综合运用地球物理和土壤气剖面识别活动断层： 以西班牙东北部比利牛斯山脉的阿梅尔(Amer)断层为例(Ⅱ)*

M Zarroca， R Linares， J Bach， C Roqué，

V Moreno3)， Ll Font3)， C Baixeras3)



综合运用地球物理和土壤气剖面识别活动断层： 以西班牙东北部比利牛斯山脉的阿梅尔(Amer)断层为例(Ⅱ)*

M Zarroca1)， R Linares1)， J Bach1)， C Roqué2)，

V Moreno3)， Ll Font3)， C Baixeras3)

1) Grupo de Geodinámica Externa e Hidrogeología， Dpto. de Geología， Edicio Cc，

Universitat Autònoma de Barcelona， 08193 Bellaterra， Barcelona， Spain

2) Geodinámica Externa， Dpto. Ciencias Ambientales， Universitat de Girona，

17071 Girona， Spain

3) Grupo de Física de las Radiaciones， Dpto. de Física. Edicio Cc， Universitat

Autònoma de Barcelona， 08193 Bellaterra， Barcelona， Spain

3地球物理调查和土壤气检测： 设备和方法

以与Amer断层近期活动相关的地貌和水文地质指标为基础， 我们选择了两个站点开展地球物理和土壤气剖面探查(图2)。 测量断面用我们工作的地点来命名： Pla de la Font d’en Fàbregues剖面(图4)和El Mont剖面(图5)。 选择的第1个剖面是因为Amer区域内很多富含CO2的喷泉出现在其周围， 而选择的第2个剖面是因为在第四纪沉积物表面存在大量陡坎。 两个区域均用Sprinter 100电子水准仪做了详细的地形断面分析。

3.1电阻率层析成像和地震波折射

在有些区域， 需要通过地震折射线补充电阻率层析成像(electrical resistivity tomography， ERT)资料(图6)。 用钻井的地层学资料和钻井、 喷泉的地下水化学分析来补充这些间接数据(表2)。

地电数据由Lund成像系统获得， 这个系统由四通道电阻仪Terrameter SAS4000(ABEM)和ES10-64e电极组成。 运用Wenner-Schlumberger阵列组成固定间距是5 m的钢化电极， 这样探测的最大深度可接近55 m。应用Wenner阵列获得的测量值会产生高电位差读数。 但是， 与电极间距(现在和潜在的电极之间AM=MN=NB)相关的约束表明， 在最浅区域数据点密度较低。 与Schlumberger结构的结合大大改善了这种阵列方式， 由于在可能的电极布置上少了限制， 因此， 可以在最接近地表区域获得足够的点密度。 鉴于本地区水平和竖直的地质结构以及嘈杂的城市环境， 选用Wenner-Schlumberger阵列来收集数据。 这种方法能够获得包含水平和竖直方向的中等分辨率的、 更好渗透深度的和比偶极子-偶极子阵列更高信号强度的数据， 结果会有更高的信噪比[39]。 另一方面， 在本研究中二维调查方法是最合适的， 因为区域内预期的地质结构是细长型的， 在数据上没有期望获得三维地质的影响。

图4Pla de la Font d’en Fàbregues剖面地球物理和土壤气测量剖面位置(ERT-1和土壤气剖面-1)。 地形条件不允许穿越与三角面相关的断层区域， 黄色线表示地震波测线， a是直接爆破点

图5El Mont剖面地球物理和土壤气测量剖面位置(ERT-2和土壤气剖面-2)。 有非常多的陡坎， 地形分析可以识别出哪些是构造活动形成的哪些是人为活动形成的。 数字表示ERT剖面上陡坎的位置(图9)， 地震波测线如图4所示

