江西瑞昌盆地土壤氣體Rn、CO2地球化學特征研究

趙影　陳志　呂堅　肖孟仁　胡婷霞　劉兆飛　何鴻毅　羅齊彬　王成楠　胡旭東

摘要：通過野外流動觀測，獲取了2005年江西九江—瑞昌MS5.7地震震中所處的瑞昌盆地139個測點的土壤氣體Rn和CO₂濃度數據。地質統計分析顯示，瑞昌盆地Rn、CO₂背景濃度分別為7.33 kBq/m³和0.50%，異常界濃度分別為27.50 kBq/m³和6.00%。Rn和CO₂濃度空間分布結果表明：Rn濃度異常呈NE向優勢分布特征，可能反應了當前贛北區域的構造應力場狀態；Rn和CO₂濃度的同步異常帶與劉家—范家鋪—城門山斷裂帶、瑞昌盆地東南緣斷裂重合較好；Rn、CO₂濃度異常分布對比分析顯示瑞昌盆地東南方向的斷裂活動性較西北方向的斷裂活動性強，推測瑞昌盆地內相關地震活動與盆地東南方向斷裂構造關聯性較大。

關鍵詞：九江—瑞昌地震；土壤氣；地球化學；Rn；CO₂

中圖分類號：P315.724文獻標識碼：A文章編號：1000-0666（2023）04-0542-09

doi：10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2023.0059

0引言

大量調查研究表明，活動斷裂帶因其裂隙相對發育而成為地球深部氣體集中脫氣的重要地帶，經斷裂帶釋放氣體的地球化學特征與斷裂的活動性密切相關（陳多福等，2005；Bhongsuwan et al，2011；Walia et al，2013；Han et al，2014；Chen et al，2018）。如意大利Fucino盆地斷裂帶內土壤氣體Rn通量大多高于45 mBq/（m²s），最高達120 mBq/（m²s），顯著高于盆地內非斷裂帶區域的10 mBq/（m²s）（Ciotoli et al，2007）。中國臺灣南部潮州斷裂及周邊地區土壤氣體He和CO₂濃度高值異常聚集條帶與潮州斷裂的展布基本重合（Fu et al，2005）。Li等（2013）、趙元鑫（2021）對唐山斷裂帶及周邊地區的土壤氣體進行地球化學野外探測發現，CO₂、Rn、Hg、He 和H₂的濃度異常高值集中出現于唐山斷裂帶內，且土壤氣體濃度異常強度與區域斷裂活動呈現較強的相關性。近年來，土壤氣體地球化學特征研究已成為隱伏斷裂探測及斷層活動性評估的重要方法之一（周曉成等，2012；Li et al，2013；Wang et al，2014；Fu et al，2017；Chen et al，2018），如Mahajan等（2010）基于印度喜馬拉雅山脈西北段新構造區域土壤氣體Rn和He濃度的高值空間展布特征，揭露了平行于喜馬拉雅山前斷裂的一條新的隱伏斷裂；Wang等（2006）利用土壤氣體Rn和Hg濃度野外探測，進一步確定了福州市內的隱伏斷裂展布情況；邵永新等（2007）通過土壤氣體Rn和Hg濃度結果與人工地震探測結果的綜合分析，將海河隱伏斷裂劃分為東、西兩段，且斷裂東段土壤氣體濃度明顯高于西段，可能指示斷裂東段的較強活動性。

已有的觀測和研究發現，中強地震的發生通常會造成發震斷裂帶氣體的地球化學異常變化（King，1986；Italiano et al，2008；杜建國等，2018），如唐山MS7.8地震發生后40年對唐山斷裂帶土壤氣體Rn的野外探測發現，唐山地震震中區仍是Rn濃度和通量高值的聚集區域，表明唐山地震及其余震對斷裂帶的脫氣仍存在影響（Chen et al，2018）；通過對汶川MS8.0地震震中區域科學鉆探隨鉆泥漿氣體的地球化學監測發現，汶川地震的余震活動也會造成泥漿中氣體H₂和 Hg濃度的明顯升高（Zhang et al，2014；張彬等，2018）；在捷克波希米亞西北部和印度西部 Koyna-Warna地區均觀測到發震斷裂帶土壤氣體Rn濃度在區域地震發生前的增高異常變化，研究認為地震附近構造區應力重分布導致的斷層滲透率增加及地震過程中裂隙的演化可能是造成斷裂帶土壤氣體異常變化的主要原因之一（Weinlich et al，2006；Reddy et al，2011）。由此可見，通過地震發生區域主要斷裂帶及周邊地區的土壤氣體地球化學探測，有望為發震構造的進一步深入研究提供重要的科學依據。

