断裂带附近土壤气体的地球化学特征与断层活动性密切相关^[1-4]，这使得断层气探测方法在探测隐伏断裂方面发挥了重要作用^[5-10]。土壤气探测能够及时了解土壤气中某些化学组分的动态变化，为该地区地震预报分析提供可靠依据^[11]。

2000年以来，温州市珊溪水库地区一直小震活动频繁。本文以该地区发震断裂——双溪-焦溪垟断裂为研究对象，进行跨断层土壤气测量分析，研究断层土壤气中Rn和H₂的特征含量及与断层的空间关系，既可以有效确定该断裂在某一特定区域的具体位置，又可以了解该断层现阶段的地震活动性强弱，为珊溪水库地区的地震分析预报和震后趋势判断提供可靠依据。

1 珊溪水库地区地质概况

珊溪水库2000年蓄水以来，该地区多次发生震群型地震活动，最大震级达4.6级，是目前浙江省重点监测区域。该区域以火山岩为主，其次为沉积岩，小规模的断裂较为发育^[12]。通过地震精定位发现，绝大多数地震震中沿北西向的双溪-焦溪垟断裂分布。根据地震活动参数及现场地质调查研究，确定这些小震活动的发震断层均为双溪-焦溪垟断裂，如图 1中f₁₁断裂。该断裂带由3条近平行的北西向次级断裂构成(f_11-1、f_11-2和f_11-3)，大部分地震的发震断裂为双溪-焦溪垟断裂的f_11-3分支断裂。其中，2006年的震群活动主要集中在f_11-3东南段，2014年主要发生在f_11-3的西北段。

2 测量布线与方法

土壤Rn和H₂的探测分别采用中国地震局地下流体学科组推荐的p2000f型便携式测氡仪和ATG-300H型便携式测氢仪。p2000f型测氡仪采用脉冲电离法，具有较高的灵敏度和稳定性，量程范围2~2 000 000 Bq/m³, 测量周期有1 min和10 min两种模式，并配有原装抽气泵，便于采样气体进入仪器内腔室。ATG-300H型测氢仪内置抽气泵，检出限0.01 ppm，稳定度非常高，在仪器最低检出限时，基线零点漂移≤2 mV/8 h，量程0.5~1 000 ppm。2016-07、09分别在珊溪水库地区进行断层土壤气前期探测，发现双溪-焦溪垟断裂带西北段地区土壤Rn测值明显高于东南段，分析认为这可能与地震活动的时间有关(2014年震群活动主要发生在此断裂西北段)，因此确定将珊溪-焦溪垟断裂西北段作为本次断层土壤气探测的重点。珊溪水库地区为山区，道路两边多为悬崖峭壁，土壤气探测工作难度较大，探测布线只能以山路为依据，根据之前地质调查所推断的断层经过位置，进行跨断层探测。

2016-11-30~12-20在双溪-焦溪垟断裂带上横跨断层布设3条测线，其中在f_11-3断裂分支上布设L1和L2，在f_11-2断裂分支上布设L3。L1测线位于银珠坑村附近，L2测线位于断裂西北端包山垟村附近，L3测线位于塘垄村附近。土壤气测量均为野外现场取样测量，有效测点117个，每个测点含测Rn孔和测H₂孔各1个(不包括重复测量测孔)，测点间平均间距5 m，测到高值点或靠近断层破碎带位置时测点间距加密至2 m，同时进行重复测量(如图 2，黑点代表测点)。测量过程中，首先在测点处打孔，孔径30 mm，孔深800 mm左右，取样器置于孔内，封住孔口，取样测量。测点土层较厚时，深度适当增加；土层较薄时，到岩石即止。取气装置均采用麻花钻。测Rn和测H₂分别采用不同测孔，孔径和孔深保持一致，两孔间距1 m左右。测Rn时采用10 min进气模式，采用1 L/min的档位从测孔中抽取气体，每个测点测4个值，取后3个测值的平均值作为该测点的土壤氡测值。测H₂时采用3 min取样间隔，测值较高时适当增加取样间隔，多次测量至测值由高转低，取测量值中的最大值。为保证测值的可靠性，测线均布设在无人耕种的山坡上，测点土层上方均覆盖有厚实的原始土，无人类活动干扰。另外，在土壤Rn和H₂测到高值或低值测点时，均重新打孔，并多次测量取均值(土壤H₂测值取最大值的平均值)。

