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（Ⅰ）

摘要

地球物理和土壤气组成探查相结合的方法可以快速低成本地获得有关地震活动情况的信息。本研究中，对西班牙的比利牛斯山脉（Pyrenees）的阿梅尔（Amer）镇附近明显存在新断裂的两个区域进行了地球化学土壤气采样（222 Rn，220 Rn和 CO2）、电阻率层析成像和地震折射数据分析。数据分析清楚地揭示了沿电成像剖面每个特定位置的气体异常值。地貌与水文地质资料、综合地球物理数据和土壤气测量结果表明：①在高渗透率的主断裂区域，变质沉积基底岩会释放出内生气体氡（222 Rn）和二氧化碳（CO2），而下新生代碎屑沉积地层则表现为一个不透水的边界；②氡浓度最高（52 kBq／m3）的区域对应于Amer断层内近期在地貌上有较多活动证据的地区，更准确地说，是被较薄地表物质覆盖的地区；③最低的222 Rn值（0．2～0．4 kBq／m3）只在主要活动断层面记录到。这可以用高土壤CO2射流（每日267 g／m2）的稀释作用来解释；④高地表破裂区域的土壤钍射气（220 Rn）活动性最大（143 kBq／m3）；⑤地下水开采可能引起重要的自然流体动力和测量的气体浓度畸变。不同数据结果（地球化学、地球物理和水文地质）与实地观测结果（地质和地貌）的一致性为我们提供了一个初步的研究区构造-重力模型。