2005年11月26日在瑞昌盆地發生了華東地區近30年以來震級最大的地震——九江—瑞昌MS5.7地震（盧福水等，2006；李傳友等，2008）。該地震的發震構造也引起了眾多學者的廣泛關注（盧福水等，2006；楊中書等，2007；李傳友等，2008；呂堅等，2008；Han et al，2012；曾新福等，2018）。然而，瑞昌盆地斷裂錯綜復雜，且多隱伏于厚的沉積物之下，也給發震構造研究造成極大的困難，現有的關于該地震發震構造的研究報道仍眾說不一（陳學忠等，2008；羅麗等，2016）。因此，本文采取土壤氣體野外流動觀測手段，在獲取瑞昌盆地土壤氣體Rn和CO₂濃度背景場的基礎上，結合區域已有地球物理、地震地質及地表震害等研究成果開展綜合研究，進一步探討九江—瑞昌MS5.7地震的發震構造。

1地震地質背景

贛西北九江瑞昌地區位于秦嶺—大別褶皺系和揚子準地臺兩大構造單元交界部位，該地區的構造活動受以上2個構造單元的控制。瑞昌盆地以北存在兩組不同方向的區域大斷裂：NE向的廬江—廣濟斷裂（郯廬斷裂帶南段）和NW向的襄樊—廣濟斷裂。郯廬斷裂帶是中國大陸一條極為重要的活動斷裂帶，為中國東部最大的地震活動帶（徐嘉煒，馬國峰，1992）。其主干斷裂沿秦嶺—大別造山帶的東南邊緣延伸，終止于長江岸邊的廣濟（湖北武穴）附近，南段切割并錯移大別山帶而構成斷裂尾端。襄樊—廣濟斷裂是一條區域性深大斷裂，構成了秦嶺—大別造山南緣邊界斷裂構造帶的東南部分，被認為是揚子地塊與秦嶺—大別造山帶的分界線（圖1a）（朱光等，2001；張國偉等，2004）。

瑞昌盆地是位于贛西北九江地區的一個NE向小型盆地，地處幕阜山隆起向鄱陽湖坳陷的過渡地帶，長約18 km，寬約5 km，以盆地為中心，其周邊300 km內曾發生5級及以上歷史地震共8次（圖1a）。瑞昌盆地所在斷裂帶為NE向瑞昌—武寧斷裂，北起瑞昌以北，向西南經瑞昌盆地、范家鋪、橫港、魯溪至武寧，長約70 km；斷裂北段隱伏于開闊的第四系盆地之下，中段隱伏于山間谷地之下，南段出露于基巖之中。斷層泥化學分布特征顯示，瑞昌—武寧斷裂北段圍巖為氧化條件，斷裂帶內部處于還原環境，存在與地下深部流體的交換作用（田素素，2019）。沿斷裂走向曾發生1888年3月29日銅鼓5.2級、1995年4月瑞昌4.9級和2004年1月德安4.1級等多次地震（圖1a）（李傳友等，2008；Han et al，2012；曾新福等，2016）。

瑞昌盆地兩側為志留系—泥盆系碎屑巖組成的NE向山體。東南邊緣主要出露新生代地層，盆地西北邊緣主要出露下第三系紫紅色礫巖、砂礫巖夾粉砂巖。西北邊緣的中更新世階地海拔約40 m，而盆地東南邊緣海拔僅約20 m，這表明盆地西北部的抬升速度高于東南部邊緣（圖1b）（李傳友等，2008）。

