易门-罗茨断裂带是昆明周边南北向的活动断裂带，南起易门，北至罗茨一带, 展布约180km，宽数千米，是一条具多期活动的断裂带。该断裂带具有压扭性特征，两侧的次级压性构造形迹，以及由大断裂扭动派生的北东向低序次压扭性构造形迹组成一条长180km、宽数千米的南北向构造带。此断裂带向北越过金沙江与四川安宁河断裂带相接，向南由于其他构造体系的干扰而终止于易门县城以东。大断裂总体走向近南北向，局部略向东偏转5°~ 10°，断裂宽窄不一，形成沿走向方向的“颈缩现象”，狭长的新近纪—第四纪的河谷盆地沿断裂呈串珠状分布，断裂面陡倾斜，但倾向不定，总体上，北段及南段向东倾，是一条规模较大的、具有多期活动的、以压性为主兼有左行扭动的断裂破碎带。研究区属于易门-罗茨断裂带中段，大面积为第四系掩盖。该断裂带地震记录中，明代以来的历史地震记载表明，断裂北段的武定—禄劝等地发生过5~ 5.5级地震，1995年10月24日武定发窝一带又发生了6.5级地震^[1]。

土壤氡测量方法自20世纪90年代被广泛使用，是研究隐伏断裂和断裂活动性调查的有效方法，被广泛用于地震监测、地震区划、地震烈度评估、探矿、资源开发等领域，在地质调查中，是一种探测隐伏断裂的存在、位置、走向和倾向的有效手段^[2-5]，对调查隐伏断裂、断裂活动性特征有较好的效果。土壤氡测量（氡射气测量、地气测量）的对象，是随气体迁移的氡, 也叫做土壤气氡。土壤中的氡实际上包括两部分：一部分是存在于固态或液态介质中的氡, 还有一部分是从固态或液态介质中释放出来, 随土壤中的气体迁移的氡。土壤氡的测量对象，就是这部分随气体迁移的氡，也叫做土壤气氡^[6-7]。氡(²²²Rn)是一种无色、无味的放射性气体，存在于人类活动的各个角落。氡的半衰期为3.8天，氡衰变主要产生²¹⁸Po(RaA)、²¹⁴Pb(RaB)、²¹⁴Bi (RaC)和²¹⁴Po(RaC)四种短寿命氡子体。在测量过程中，收集到的氡进入闪烁室后，氡及其子体衰变产生的α粒子使闪烁室壁的ZnS(Ag)产生闪光，光电倍增管光信号转变成电脉冲信号，经过电子学线路放大、记录。单位时间内的脉冲数与氡浓度成正比，从而可确定氡浓度^[8]。

在禄劝北部皎西一带，断裂带总体被第四系残坡积层掩盖，使用普通的地质工作方法难以对其进行详细研究，本次工作采用地质测量与土壤氡测量相结合的方法，调查隐伏断裂的存在和其活动性。

1.   区域地质背景

研究区位于云南省昆明市禄劝县皎西乡、双化乡一带，属于上扬子古陆块北禄丰坳陷盆地，被元谋-绿汁江断裂与普渡河断裂所辖。研究区构造复杂，是易门-罗茨断裂中部双化—皎西段，区内构造控制山间小盆地，盆地沿断裂走向呈串珠状排列，并切割中生代红层（图 1）。

图  1  研究区构造位置图

1—实测断裂及编号；2—隐伏断裂及编号；3—背斜构造；4—村庄；5—乡镇；6—省会城市；7—研究区

Figure  1.  Tectonic location of the study area

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研究区位于禄丰盆地东缘，为滇中红层大面积分布区，主要出露地层为侏罗系禄丰群泥岩、泥质粉砂岩夹砂岩，下白垩统马头山组下部砂岩、上部泥岩，上白垩统江底河组钙质粉砂质泥岩，古新统元永井组含膏质钙质粉砂质泥岩、（钙）泥质粉砂岩，始新统赵家店组岩屑石英砂岩夹薄层泥岩等。测区内易门-罗茨断裂带南北贯穿，主要分布于村庄城镇分布密集区，掩盖严重，第四系覆盖层厚度0~10m，局部基岩裸露，第四纪冲积层沿断裂带分布，厚度数米至数十米，宽0.6~2.4km，成分为含砾砂土。砾石砾径为0.5~25cm，含量10%~30%，次棱角-次圆状为主，总体向中部砾石变小、砂泥质含量增加，物源主要来源于东西两侧砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩风化破碎。松散、孔隙度较高，含水性差，透水、透气性好，土层湿度总体较低，适合使用土壤氡测量与地质调查相结合的方法对区内断裂进行研究。

易门-罗茨断裂带在皎西—双化一带被南北向、北西—南东向带状小盆地覆盖，断裂西部封过一带，盆地呈棱形、三角形及线状分布，总体为走滑特征；东部皎西—双化一带，盆地形状为矩形、带状、多边形等，沿断裂带东、西两侧为高山区、南部为赵家店组块状砂岩分布区，小盆地内地势较平坦，也是主要的人类活动区。本次工作通过地质和土壤氡测量对隐伏断裂的特征和活动性进行调查评估。