电流注入的时间历程与持续时间为2 s的交变极性(3个周期)的厢车功能一致。 地下电极间的电耦合通过在每个电极边缘增加溶解盐水来减少电极和大地间的接触电阻。

(a) 电阻率层析成像(ERT)， 采用Wenner-Schlumberger电极结构“向上”滚动前进。 这个结构由

对齐的16个位置卷(R1-R4)组成， 总共记录了817个测量点(绿色)。 附加卷(C5)增加了

298个新的测量点(蓝色)。 阴影表示地震波测量中的部分土壤。 (b) 地震折射波的传播，

1～12是检波器的位置， a， d， c是爆破点

图6已部署的地球物理测线

表2 　喷泉和钻井中地下水样品的水化学分析(图2)

2010年4月29日和30日进行了样品采集和潜水水位测量

应用RES2DINV软件包可以将视电阻率数据转变成探测区地下“真实”的电阻率分布。 反演程序以使用准牛顿(quasi-Newton)优化技术的平滑约束最小二乘法反演为基础来实现[40]。 开始做模型时， 我们用恒定的电阻率分布来代替相应区域的平均视电阻率值。 然后使用最优化方法调整二维电阻率模型， 尽量不断地减少视电阻率计算值和观测值之间的差。 均方根(root mean square， RMS)误差可以衡量这种差异， 并且能表明最终结果的可靠性。 对于收集到的两个剖面资料， 使用误差范围在3.4%～4.5%的均方根进行5次迭代后， 测量值和计算值会会聚。 为了减少地面附近大电阻率变化引起的畸变， 采用了单元格宽度是单位电极间距一半的反演模型。

选作地形建模的是具有中等阻尼弯曲的弯曲有限元网络[41]。 但是， Schwarz-Christoffel变换方法[41-42]可以测试场区当前曲率是否大到足够扰乱转换ERT图像， 因为Pla de la Font d’en Fàbregues剖面的地形曲率幅度与最深模型层的深度相似。 结果表明， 两种方法无显著差异。

对于剖面迹线， 由于地形条件的约束勉强可以设计成一条直线， 这样的话， 可能就会制约反演模型的电阻率。结果是， 模拟电阻率相对于真实的电阻率会略有下降， 地电模型边界也会有一些位移。 然而， El Mont剖面资料可以通过几个技术得到， 该剖面由3个叠加段组成， 可以最大限度地减少反演模型的偏差。 此外， 野外工作和航空摄影解析可以确认两个剖面(Pla de la Font d’en Fàbregues和El Mont)关键地电特征的位置。

为了补充地电研究， 在ERT研究区域还收集了地震折射数据。 地震折射剖面是一种经典的地球物理技术， 经常用于研究地表沉积物， 也用于研究不同单元间的几何联系[43-44]。

使用EG&G Geometrics生产的12道Geometrics ES-1225地震仪、 10 Hz地震检波器和能量源可以获得8个P波传播折射数据。 使用的检波器间距为5 m。 除第1个和最后1个检波器外， 从第1个到最后1个爆破点间距为2.5 m。 每个传播路径使用了5个爆破点。 这些爆破点足以分辨出浅层的性质。 利用电缆长度和不整合表层沉积物产生显著能量的能力将最大偏差限定在55 m(图6b)。 然后， 使用迭代反演折射分析软件包(SIPT2)对地震波数据进行模拟来首先解决延误时间方法， 然后再通过射线追踪来解决迭代修正[45]。

3.2土壤气测量

考虑到在活动构造带没有一个标准化的流程来测量土壤气， 因而我们使用了最常用的方法[14, 46]。 根据地貌环境(图2、 图4和图5)及研究尺度， 对每个选定剖面， 进行了多达16个采样站的研究， 这意味着在每20～30 m平均会有一个测量点。 为了验证结果， 对有异常记录的点重新测量。

