第35卷第3期物探与化探Vo.l35,N o.3 2011年6月GEOPHY SI CA L&GEOCHE M ICAL EX PLORAT I ON Jun.,2011联袂应用地气、射气与壤中A测量
周四春1，刘晓辉1，谷江波2，吕少辉1，王自运1，吴丽荣1
(1.成都理工大学核技术与自动化工程学院，四川成都610059;2.中国水电顾问集团成都勘测
设计研究院，四川成都610072)
摘要：在四川康定雅拉河拟选择建设水利工程的区域，联袂应用地气、射气与壤中A三种物化探方法，开展了探测隐伏断裂的工作。采用剖面控制方式，大致按线距2k m，点距20m，完成沿雅拉河12km长区域的探测工作。射气、土壤A强度、稀土、重金属等12种参数的探测结果表明，沿雅拉河流域确实有隐伏断裂存在，而且由至少两条分支断裂组成，断裂宽度在40~120m左右。
关键词：地气测量；射气测量；土壤A测量；雅拉河地区；隐伏断裂探测
中图分类号:P631.6;P632文献标识码:A文章编号:1000-8918(2011)03-0298-05
四川康定县雅拉河蕴藏有较丰富的水利资源，从地貌上看，沿河从江大沟至龙布有多处地段被视为水利工程选址有利位置，有关部门拟在该区段选择水利工程建设的地址。但康定位于川西地震带上，根据地质资料推测，沿雅拉河可能有隐伏断裂发育。如果隐伏断裂经过水利工程选址有利地段，将给工程建设带来巨大隐患。为此，我们在雅拉河拟选址地段，联袂应用地气与射气测量方法开展了隐伏断裂探测工作，确认隐伏断裂的位置与展布方向。
1方法技术原理
射气测量是通过采集和探测断裂气)))氡来寻隐伏断裂的经典地球物理探测技术。岩石中都有背景级含量的U，射气(氡气)则是U的气态衰变产物，它能够通过地下水或沿着基岩的断裂等岩石疏松和孔隙相对较多的地段从地下深处运移到地表。断裂破碎带为氡从岩石中的逸出提供通道，所以在断裂破碎带的上方常常出现氡异常。通过探测地表氡异常，可以为确认断裂位置提供依据。氡本身具有放射性，会放出A射线。氡的衰变子体也有类似的特性。所在现场利用抽气泵采集覆盖层中游离的氡，测量氡及其子体衰变时放出的A射线计数率，即可获知不同测点土壤中氡气浓度的差异。
而土壤A测量则根据土壤本身是一种良好的氡吸附剂[1]，通过直接采集土壤并测量其A计数率来评估测点氡浓度的高低。
地气测量是一种勘查隐伏矿和探测隐伏构造的有效方法，在20世纪80年代初由瑞典学者提出[2], 80年代
末引入我国，先后被成都理工大学、中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所、中山大学、中国地质大学、东华理工大学等国内多家单位研究和应用。多年的研究已经证实，地球内部普遍存在着一种垂直上升的气流，这些气流在向地表迁移的过程中，会携带走迁移路径上以纳米颗粒尺寸形式存在的固体颗粒，形成含有多种元素的地气流[3]。断裂的存在，会为地气的迁移提供便利。因此，在断裂的上方，地气量将大于其他地区，地气中很多元素的含量会明显高于背景值。研究表明，在断裂上方，稀土、Zn、Pb等会出现异常，利用高灵敏度的分析检测技术可以对这种异常进行识别和提取。为此，通过捕获测点上的地气物质，分析其中以10-9~10-12含量级的前述元素，提取多种元素异常，就可以为断裂定位提供依据[4-6]。
2工作区地貌特征及地质概况
雅拉河流域地处青藏高原东南部川西北丘状高原东南缘向四川盆地过渡地带，北邻巴颜喀拉山脉南东段，东靠邛崃山脉北段，西依大雪山山脉，为横断山系北段的高山曲流深切峡谷地貌。
区内出露的地层主要有三叠系、古近系、新近系
收稿日期:2010-05-27
基金项目：国家自然科学基金(41074094)及华能公司/康定地区水电规划项目0资助
3期周四春等：联袂应用地气、射气与壤中A 测量探测雅拉河地区隐伏断裂
和第四系。三叠系广泛分布，面积约18730km 2
，占
总面积的88%，沉积厚度达5450~16210m 。三叠系中、下部为海相碎屑岩、火山岩和碳酸盐岩，上部为海相、海陆叫互相碎屑岩，厚5500~16200m；古近系和新近系为陆相碎屑岩，厚200~600m ；第四系为陆相冰碛、洪积、沼泽等沉积，厚0~210m 。地层总厚度达23510m 。新生界以前的地层，均遭受了不同程度的变质，并形成了不同类型的变质岩，其中以区域浅变质岩分布最广。