2.   测量方法和测量剖面

研究区处断陷盆地，侵蚀山区地貌，沿断裂带两侧展布中-高山区，高差100~800m。地质条件为滇中红层大面积分布区，基岩为砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩类，风化后破碎，土层厚0~3m。为有效对比断裂带土壤氡异常，进行有利部分横穿断裂带的土壤氡-地质剖面测量，选取区内断裂带内覆盖层较稳定、人类活动强度较弱、土壤翻动少的区域，围绕活动断裂评价、服务当地环境评价的主旨，以横穿区内主要断裂带、靠近主要人类活动区为原则部署工作，针对皎西—双化一带第四系覆盖严重的山间盆地区域，进行1：5000土壤氡-地质剖面测量，使用FD216仪器，按照EJ_T_605—1991氡及其子体测量规范进行测量，点距20m，异常部位进行重测和加密控制，对断裂带的土壤氡浓度进行横向对比，对隐伏断裂、断裂活动性进行初步分析。在测量前、测量中对仪器一致性、稳定性检查，仪器达到相关要求。实测过程中，先按要求设计测量剖面，在剖面起点定位，拉测绳，在相应位置进行定点，打孔（用Φ 25mm、长90cm的钢钎在土壤中打孔至深度大于70cm），放置抽气-＞封孔-＞抽气-＞进行测量->记录数据（氡浓度按Bq/m³计），做相应标记，数据汇总分析。每个导线起点、终点均进行GPS定点、记录。本次测量中，天气晴朗无降雨，工作时间段温差不大，数据影响较小，测量操作规范，通过检查，数据稳定可靠。

3.   测量结果

本次共测量5条剖面，长度约36km，实测1679个测量点，土壤氡异常地质图见图 2。

图  2  禄劝县皎西乡土壤氡异常地质图

1—实测断裂及编号；2—隐伏断裂及编号；3—背斜构造；4—土壤氡剖面及编号；5—乡镇；6—土壤氡异常曲线；7—砂岩；8—粉砂质泥岩；9—泥质粉砂岩；10—泥岩；11—第四系残坡积层

Figure  2.  Radon anomaly geological map of Jiaoxi Town, Luquan County

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3.1   曲碑箐实测剖面（R01）

该剖面主要测量对象为发育于侏罗系禄丰群中的F2、F3、F4断裂带，主要地层为禄丰群一段、二段、三段、四段，一段岩性为紫红色粉砂质泥岩夹灰紫泥质粉砂岩；二段为紫红色粉砂质泥岩、泥岩；三段为黄绿色岩屑石英砂岩；四段为灰紫色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩夹浅灰色粉砂岩、钙质粉砂岩。断裂带接触部位岩层劈理化，地层产状直立，岩层较破碎，有明显的新构造特征。

剖面总测量距离4.3km，测量点179个，总测区氡浓度平均值为7445Bq/m³，本剖面测量平均值为8315.8Bq/m³。曲碑箐东本念一带为F4断裂带，该断裂带约100m内平均值为27921.2Bq/m³，最大值71800.6Bq/m³，最大值与断层位置复合较好，在F₄断裂部位，断裂带浅表层破碎、松散，土壤氡浓度极大值位于断裂东侧向西递减，推测其断层深部为东倾（图 3）。

图  3  禄劝县皎西乡本念断层土壤氡异常及断裂特征

1—实测断层；2—隐伏断裂；3—第四系；4—粉砂质泥岩；5—泥质粉砂岩；6—砂岩；JL⁴—下-中侏罗统禄丰群四段；JL²—禄丰群二段

Figure  3.  The Bennian fault and its radon anomaly in Jiaoxi Town, Luquan County

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3.2   角纳实测剖面（R02）

该剖面主要测量对象为测区F₂、F₃、F₄、F₅断裂带，主要地层为侏罗系禄丰群，岩性同上，剖面总测量距离6.8km，测量点310点，本剖面测量氡浓度平均值为8348.8Bq/m³。F₂₄处产生极大值，向东递减，推测其产状东倾；其中F₃、F₅断裂带异常特征明显，土壤氡值总体较高，振幅较大，在F₃断裂附近约30m异常极大值为35616.6Bq/m³，平均值为25369.7Bq/m³，F5断裂异常带宽约350m，极大值为36153.0Bq/m³，平均值16775.5Bq/m³。