2土壤氣體測量方法

2.1測點布設

按照均勻布點原則，江西省地震局九江地震監測中心站以本次地震精定位震中位置為中心在瑞昌盆地布設土壤氣觀測網，面積約140 km²，東西長約12 km，南北長約12 km，測點間距約1 km，共布設測點139個（圖1b）。測量時間為2021年6月5—20日6：30—10：00、15：00—17：30，可以盡量減少正午氣溫過高對土壤氣體擴散的影響（張磊等，2019）。

2.2測量儀器

Rn濃度測量使用的是RAD7多功能氡檢測儀，測量范圍是3.70×10^-3～740.00 kBq/m³，采樣測量頻率為1次/5 min。使用該儀器測量Rn濃度一般取采樣開始15 min以后的值，因為Po和Rn達到衰變平衡所需時間大約為218Po半衰期的5倍，即15 min左右。CO₂濃度測量使用GXH-3010便攜紅外線二氧化碳監測儀，儀器測量誤差為±2.00% F·S，分辨率為0.001%，測量范圍為0～20.00%，采樣測量頻率為1次/s。

2.3測量方法

土壤氣體測量使用實心鋼釬在測點處垂直于地表土壤向下打孔，實心鋼釬直徑為3 cm，將其打入地面0.8 m以下后拔出，將底部帶有花孔的空心采樣桿插入孔底。通過乳膠管將采樣桿連接到RAD7多功能氡檢測儀和GXH-3010E便攜紅外線二氧化碳監測儀分別進行采樣測量（Chen et al，2018）。其中，在Rn濃度測量過程中，儀器進氣口前端設置氣體過濾器和分子篩干燥劑，以此保護內部探測器免受灰塵和土壤水分的侵害；在CO₂測量過程中，同樣通過在進氣口前端設置氣體過濾器來保護內部探測器免受灰塵的侵害。

2.4儀器穩定性驗證

測量結束后，將RAD7多功能氡檢測儀送至江西省地震局地震監測氡觀測儀檢測平臺HD-6型多功能自控氡室開展校準驗證（趙影等，2021），結果表明儀器重復性、體積活度響應相對誤差和相對固有誤差三項指標均符合相關技術要求（表1）；使用新鮮空氣對GXH-3010E便攜紅外線二氧化碳監測儀進行進樣測試，測試結果為0.04%，排除了儀器自身因素對測量數據準確性的影響。

3結果分析

土壤氣體Rn和CO₂數據的統計結果表明，Rn濃度范圍為35.70×10-3～79.70 kBq/m³；CO₂濃度變化范圍為0.10～10.67%（表2）。Rn和CO₂濃度波動較大，且CO₂濃度明顯高于大氣 水平（0.04%），而少部分測點Rn濃度明顯低于空氣水平，小于100.00 Bq/m³（Ciotoli et al，1999；Novelli et al，1999）。均值和中位數顯示氣體濃度概率分布因異常值的存在而呈偏正態分布，表明樣本分布異常。Rn和CO₂濃度數據偏度值分別為1.76和1.25，表明Rn相較CO₂具有較高的分散性分布。

由于土壤氣體的成因比較復雜，其濃度異常閾值不能絕對固定，因此有多種地質統計方法確定異常閾值。在某些情況下，上四分位數被認為是可能的異常閾值（Beaubien et al，2003）；或者通過去除異常高值后的平均值加上兩倍標準差來確定異常閾值（Baubron et al，2002；Fu et al，2005）。然而，土壤氣體異常閾值受構造、巖性、季節變化和人為因素等多種因素的影響，為此，結合此次密集采樣特點，本文采用更加客觀的分位數-分位數圖（Q-Q圖）方法。該方法是一種區分背景值和異常值之間的不同群體的有效方法（Kafadar，Spiegelman，1986；Sinclair et al，1991；Cheng et al，1994）。同時，本文采用了基于更復雜統計推導的Q-Q圖方法：在Q-Q圖的基礎上，通過近似直線段的方法確定氣體異常閾值，即取這些直線段交點所對應的縱坐標值分別作為背景值與異常閾值。最終結果顯示：Rn、CO₂背景濃度分別為7.33 kBq/m³、0.50%，異常界濃度分別為27.50 kBq/m³、6.00%（圖2）。