(a) 设置测量土壤氡和钍的AlphaGuard监测器(AlphaGuard PQ2000 PRO (AG)氡监测器)；

(b) 记录土壤中CO2流量的系统(土壤气探头、 α-泵(AP)(德国的Genitron)和便携式

非色散红外(Non-Dispersive Infra-Red， NDIR) 分光光度计 (PP Systems，

UK， mod. EGM4)。 作者正在记录不同深度的CO2流量

图7土壤气测量方法示意图

3.2.1测量土壤中的氡和钍

利用由AlphaGuard PQ 2000 PRO(AG)测氡仪， 土壤气取样管和α-泵(AP)(德国Genitron)组成(图7a)的测量装置来分析土壤气中的氡浓度。AlphaGuard测氡仪基于活动体积为0.56 dm3的脉冲电离室(α-光谱)。 土壤气以1 dm3/min的流速被抽入AlphaGuard。 当放置在AlphaGuard出口的塑料袋(体积为1dm3)完全充满时停止抽气。 直到测量结束， 探测器的流入和流出阀保持关闭。 氡(222Rn)和钍(220Rn)活性浓度在大概15 min的测试周期内每1 min记录一次。 3 min(～3个220Rn半衰期)后， 浓度值变稳定， 因为钍的影响可以忽略， 因而这些稳定值的平均值就可以作为土壤气中氡的浓度值。 从初始浓度峰值中减去氡的浓度就可以计算出钍的浓度。 2010年5月7日沿El Mont剖面、 2010年6月8日沿Pla de la Font d’en Fàbregues剖面、 2010年6月17日在Esquerda de I’Infern、 2010年6月22日在Font Pudosa喷泉分别进行了点测量。

3.2.1土壤CO2测量

应用累积室法测量弥散的CO2流量， 测量包括底端开口并放置于地面的圆柱室内的CO2浓度的增长速率。 这个室内部有一个风扇来充分混合气体并与便携式非色散红外(Non-Dispersive Infra-Red， NDIR) 分光光度计 (PP Systems， UK， mod. EGM4)(图7b)连接。 初始测量期间， CO2浓度变化与其流量成比例， 单位为g/m2d。 这是一个绝对方法， 不需要与土壤物理特征相关的修正。 2010年6月17日沿El Mont剖面和Esquerda de I’Infern， 2010年6月22日沿Pla de la Font d’en Fàbregues剖面和在Font Pudosa喷泉进行了土壤中CO2流量的测量。

4结果和解释

4.1地球物理调查

图8和图9给出了地球物理结果及其解释。 地电图像的解释基于本研究获得的本地信息： ①地貌和地质； ②地震波； ③水文地质和总体概念资料； ④在断层模型上进行ERT研究所获得的合成电阻率模型[47]； ⑤与Amer断层相似区域进行的其他研究[6, 9, 8]。

图8和图9给出了研究剖面上最重要的地貌、 地震和水文地质特征。 值得注意的是， 深源的含气地下水矿化度较低(表2)。 整个区域的异常现象可以用本区浅层地下水和区域流体的混合来解释[48]。 在ERT地球物理看来， 这种特殊的水文地质动力意味着可变的地球化学条件， 因此， 时间可变电阻率记录取决于本地的补给量。

4.1.1Pla de la Font d’en Fàbregues剖面

通过与其痕迹相关的三角面可以识别出区域的主断层(图4)。 尽管与测量剖面西侧终点只有几米的距离， 也不可能与主断层面相交(图8)。 尽管如此， 地电图像表明前第四纪基底有一个向西的倾斜， 这可能与主断层的正常运动有关。 这样的解释与对偶性次级断裂相符。

断层张开系统说明古生代变质沉积岩与下新生代沉积岩的联系是次要的。 与痕迹相关的主要因素有： ①沿地表痕迹的地形线性脊； ②上盘有凹陷区； ③在深处， 电接触面向西倾斜， 不能确认运动行为与正断层还是与逆断层有关。

从剖面测量资料中可以推断出， 地表形态和深部构造过程之间具有清晰的相关关系。 地表主要是10～12 m厚的冲积物， 表明楔形几何结构充填在半地堑结构中。

沿主断层区域有深部向上的地下水流动。 与地表温泉同时发生。 潜水水位比Bru-gent河底部浅， 但是比有几个抽水钻井的断裂带深。 水流向西说明抽取地下水正在形成一个漏斗区。 电阻率剖面表明有一个低电阻率边界， 这可能描绘了地下水水位。 边界与东北部低电阻率层顶部分离， 向南西方向略微凸出， 东北部的低电阻率层与77.5 m处的低电阻率体相连(图8a)。