3.3   封过实测剖面（R03）

该剖面主要地层为上三叠统舍资组、侏罗系禄丰群、古新统元永井组。舍资组岩性为浅灰黄色岩屑石英砂岩夹泥质粉砂岩、粉砂质泥岩，常见植物碎片。禄丰群一段为灰紫色、紫红色粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩；二段为紫红色粉砂质泥岩；三段为黄绿色岩屑石英砂岩；四段为灰紫色粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩。元永井组一段为紫红色夹黄绿色钙粉砂质泥岩夹少量同色泥质粉砂岩，含少量膏质。该剖面主要测量对象为测区F₁、F₂、F₃、F₄控制断裂带的土壤氡浓度，对比分析其变化规律。剖面总长度6.7km，305个测量点。测量氡浓度平均值为7741.6Bq/m³，接近测区的平均值7445Bq/m³，峰值区域主要位于F₂、F₃断裂带。F₂断裂带中部第四系河流通过，土质人为翻动较多，于断裂带两侧产生2个异常，在断层附近50m产生极大值52163.0Bq/m³，平均值为30108.7Bq/m³，东侧极大值为25027.3Bq/m³，平均值为21114.0Bq/m³，总体向东侧递减，排除岩性对氡浓度的影响，判断F₁断裂为东倾；F₂、F₃、F₄断裂带测量异常宽度约360m，产生极大值为32163.6Bq/m³，平均值为15903.2Bq/m³，总体异常特征明显，显示断裂带较宽，总体较松散。F₄断裂带产生30m异常带，极大值为62057.9Bq/m³，测量值向西递减特征明显。

3.4   茂鲁箐实测剖面（R04）

该剖面主要地层为下白垩统马头山组紫红色岩屑石英砂岩夹泥岩、上白垩统江底河组紫红色夹黄绿色钙粉砂质泥岩、古新统元永井组钙粉砂质泥岩及泥质粉砂岩、始新统赵家店组岩屑石英砂岩。主要穿越F₁、F₂、F₃、F₄、F₅断裂带，断裂带除局部产状变化、地貌特征等，地质特征不明显，为调查断裂的特征，进行土壤氡剖面测量，总测量距离11.2km，测量点545个。剖面测量氡浓度平均值为10411.0Bq/m³，平均值较区域平均值7445Bq/m³高出近40%，极大值大致位于F₁、F₂隐伏断裂带内，于F₂西侧产生宽约160m、平均值16623.2Bq/m³的异常带；于高安、过老以北F₃带内产生土壤氡较高的异常，约870m范围内平均值为26772.6Bq/m³，东部约400m平均值为21367.6Bq/m³的高异常带，表明断裂土壤氡异常较强。

3.5   石板河实测剖面（R05）

该剖面主要地层为古新统元永井组与始新统赵家店组，元永井组主要岩性为紫红色夹黄绿色含钙质粉砂质泥岩及泥质粉砂岩，赵家店组为砖红色中厚层-块状岩屑石英砂岩。测量断裂带为F₂、F₃、F₄、F₅，F₂、F₃、F₄鞍形地貌特征明显，覆盖层厚度0~ 2m，下部地层产状较平缓，倾角11°；F₅断裂带地层产状陡峻，岩石破碎，覆盖层0.5~3m。通过土壤氡剖面测量，7km共340个测量点，剖面氡浓度平均值为7707.1Bq/m³，与区内总平均值相近。在F₂、F₄附近及石板河一带，产生极大值30007.7Bq/m³。异常与断裂带符合较好。

4.   讨论及结论

土壤氡测量普遍用于隐伏断裂探测、断裂活动性研究和地质环境监测，适合云南山间盆地碎屑岩大面积分布的覆盖区域。本次调查在碎屑岩大面积分布区，断陷盆地、风化破碎使得断裂带研究有一定困难。使用土壤氡剖面测量，由于测区碎屑岩成分较单一，本身土壤氡浓度极低，测量中土壤氡来源为深部，数据对隐伏断裂的指示性较强。但由于反射性物质衰减有统计涨落，环境气温、湿度对测量结果有一定的影响^[9-11]。在实际工作中，规范的操作和仪器稳定性、一致性检查可将误差降至最小，使数据精确可靠。本次工作中土壤氡测量对区内的环境评估、断裂活动性调查有较好的指示。地震资料显示，该地带地震频发，其断裂带土壤氡异常明显。皎西一带测量点1679个，氡浓度总平均值为8594.1Bq/m³，较全测区7445Bq/m³高出18%，其中茂鲁箐剖面（R04）高安一带产生全测区最强异常带，表征隐伏断裂活动性较强。北部曲碑箐剖面（R01）本念一带产生全测区最高测量值（71800Bq/m³），表征该断裂活动性较强烈。土壤氡测量成果与区内主要断裂复合较好，且区内土壤氡浓度与环境评估及地方病有直接关系，本次工作为区内防震减灾、地质环境监测提供了基础资料。使用地质-土壤氡剖面方法进行测量，通过详细对比可得断裂带的产状、宽度、活动性强弱等。综合地质方法与土壤氡测量方法的结果，对测区土壤氡浓度变化进行对比分析，得到以下结论。

（1）土壤氡测量在碎屑岩大面积分布、透水性较好、土层湿度较小的覆盖区域对隐伏断裂的探测效果较好，可以综合断裂地质情况判断其深部产状、破碎带宽度等，研究成果对地质工作有较好的指导意义。

（2）测区曲碑箐—角纳—高安—斗租一带（F₃）、本念断裂（F₃）土壤氡测量值异常较强烈，异常宽度、浓度较高，综合对比应为易门-罗茨断裂的主断裂带。从本念、高安测量值分析，应进一步调查评估断裂活动性和地质环境条件。