4討論

4.1土壤氣體空間分布特征

鑒于實際采樣過程中無法做到完全等間距均勻采樣，為合理估計未采樣區域的土壤氣體濃度，本文采用Kriging插值法繪制研究區土壤氣體濃度空間等值線圖。Kriging插值法是一種以變異函數理論和結構分析為基礎，對研究區域未采樣位置進行無偏最有效估計的方法。該方法利用了測量點之間的空間關聯性，被廣泛應用于地球化學、大氣、礦場資源的數據處理及異常定位（李如仁等，2020）?？紤]到土壤氣體數據的空間各向異性，為正確描述研究區土壤氣體濃度的空間特征，本文使用Surfer 13軟件，通過對各類變異函數模型比對，選取效果較好的指數差變函數模型進行Kriging插值。在該模型下，Rn和CO₂濃度的各向異性比值均為2，各向異性角度分別為48.87°和140.00°。本文采用顏色梯度來表示土壤氣濃度的空間變化，濃度值低于異常閾值的區域用藍色到綠色表示，高于異常閾值區域則用黃色到紅色表示（圖3）。

圖3a顯示，Rn濃度異?；境庶c狀或帶狀沿斷裂分布，且異常整體呈現NE向優勢分布特征。九江地區節理統計表明，新進紀以來太平洋板塊俯沖擠壓速率減緩，印度板塊擠壓速率增大。受印度板塊NE向擠壓的顯著影響，區域現代應力場表現為NEE向主壓應力場（高坤，2019）。在NEE向應力場影響下，該區域斷塊山、斷陷盆地的邊界斷裂亦呈NNE至NE走向，如瑞昌—武寧斷裂、羅溪—銅鼓斷裂、九江—靖安斷裂、新干—湖口斷裂等。因此，研究區Rn濃度異常的NE向優勢分布特征可能反映了當前贛北區域構造應力狀態。

CO₂濃度異常除沿劉家—范家鋪—城門山斷裂帶、瑞昌盆地東南緣隱伏斷裂附近有點狀分布外，在整個研究區并未顯示其它明顯特征（圖3b）。相比于Rn，CO₂來源較為復雜，存在地幔脫氣、變質分解、有機質氧化、微生物作用等。非火山地區的高CO₂含量往往由深大斷裂導致，且CO₂可以作為確定構造活動和地震危險性的良好指示劑（Irwin，Barnes，1980；Annunziatellis et al，2003）。筆者推測，劉家—范家鋪—城門山斷裂帶、瑞昌盆地東南緣隱伏斷裂可能比研究區其它斷裂切割深度大。

以瑞昌盆地為界，盆地東南方向Rn和CO₂濃度異常較盆地西北方向異常分布更為密集、帶狀分布更為明顯，最高異常均分布在盆地東南方向（圖3）。相關研究表明，斷裂活動性的增強，通常會在巖石中產生新的破裂，增加斷裂帶地層的滲透性，從而使地下裂隙連通，加速地球深部氣體向地表的運移，其土壤氣體濃度及釋放通量通常也越大（Baixeras et al，2001；蘇鶴軍等，2013；Yang et al，2018），以上對比分析顯示瑞昌盆地東南方向斷裂活動性相對較強。Rn和CO₂濃度異常分布顯示，沿瑞昌盆地東南緣隱伏斷裂走向往NE向延伸仍有帶狀異常分布，筆者推測該緣隱伏斷裂在前人已探明基礎上往NE向存在一定程度延伸，且延伸部分異常帶分布區域可能為該隱伏斷裂與丁家山—獅子山島隱伏斷裂交匯部位（圖3）。

