首都圈地区土壤气体地球化学特征

发布时间：2020-07-05 03:50

【摘要】：首都圈地区包含北京、天津及河北、山西的部分区域,具有重要的政治、经济和文化地位。目前,区域内活动断层构造活动较强,地震危险性相对较高,地震监测工作尤为重要。为了研究首都圈地区活动断层上方土壤气体的地球化学特征,判别断层活动性和评估地震危险性,论文跨断层测量了山西断裂带北段、怀安盆地、延怀盆地、三河地区、唐山地区和天津地区的19条活动断层上方的土壤气Rn、CO_2、Hg浓度和通量,探讨土壤气浓度和通量地球化学特征,分析土壤气体空间分布特征及其影响因素,探索土壤气地球化学特征与构造和地震活动的关系,为首都圈地区地震监测提供地球化学依据。2016年4月至6月,在首都圈地区19条活动断层上方36个土壤气剖面跨断层测量了土壤气体Rn、CO_2、Hg浓度和通量,浓度测点共计1088个,通量测点共计252个。土壤气Rn浓度测量使用RTM2200型测氡仪测量,土壤气Rn通量使用RAD7型测氡仪进行测量;土壤气CO_2浓度和通量测量均使用GXH-3010E型便携式红外线CO_2分析仪;土壤气Hg浓度测量使用RA-915+型塞曼效应测汞仪。测量结果显示,首都圈地区各剖面土壤气Rn、CO_2和Hg的平均浓度的范围分别是0.706~28.992 kBq/m~3、0.13~1.29%、5.8~20.2 ng/m~3,其中土壤气Rn、CO_2和Hg的平均浓度最高的剖面分别是大东关剖面、蚕房营剖面和吴庄村剖面。首都圈地区各剖面土壤气Rn、CO_2的平均通量的范围分别是12.95~128.3 Bqm~(-2)h~(-1)、9.15~91.3 gm~(-2)d~(-1),其中土壤气Rn、CO_2的平均通量最高的剖面分别是丰南剖面、何家洼剖面。首都圈地区土壤气Rn、CO_2和Hg的浓度和土壤气Rn、CO_2的通量均表现出东高西低的空间分布特征。这主要是因为首都圈地区在近EW向构造应力作用下,东部张-渤地震带陆地段历史地震和现今地震的密集程度均高于山西地震带北段,总体应力水平较高。其次,断层滑移速率也是影响土壤气空间分布特征的因素之一,但是主要表现在同一活动断层上方的剖面。此外,研究发现土壤组分和土壤粒度对土壤气地球化学特征基本没有影响。首都圈地区温泉气体He同位素数据(~3He/~4He)表现出西部较高东部较低的空间分布特征,与土壤气Rn、CO_2和Hg空间分布特征相反。西部地区较高的~3He/~4He值说明温泉气体He地幔贡献率较高,断裂深部连通性较好,渗透率也较高。结合地球内部元素U的分布特征分析,土壤气Rn的源区很可能没有深入地幔,而是在地壳中的某些区域。此外,土壤气CO_2和Hg的地球化学特征与土壤气Rn类似,其源区深度可能与Rn类似。
【学位授予单位】：中国地震局地震预测研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P315.724

【参考文献】