区内岩浆岩出露较广，展布于川滇南北向构造带和北东向龙门山构造带，主体以晋宁)澄江期侵入岩为主，喷出岩次之。晋宁)澄江期侵入岩是前震旦纪)早震旦世的岩浆活动在本区最强的一次，广泛分布于南北向构造带的大渡河干流两岸和二郎山一带以及北东向构造带的宝兴复背斜核部，岩性
以斜长花岗岩、花岗岩、闪长岩为主(俗称/康定杂岩0)。/康定杂岩0在雅拉河上游河段有出露。喷出岩零星分布于康定县金汤)孔玉、厂坝等地，隶属前震旦系盐井，以变质凝灰岩、变质流纹岩为主。
第四系各类不同成因的松散堆积层沿谷坡及河谷分布，残积、崩坡积、冰川、冰水堆积主要分布于山顶平台及缓坡地带，冲洪积广泛分布于沟口、河床及两岸阶地。
3 野外工作方法
3.1 工作部署
根据雅拉河水利工程选址有利地区的位置，沿雅拉河，从南到北，分别在江大沟、栖木沱、瓦厂和龙布各布置了1条剖面；为更好地掌握隐伏断裂走向，在河道拐弯的大盖沟增加了1
条射气测量剖面。测
1)水系;2)公路;3)测线位置及编号;4)地气曲线;5)射气曲线;6)推测隐伏断裂;7)温泉;8)三叠系中统杂古脑组;9)燕山晚期花岗岩
图1 雅拉河工作区物化探综合平面剖面
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物 探 与 化 探35卷
区测线位置见图1。3.2 射气测量
射气测量使用上海电子仪器厂生产的FD3017型测氡仪。测量时，在测点上用钢钎打一个深约50c m 的孔，将采样器插入打好的孔中，使采样器锥形端堵紧孔口。利用抽气泵吸入壤中氡气，取样体积为1.5L 。抽气后启动高压，利用金属采样片吸附氡衰变子体，采样时间2m in 。然后将金属采样片放入探测器进行A 射线测量，计数时间为2m i n 。考虑到射气测量的目的是发现射气异常，故直接以A 射线计数率(cps)表征测量结果。考虑到放射性测量具有统计涨落，本次工作中，每个测点测量了2~4个分点，以多次测量结果的平均值作为测点结果。3.3 土壤A 测量
土壤A 测量使用重庆地质仪器厂生产的H FS -6型快速A 射线测量仪。现场测量时，在测点上挖深约40c m 的坑，取坑底面上的细粒土壤平整装满样品杯，然后放入测量室测量。每样测量时间120s 。为了减少湿度等影响，测量均安排在晴天(雨后则安排在晴朗三天后)测量。3.4 快速地气测量
目前地气测量方法有累积采样测量法与快速采样测量法。笔者工作采用了快速采样测量法(为与/累积采样地气测量法0加以区别，一般称其为/快速地气测量法0)。快速地气采样装置由采样器、干燥器、捕集器和抽气泵组成，各部分用硅胶导管连接(图2)。采样时，先用纲钎在地表覆盖层打深约50c m 的采气孔，然后将采样器(头部开有进气孔)插入孔内，使采样器上部的圆锥部分堵住孔口，以阻挡地表大气进入采气钻孔；打开抽气泵抽取游离于覆盖层空隙内的地气物质，抽气速度1L /m in ；地气物质先经过干燥器(内部装满硅胶干燥剂，两端装填过滤材料以阻隔土壤微粒或粉尘进入捕集器)干燥，再进入捕集器被液态捕集剂俘获，每测点采样时间30m in 。捕集剂是由BV-Ó
级的纯硝酸和高纯水
图2 快速地气采样装置示意
(三次水)配置的5%稀硝酸，单份样品用量20mL 。
地气样品分析工作由安置在成都理工大学超净实验室中的ELAN DRC -e 型电感耦合等离子体质谱仪(I CP -M S )完成(美国Perkin -E l m er 公司制造)。
I CP -M S 工作条件为：采用跳峰模式；进样时间10s ，测量时间60s ，清洗时间10s ；测量的目标元素包括稀土(La 、Ce 、Nd 、Sm 、Dy)、Zn 、Pb 、Cd 、Cu 、Sr 、Y 、M n 等十余种元素。
4 获取成果资料与综合分析
4.1 隐伏断裂上方的异常特征
根据在已知隐伏断裂上方开展射气、壤中A 、地气测量获取的资料，以及三种方法的原理，断层上方的物化探信息具有以下基本特征
[2-6]
:¹具有两类
地气元素)))稀土元素(La 、Ce 、Nd 、Sm )与重金属元素(Cu 、Zn 等)异常，且两类元素异常的吻合性较好;º在多种地气元素异常区或其邻近区域伴生有射气与壤中A 异常;»主要地气元素异常的衬度值一般较大，或有衬度值较大的射气或壤中A 异常。¼两类地气元素的高值异常一般出现在断裂在地表垂直投影
的位置；而射气与壤中A 异常受影响因素多，则有可能出现在断裂的正上方，也可能出现在断裂的邻近位置。
以上物化探信息特征，是确定各剖面断裂所在位置的基本依据。