4.2土壤氣體同步異常帶與地震活動關聯性分析

研究區Rn和CO₂濃度呈現出兩條NE向同步異常帶，與劉家—范家鋪—城門山斷裂帶、瑞昌盆地東南緣隱伏斷裂重合較好，顯示以上兩條斷裂可能具有較高的破碎程度。在震區周邊固定臺站及震后流動臺站所獲取的余震重新定位結果顯示：本次MS5.7地震共發生220次ML≥1.0余震，精定位結果顯示大部分余震分布于劉家—范家鋪—城門山斷裂和瑞昌盆地東南緣隱伏斷裂附近（羅麗等，2016），且本次地震的3次ML≥4.0余震同樣分布在以上兩條斷裂附近（表3），表明以上兩條斷裂及附近區域地殼應力變化相對較大（圖3）?；◢弾r壓裂實驗已經證明，在低應力條件下，花崗巖中原始微孔隙閉合，使Rn濃度保持在背景值或較低水平，但隨應力的不斷累積，巖石微裂隙的發展、連通和破碎導致Rn濃度不斷升高（Girault et al，2017）。膨脹-擴散模型提出，當構造應力增加時，微裂隙定向擴展并出現在巖石孔隙附近。隨著應力的不斷累積，巖石中的微裂隙逐漸發育和擴張。當微裂隙將巖石孔隙與斷裂相貫通時，孔隙和微裂隙中的氣體通過斷裂快速向上運移（Martinelli et al，1991）。劉家—范家鋪—城門山斷裂帶、瑞昌盆地東南緣隱伏斷裂所在區域強烈且持久的地震帶來的應力擾動可能改變了巖石的物理性質和化學成分，如密度、孔隙度、彈性、含水量和離子組成等（劉耀煒，任宏微，2009；Du et al，2010），從而導致微裂縫的發育和擴張。當巖石微裂隙將巖石孔隙與斷裂相貫通時，劉家—范家鋪—城門山斷裂、瑞昌盆地東南緣隱伏斷裂及附近土壤氣體通過斷裂運移的路徑變得更多，從而表現出了較高土壤氣濃度（圖4）（Holub，Brady，1981；Zhang，Sanderson，1996）。

本次M_S5.7地震震后震害調查結果顯示：此次地震引發地面塌陷、砂土液化、地表裂縫、崩坍等多種震害也主要分布在主震震中東南方向，且呈NE走向優勢分布；地震造成的房屋倒塌同樣呈NE走向帶狀分布（曾新福等，2018），表明此次地震導致震中東南方向破裂已沿NE走向延伸至地表，說明劉家—范家鋪—城門山斷裂、瑞昌盆地東南緣隱伏斷裂及附近區域可能應力變化較大，導致裂隙貫通至地表，為氣體運移提供了較好的通道。淺層地震勘探顯示瑞昌盆地東南緣隱伏斷裂出現了地震波反射層偏移，進一步揭示出該斷裂是一條NE向發育的隱伏正斷層，中更新世以下地層出現10～12 m位移，表明該斷層第四紀顯著活動（Han et al，2012）。劉家—范家鋪—城門山斷裂帶為瑞昌盆地南東緣一條近NE向控制斷裂，在震源區域傾向SE，傾角70°～85°，該斷裂第四紀地裂縫較為發育，地裂縫傾角多為65°以上，長度1～6 m（呂堅等，2007，齊信等，2015）。瑞昌盆地東南緣隱伏斷裂為正斷層，表明了斷層附近的拉張環境，以及劉家—范家鋪—城門山斷裂的高傾角、地裂縫發育，這些均有利于地下氣體向上運移，從而表現出較高土壤氣濃度（圖4）。

5結論

本文利用江西瑞昌盆地內139個Rn和CO₂測點的土壤氣體濃度測量結果，討論了區域內土壤氣體Rn和CO₂濃度的空間分布特征，主要得出以下結論：

（1）研究區土壤氣體Rn和CO₂濃度范圍分別為35.7×10^-3～79.70 kBq/m³和0.10%～10.67%，背景濃度分別為7.33 kBq/m³、0.50%，異常界濃度分別為27.50 kBq/m³、6.00%。Rn和CO₂濃度異常整體呈點狀或帶狀分布，Rn濃度異常呈現NE向優勢分布特征，可能反應了贛北區域當前構造應力狀態。

（2）土壤氣體Rn和CO₂濃度同步異常帶與劉家—范家鋪—城門山斷裂、瑞昌盆地東南緣斷裂重合較好，且Rn和CO₂濃度異常分布對比分析顯示瑞昌盆地東南方向斷裂活動性較西北方向強，推測瑞昌盆地內相關地震活動與盆地東南方向斷裂構造關聯性較大。該區域具有氣體地球化學敏感性，適合開展地震地球化學土壤氣體長期連續監測。

參考文獻：

陳多福，蘇正，馮東，等.2005.海底天然氣滲漏系統水合物成藏過程及控制因素［J］.熱帶海洋學報，24（3）：38-46.