(a) 根据电极间距5 m、 迭代5次和RMS误差4.5%获得的电阻率剖面。 数字表示电异常示例： 1表示

地下水流断裂区， 2表示有限地下水流断裂区， 3表示钻井。 (b) 沿着剖面的地质、 地形和水文地质

数据(也见图2和图4)。 用虚线合成的地震折射结果表示主要折射面和平均速度(m/s)。 水的

电导率从附近钻井和富CO2的喷泉中获得。 (c) 剖面的初步解释显示出主要的地电单元。

画有红斜线的基底断层区富集深的地下水流和/或表现出强的电异质性。 连续线标志着

不同的相和沉积单元。 虚线代表第四纪沉积物的内部结构。 Q1是冲积扇， Q2是

阶地2， P是古生代岩石， T是新生代陆相沉积岩。 潜水水位的几何结构以

蓝点线表示， 它是泵井中诱发的漏斗区的结果

图8Pla de la Font d’en Fàbregues电阻率剖面(ERT-1， 位置如图4所示)

地震折射调查可以得出3个主要的地震层： ①上层， 在整个剖面上都是连续的， 地震波速为260～290 m/s且与崩积物/冲积物最上部被人类活动强烈破坏的那部分一致； ②中间层， 在西南区， 地震波速约为760 m/s， 与高度改变的下伏基岩的崩积物一致； ③下层， 地震波速在西南区约为3500 m/s， 与其片岩一致， 在东北区约为2200 m/s， 与其泥屑岩和砂岩一致。 在地震波速1400 m/s处识别出折射面， 上层和下层之间的地震层可以解释成地下水位折射或者是泥屑岩和砂岩最上部的风化。

(a) 根据电极间距5 m、 迭代5次且RMS误差3.4%获得的电阻率剖面。 数字表示电异常示例： 1是断裂区，

2是裂缝， 3是断层陡坎。 (b) 剖面上的地质、 地形和水文地质数据(也见图2和图5)。 用虚线合成的

地震折射结果表示主要折射面和平均速度(m/s)。 水的电导率与钻井中的一致。 (c) 剖面的初步解释

显示出主要的地电单元。 画有红斜线的基底断层区富集深的地下水流和/或表现出强的电异质性。

连续线标志着不同的相和沉积单元。 虚线代表第四纪沉积物的内部结构。 Q1是冲积扇，

Q2是阶地2， P是古生代岩石， T是新生代陆相沉积岩。 2， 3， 5和6

是陡坎， 并有与之对应的深度偏移量

图9El Mont电阻率剖面(ERT-2， 位置如图5所示)

4.1.2El Mont剖面

沿此剖面也出现了近期的构造变形。 像Pla de la Font d’en Fàbregues剖面， 主要断层影响了古生代变质沉积岩。 剖面资料揭示断层面附近有一个低的半地堑型区域， 被第四纪沉积物充填， 也可追踪到一些对称的次级断层(图9)。 地电图像可以区分出由构造形成的陡坎和由人类活动形成的陡坎(图5)。 第四纪沉积物厚度达22 m， 表明此处的沉降率比Pla de la Font d’en Fàbregues剖面高。 关于地下水流形式， 电阻率数据表明， 此处比Pla de la Font d’en Fàbregues剖面存在更大的不确定性。 另一方面， 在北北东区域仅有钻井记录可利用。 并且， 地电图像还表明， 地下水位是不规则的， 从东到西也不连续。 只有在Brugent河冲积沉积物中才检测到第四纪沉积物中的地下水位。

地震折射模型可以简化为两个主要的地震层： ①与崩积物一致的速度在450～750 m/s的上层； ② 与基岩片岩一致的波速在2500～3400 m/s的下层。

4.2土壤气

表3是土壤气采样点坐标、 测试日期及其结果。

4.2.1Pla de la Font d’en Fàbregues剖面

图10a给出了沿着横截面的土壤中222Rn和220Rn的浓度以及CO2流量的分布。

以前用Clipperton探测仪和LR115测氡仪对本区域土壤氡浓度进行过测量[20]。 结果表明， 土壤氡水平明显受季节影响变化， 夏季比冬季高出14倍。 我们用AlphaGuard检测仪得到的值也有相似的模式， 范围为0.4～31.5 kBq/m3。

