671 Bq/m³和471~32 739 Bq/m³, CO₂浓度范围分别为0.17%~7.21%和0.08%~1.71%。 两个剖面Rn和CO₂浓度均高于区域背景值, 这与唐山断裂带断层的开放状态有关。 Rn和CO₂释放强度(K_Q)在王兰庄剖面分别为2.90和4.04, 在巍峰山剖面释放强度分别为0.90和0.99。 王兰庄剖面测线中部土壤气浓度明显高于两端, 而巍峰山剖面测线中部与两端浓度平均值相近, 这种浓度空间分布特征的差异主要是断层破碎程度不同所致。 巍峰山剖面土壤气Rn浓度水平较高, 地球物理学研究发现此区域应力值高, 断层活动性较强, 表明土壤气Rn浓度与断层活动性有着密切的关系。