4.2 各探测剖面资料综合分析
以下，以A )A c 剖面为例，阐述依据上述特征对资料的推断解释。
如图3所示，在江大沟剖面(A 线)上，射气异常分别出现在5~7号测点和12~18号测点两处，且异常衬度大，异常值超过背景值5倍。土壤A 异常分布形式与射气相近，略向西平移，位于4号测点和9号测点附近，异常衬度不大(2倍左右)。地气多元素异常分成两类，稀土元素和Cu 、Sr 、Y 均在4~6号测点和22~26号测点出现两处明显异常，最大异常衬度甚至超过10倍。测线西端的地气异常与土壤氡异常的位置基本一致，异常以5号测点为中心，宽度约60m，可推测是隐伏断裂的反映；而东端的异常则是地气独有的，它以5号测点为中心，宽度约60m，指示可能存在另一条分支断裂。另外,Pb 、Cd 、Y 、S m 在10号测点附近出现异常,Pb 和Cd 尤为明显，该异常与测线中部的土壤氡异常相对应，可能与微裂隙有关。
按照解释A )A c 剖面的原则与方法，以地气中稀土与重金属异常为主，参考射气与土壤A 异常,
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3期周四春等：联袂应用地气、射气与壤中A
测量探测雅拉河地区隐伏断裂
图3 江大沟(A )A c )测线综合物化探剖面
分别推断解释了其他剖面。
B )B c (龙布)剖面在河西以13号测点为中心,10~14号测点呈现的异常区，以及河东以24号测点为中心,22~29号测点呈现的异常区，分别为隐伏断裂所在的位置，指示的断裂宽度大致为60m 与80m 。
C )C c (瓦厂)剖面上，河西以10号测点为中心,9~12号测点之间异常指示宽度大约50m 的断裂。
D )D c (栖木沱)剖面上，在河西岸的6~9号测点和11~14号测点出现两处异常，前者以7号测点为中心，异常宽度约80m；后者以12号测点为中心，宽度约80m ；这两处异常也可能分别由两条分支断裂形成。
F )F c (栖大盖沟)剖面上只进行了射气测量和土壤A 测量，但结果是明显的。如图1所示，两者都在河右岸有异常分布，主要位于2~9号测点之间，以7号测点为中心，异常宽度近120m，可能是
两条平行分支断裂共同形成。而河左岸的测量结果全为背景值。
为了直观地展示雅拉河地区隐伏断裂的分布情况，将地气中La 、C e 、Nd 、Sm 、Pb 、Cd 、Cu 的测量结果作归一化处理，采用这些元素异常的衬度相叠加作为参数，再与射气测量结果一起绘制成物化探综合平面剖面图。根据异常分布规律，结合测区地表观察到的断裂的有关地质证据，推测出隐伏断裂的位置与走向，如图1所示。
5 结论与讨论
综合考虑土壤氡异常(包括射气测量和土壤A 测量)和地气中十余种元素异常的分布规律，能够发现：工作区的物化探综合异常是沿雅拉河呈带状分布的。结合地表基岩出露处发现的断裂证据，可以认为沿雅拉河流域确实有隐伏断裂发育，而且由至少两条分支断裂组成，断裂宽度在40~120m 左右。其中一条始终位于雅拉河右岸，以北西向傍河
最远的距离 沙宝亮#
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物 探 与 化 探35卷
延伸，而且紧靠河岸，在部分地区可能与河道重合。另一条断裂在江大沟区段是位于河左岸的山坡上，距河道约400m ，也是以北西向沿河道方向延伸，并逐渐靠近河道。该断裂在栖木沱区段可能与河道相交，到瓦厂区段与前述断裂汇合，在河右岸一同向西北延伸并经过大盖沟区段转向龙布方向。到龙布区段后，两条断裂又分开到河的两岸，继续向西北方向延伸。
沿推测断裂多处出现的温泉印证了这种推断结论的正确性。
考虑到在该区域内2008年曾经发生过地震的实际情况，断裂的活动性是显见的，因此，工作区内不太适宜修建水利工程。
本工作充分显示了地气、射气与壤中A 测量联袂应用于工程选址的优越性:
(1)三种方法提供的资料可以相互补充与检验。
(2)工作周期短，本项工作从野外采样到提交成果只用了20余天。
(3)野外工作环境适应性强。本工作沿雅拉河展布开展的，含盖了河滩、河谷及河两岸山坡。大部分测量工作需要在河两岸的山坡上开展，部分地区山势陡峭，最大坡度超过60b ，且山坡均灌木丛生,
仅能步行，因此工作区不适合使用较大型的物探设