根据土壤氡值分布， 剖面上构造活动最活跃的部分在中心， 但这与主断层位置及其相关的三角面不一致。 此外， 相比之下， 主断层周围氡值却很低。

土壤CO2流量值沿剖面也有明显的变化， 范围为27～267 g/m2d(标准差为σ=70 g/m2d)。 在剖面中心检测到了最高值。 但是， 土壤氡含量和CO2流量之间并没有一个明显且具体的空间相关性， 这种不规则行为可能有两方面原因， 即气体分散在上覆断层的高渗透性土壤中和附近地下水井中水的移动； 此外， 尽管由于当地水抽取使气体分散和畸变， 氡和CO2值的分布范围还是相当高的， 这表示内生气体从深部断裂流出。

剖面上钍与氡表现出相似的趋势。 但是， 必须指出的是， 钍的最低值是在离横截面线很近的一个抽水井中测到的。 考虑到钍的浅部起源(从近地表的断裂区起源)， 泵井完全可以清晰的解释这种低值。

沿着剖面的系统性测量用Font Pudosa喷泉周围的分散记录来补充(图2和图3b)， 测到了高值。 氡和钍的活性浓度都差不多50 kBq/m3， 钍测到的最高值为140 kBq/m3。 CO2流量在15～89 g/m2d之间变化， 在5 m内测到了>2400 g/m2d的仪器峰值。

总之， 收集的数据不足， 但是， 可以得出一定的趋势。 在天然气态水泉附近测得CO2流量的最高值且与主断层有关， 而此区域的氡和钍却下降。

4.2.2El Mont剖面

图10b给出了土壤中222Rn和220Rn浓度以及沿剖面CO2流量分布。 与以前的剖面不同， El Mont剖面的土壤气有不同的行为。 没有地下水抽取的人为干扰， 氡、 钍和CO2表现出更低的时间可变性。

在氡和CO2流量之间发现了特别有趣的反比关系。 沿整个剖面的所有记录中， 测点相对高的氡浓度(45.5～51.4 kBq/m3)对应相对低的CO2流量(10.8～15.2 g/m2d)。 相反， 在主断层位置， 氡存在负异常， 浓度为0.2～0.4 kBq/m3(背景值的2.5σ)并测到最大的CO2值(201.1～226.3 g/m2d)。

氡和CO2流量之间的负相关已在西西里岛(Sicilly)火山-构造环境下的埃特纳(Etna)山观察到[14]。 这种模式可以解释为氡稀释效应造成土壤CO2流量率升高。

为了确认能在与主断层相关的陡坎附近测量到高CO2流量值， 在区域周围多增加了18次定期测试。 在陡坎两侧都观察到了最高值(201.1～226.3 g/m2d)， 随着距离增加， 值逐渐降低。 另一方面， 在中心区域，出现了源于断层陡坎侵蚀产生的崩积物， 此处的值最低(42.5 g/m2d)。

(a) Pla de la Font d’en Fàbregues剖面测线(ERT-1)上，222Rn、220Rn浓度和CO2流量值。 在第1个

测点可以看到222Rn浓度负异常， 在剖面105～105 m距离内，222Rn和CO2存在正异常。 (b) El Mont

剖面测线(ERT-2)上，222Rn、220Rn浓度和CO2流量值。 在165 m处， CO2出现明显的正异常，

222Rn出现明显的负异常。 在250～350 m距离内，222Rn也出现正异常

图10在两个ERT剖面(上图)测线上， 土壤氡、 钍和CO2随距离的变化。 下图表示氡测量时， 钻孔内土壤饱和度和温度。X坐标值都从两个剖面的西侧端点开始算起

剖面东侧采样点处钍浓度较高(19.1 kBq/m3)， 氡浓度却最低(17.3～17.8 kBq/m3)； 同时， 在其余横截面上， 它们都在10 kBq/m3左右。 有几个原因可以解释这种现象： 基底或地表覆盖的岩性或结构发生变化； 水文条件的变化； 不同深度断层类型的变化。