L1测线位于珊溪水库南岸银珠坑村附近，破碎带和岩脉出露清晰。前人^[12-14]推测双溪-焦溪垟断裂f_11-3分支在此经过，并对断层剖面进行描述(图 3)。L2测线位于北岸包山垟村附近，相对于L1测线海拔较高。调查推测双溪-焦溪垟断裂f_11-3分支在此经过，但由于尚未发现明显破碎带或岩脉出露，断层具体经过的位置还未确定。L3测线位于塘垄村附近，此处为双溪-焦溪垟断裂的f_11-2分支，具有正断性质。L3测线跨过的断层与L1和L2有所不同，是同一断裂的不同分支，与L1和L2探测结果进行对比，分析发震断层与非发震断层上土壤Rn和H₂的异同点，可为区分发震断裂与非发震断裂提供依据。

3 结果分析与讨论

L1测线起点位于图 3中⑤号岩脉西30 m左右，依次向东进行测量。通过对L1测线进行测量发现，距断层破碎带或岩脉较近的位置土壤Rn测值明显升高，而距离较远的位置测值明显降低，这与典型的土壤气地球化学特征^[12-15]相一致。由图 4可见，L1测线横跨2个破碎带和2条岩脉，其上方土壤氡测值明显高于其他位置, 最高达2×10⁵ Bq/m³，平均值在7×10⁴ Bq/m³左右。土壤H₂测值在⑥号破碎带上方出现极高值684 ppm，原因可能是断裂带内H₂主要由裂隙的新生表面和水发生反应生成，土壤H₂的含量往往与破碎带破裂强度和新生裂隙数量呈正相关关系^[15]，而该测点处于⑥号破碎带上方，土壤较为潮湿，有利于H₂的生成和聚集。而在⑦号岩脉和⑧号破碎带上方土壤H₂测值低于平均值，可能是由于此处土层较薄，土质为松软干燥的砂土，而密度较小的H₂容易从砂土缝隙中溢出，因而不利于H₂的汇集。

L2测线位于包山垟村附近，横跨双溪-焦溪垟断裂西北端，海拔相对较高，未发现明显的断层构造出露点。调查认为，双溪-焦溪垟断裂的f_11-3分支在此经过，但具体位置还未确定，因此L2测线布设时进行多次试测，并适当延长了测线长度。L2测线上土壤Rn测值平均为5×10⁴ Bq/m³左右，最高可达3.3×10⁵ Bq/m³，最高测点处于断层经过的位置。土壤H₂平均测值为80 ppm左右，断层位置附近达到160 ppm，是平均测值的2倍。分析发现，土壤Rn和H₂测值具有较好的一致性，即高值点出现在同一位置附近(如图 5所示)，可以推测双溪-焦溪垟断裂具体通过位置为图 5中所标识的位置。

L3测线位于塘垄村附近，横跨双溪-焦溪垟断裂f_11-2分支。该测线上的测量最高值约1.1×10⁵ Bq/m³，比L1和L2测线的最高值低2~3倍；平均测值在2×10⁴ Bq/m³左右, 比L1和L2测线的平均值低2~3倍(图 6)。这是因为f_11-2断裂虽然距离近期小震群活动的震中位置不远，但并非发震断层，地震活动性相对较弱。土壤Rn最高值测点也与断层经过的位置相吻合，说明非发震断层上的土壤Rn含量与断层位置也具有对应关系，但整体含量相对较低，说明土壤气中Rn含量与断层活动性关系密切。该测线土壤H₂平均测值为120 ppm左右，高值测点与断层位置没有明显的对应关系，可能是由于非发震断层地震活动性较弱，断层面上未有新生裂隙，因此断层位置上的土壤H₂含量没有出现高值。

4 结语

1) 土壤Rn和H₂测值与断层位置具有显著的对应关系，这种对应关系在发震断层上表现更为显著，即距离断层位置较近的测点土壤Rn和H₂测值较高，远离断层位置的测点土壤Rn和H₂测值较低。通过这种对应关系，可确定双溪-焦溪垟断裂f_11-3分支西北段具体经过的位置(图 5)。

2) L1和L2测线上的土壤Rn和H₂测值较高，而L3测线上的土壤Rn测值较低，H₂含量规律性不明显，主要是由于测线L1和L2与测线L3所在的断层性质不同，即L1和L2测线横跨的是小震活动频繁的发震断层，而L3测线横跨的断层近期没有显著的地震活动事件。这说明，断层附近的土壤Rn和H₂含量与该断层地震活动性有关^[15]。

对珊溪水库地区进行断层土壤气连续测量，可以及时获得双溪-焦溪垟发震断裂的地震活动性，为该地区的地震分析预报和震后趋势判断提供可靠依据。

致谢 感谢文成县科技局和泰顺县科技局对本文工作的大力支持！