备(如车载仪器)。另外，工作区内覆盖物比较多样，包括河滩沙土、腐植土、冻土和洪积物，且不同地形的覆盖层厚度有明显差异，所以在该地区一些受覆盖物性质差异影响的物化探方法也有局限。而笔者所用方法，设备便携性好，操作简便，且快速地气测量和射气测量受覆盖物影响较小，即使地形与地质环境复杂，工作也能顺利开展。参考文献:
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THE COM BI NED APPL I CATI ON OF GEOGAS PROSPECT I NG,
RADON E MANATI ON MEAS URE M ENT AND S O IL ALPHA M EASURE M ENT TO THE PROSPECT I NG FOR CONCEALED FAULTS I N YALA RI VER AREA
Z HOU S -i chun 1
,LI U X iao -hui 1
,GU Jiang -bo 2
,LV Shao -hui 1
,WANG Z-i yun 1
,WU L-i rong
1
(1.C hengdu Un i versit y o f Technol ogy,Ch e ngdu 610059,Ch i na;2.C he ngdu H ydroe l ec t ric Investi ga tion and Desi gn In stit u te of China Hydro pow e r Con -
sulti ng G roup,Chengdu 610072,Ch i na )
Abstrac t :A co m bi nation o f g eogas prospecti ng ,radon e m ana tion m easure m ent and so il A measure m entw as emp l oyed i n sea rch for the concea led fault i n Y ala R iver area o fK angd i ng County ,Sichuan P rov i nce ,wh i ch is a potenti a l s ite o f hydrau li c eng i neeri ng .M ult-i sec -ti on m easurem ent composed o f 4m easuri ng li nes w ith a distance o f 2k m was perfor m ed i n a survey area 12k m i n length along the Y a la R iver .The i nterv als be t w een adjacent samp li ng po i nts a long eve ry li ne were abou t 20m.12k i nds o f prospecti ng data ,such as concen -trati ons o f severa l ra re eart h e l ements and heavy me tal ele m ents i n geogas ,radon e m anation concentra ti ons and A i ntens ities i n so ilw ere obta i ned .T he resu lts reflect the actual concealed fau lt i n Y a l a R i ver area ,wh ich consists at least o f t wo branch fault ,w it h the w i dth of each branch fault i n ferred to be about 40~120m.
K ey word s :geogas pro specti ng ;radon em anati on m easure m en t ;so il A measure m ent ;Y a la R iver area ;concea l ed fault explorati on 作者简介：周四春(1954年-)，男，湖北黄陂人，教授，核地球物理勘探专业。
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