4.3综合分析

地电图像和土壤气数据相结合可以提出一种新构造解释(图11)， 但有几个事实必须注意。

(a) Pla de la Font d’en Fàbregues剖面。 对从地球物理横断面上识别出的每个岩石单元都计算了它的

氡背景值： 古生代片岩是15 kBq/m3(σ=11 kBq/m3)， 早第三纪泥屑岩和砂岩是14.4 kBq/m3

(σ=8.4 kBq/m3)； (b) El Mont剖面。 古生代片岩氡背景值是34 kBq/m3(σ=13 kBq/m3)；

(c) 沿图示陡坎CO2流量分布示意图。 在地表较暗阴影区记录到高达226 g/m2d的最高

值(+)。 较亮阴影区记录到最低值42.5 g/m2d。 箭头标示CO2流量降低的方向

图11地球物理和土壤气综合图

尽管两个研究剖面上土壤气表现不同， 但两个剖面地基有相似的物质和结构分布。 Pla de la Font d’en Fàbregues剖面浓度的不稳定性分布和流动值似乎受到了复杂的水文地质环境的强烈影响。 当地抽取地下水改变了水动力环境， 使深部和表层流体在此相遇(图8c和图11a)。 从可渗透性介质中散出的气体流动受人为活动发生改变， 引起沿剖面气体浓度的不规则变化。 Ostwald系数表示水中气体的溶解度并被定义为水相中气体浓度与气相中气体浓度的比值。 水温为17～18℃时， 氡的Ostwald系数值约为0.28， CO2的Ostwald系数值约1[49-50]。 所以， 在通常的大气压下， 空气和水中含有相同的CO2浓度， 但是， 空气比水中氡浓度高出4倍。 忽略人为影响， 可以观测到， 主断层区和内生气体(222Rn和CO2)异常有良好的空间相关性。

氡分布特征与近期构造活动的主要地貌特征非常一致。 在拥有更多累积构造沉降量区域发现了最高值和最低值(例如， 图11b中El Mont 剖面中心区域的地堑)。 在富CO2喷泉和活动断层区域背景下， 出现由CO2稀释效应[14]产生的负的氡异常十分常见(图1)。 在其他没有CO2释放的地质环境下， 活动断层上负的氡异常可以被解释成因为存在不透水粘土充填[51]。

在详细的尺度下， 值得注意的是， 要标出与构造陡坎相关的CO2流量分布区域(图11c)。 与地球物理和地形资料一致， 在主断层处记录到了最低的CO2值， 这是由于含氧较高的崩积物覆盖了主断层； CO2在大气氧出现后快速释放。

获得的结果表明， 从地面释放内生气体时， 覆盖在活动断层上的地表物质的渗透率和通气度起到了十分重要的作用。 从方法论的角度来看， 未来在使用与本研究类拟的地表设备时， 必须考虑进行CO2流量测量。

222Rn和CO2之间的负相关也可以被解释为是先前已发表的工作中仪器缺陷的结果[52]。 然而， 其他研究中的实验过程与RAD7检测仪测得的土壤氡通量一致。 RAD7(固态探测器)和AlphaGuard(电离室)测氡的物理原理不同。 聚集有中和作用， CO2可以在RAD7检测室产生进而影响检测过程， 而AlphaGuard电离室中的这种效应不影响检测过程。 因此， 在我们的例子中， 观测到的负相关不是仪器的原因。

Font Pudosa喷泉地区， 高的氡和钍浓度测量值(222Rn约是50 kBq/m3， 钍220Rn值在50～140 kBq/m3之间)可能部分是由于与引力相关的浅层裂隙材料(sackung型)的存在。 Purtscheller等[53]指出， 大型滑坡可能是氡的来源， 而不是含铀和镭的岩石： ①大量的活性表面， 使222Rn通过岩石裂隙进入空气； ②由于滑坡体的渗透率增加， 为富含222Rn的空气形成了流动循环途径。

5讨论与结论

活动断层区近期构造活动证据是很普遍的， 这些研究对最活跃断层段的识别是十分重要的， 利用这些来选择挖探槽的最佳区域并推断其发震潜力。

从本研究的地球物理勘查中得出了一些很好的认识： ①Amer断层区的局部岩石和结构， 特别是， 对次级对称和综合断层的识别； ②第四纪盖层的几何形状和内部结构； ③水文地质条件， 如， 地下水水位和地下水流动路径， 尽管利用有限的水文地质数据获得的结果具有不确定性 。

来自土壤气测量剖面的信息让我们知道： ①断层不同段释放的气体量(222Rn，220Rn和CO2)； ②每个研究剖面异常相对最大值和最小值的分布； ③222Rn和CO2释放之间的物理干扰。

除了上述数据， 对于Amer断层地震分析的附加假设还需要阐明。 综合所有数据可以得出更好的认识： ①促进内生气体迁移的断裂可以识别大多数地震活动； ②气体流动穿过断层上部的第四纪沉积物。 通过整合当地的地质和地貌， 提出新的概念模型是可能的(图12)， 该概念模型可以促进对本区域更深入的研究。

总体而言， 研究区Amer断层的新模型有些很出色的方面：

(1)由于高的大地破裂程度和渗透率， 沿着主断层面的深部气体(222Rn和CO2)发生了平流。

(2)地表附近222Rn和220Rn浓度， CO2流量受存在于物质中的内生气体的相互作用、 当地水文地质和重力过程的共同影响。 值得注意的是： ①主断裂的222Rn被CO2冲淡， 因而产生了非常低的氡值。 最高的氡浓度与最低的CO2流量率一致。 ②在受大型滑坡(DSGSDs)影响的强烈破裂区记录到220Rn的最大值， 它与浅层破裂相关。 ③下新生代的沉积层充当了防渗屏障， 因为它微破裂且含泥质。 这有利于气体沿变质基底流动。 ④第四纪地层(冲积扇和河流沉积)对主断层周围的气体进行了重分配。 由于气体的水溶性， 地层中的地下水大幅度的限制了气体的散发。

(a) 图2中选择区域的横截面， 深层重力斜坡变形(DSGSDs)被认为是由与Amer断层迹线相关的同震活动

形成的； (b) 横截面下段的详细图解。 1是古生代变质沉积岩， 2是新生代沉积岩， 3是冲积扇， 4是河流阶地

图12Amer镇附近Amer断层内生气体外流的概念模型

对于断层高构造活动性与内生气体高浓度的联系， 我们给出的解释， 虽然需要更深入的测试来评价， 但它仍是一个有引吸力的假说。 内生气体和构造活动性的联系仍有一些不确定性。 对地球物理勘探技术和土壤气分布的同时使用为我们提供了有价值的信息， 特别是， 对近期地表变形被破坏的地区。 当几种方法联合使用时， 使用特定技术造成的不确定性就已经减少或者去除。 考虑到构造活动性受其他物理指标的影响， 例如， 地貌情况。 对岩石断裂程度高和高渗透区， 采用不同独立方法的综合调查技术(例如， 地球物理探测、 探槽、 野外工作和航片解析)可能会降低不确定性程度。

文献来源： M Zarroca， R Linares， J Bach， et al. Integrated geophysics and soil gas profiles as a tool to characterize active faults： the Amer fault example (Pyrenees， NE Spain). Environ. Earth Sci.， 2012， 67(3): 889-910. doi： 10.1007/s12665-012-1537-y

(中国地震局地震预测研究所杨江译； 李营校)

(译者电子信箱， 杨江： jeromemuyi@163.com)

参 考 文 献

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* 收稿日期：2016-02-01； 采用日期： 2016-02-08。

中图分类号：P315.2；

文献标识码：A；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.04.006