陳學忠，呂堅，王惠敏.2008.2005年11月26日江西九江—瑞昌MS5.7地震序列的破裂過程研究［J］.地震，28（1）：100-106.

杜建國，李營，崔月菊，等.2018.地震流體地球化學［M］.北京：地震出版社.

高坤.2019.江西九江—靖安斷裂九江段新構造期活動特征研究［D］.北京：中國地質大學.

李傳友，曾新福，張劍璽，等.2008.2005 年江西九江 5.7 級地震構造背景與發震構造［J］.中國科學：地球科學，38（3）：343-354.

李如仁，李廣超，陳偉，等.2020.京津冀氣溶膠數據普通克里金差值研究［J］.沈陽建筑大學學報（自然科學版），36（1）：179-185.

劉耀煒，任宏微.2009.汶川8.0級地震氡觀測值震后效應特征初步分析［J］.地震，29（1）：121-131.

盧福水，曾新福，鄭棟，等.2006.九江—瑞昌5.7級地震發震構造初探［J］.防災減災工程學報，26（S1）：75-82.

呂堅，倪四道，沈小七，等.2007.九江—瑞昌地震的精確定位及其發震構造初探［J］.中國地震，23（2）：166-174.

呂堅，鄭勇，倪四道，等.2008.2005年11月26日九江—瑞昌MS5.7、MS4.8地震的震源機制解與發震構造研究［J］.地球物理學報，51（1）：158-165.

羅麗，呂堅，曾文敬，等.2016.江西九江—瑞昌地震序列震源位置和發震構造再研究［J］.地震地質，38（2）：342-351.

齊信，陳州豐，邵長生，等.2015.九江地區第四系中典型地裂縫特征及構造意義［J］.地質學報，89（12）：2266-2276.

邵永新，楊緒連，李一兵.2007.海河隱伏活斷層探測中土壤氣氡和氣汞測量及其結果［J］.地震地質，29（3）：627-636.

蘇鶴軍，張慧，李晨樺，等.2013.西秦嶺北緣斷裂帶斷層氣濃度空間分布特征與強震危險性分析［J］.地震工程學報，35（3）：671-676.

湯蘭榮，呂堅，曾新福，等.2018.九江—瑞昌地震震源機制和應力場特征［J］.大地測量與地球動力學，38（8）：791-795.

田素素.2019.江西九江地區斷裂活動性研究——來自遙感解譯、地震、熱泉、斷層泥的證據［D］.南昌：東華理工大學.

徐嘉煒，馬國峰.1992.郯廬斷裂帶研究的十年回顧［J］.地質論評，38（4）：316-324.

楊中書，曾文敬.2007.利用雙差法對2005年江西九江—瑞昌5.7級地震序列重新定位［J］.地震地磁觀測與研究，28（2）：25-31.

曾新福，湯蘭榮，江春亮，等.2018.九江—瑞昌5.7級地震地質災害特征及發震構造［J］.華北地震科學，36（2）：8-17.

張彬，劉耀煒，方震，等.2018.汶川地震科學鉆探2號孔（WFSD-2）隨鉆泥漿氫和汞濃度與斷裂構造關系［J］.地球物理學報，61（5）：1771-1781.

張國偉，程順有，郭安林，等.2004.秦嶺—大別中央造山系南緣勉略古縫合帶的再認識——兼論中國大陸主體的拼合［J］.地質通報，23（9-10）：846-853.

張磊，劉耀煒，包創，等.2019.川西冕寧斷層土壤氣特征［J］.環境化學，38（4）：777-783.

趙影，黃仁桂，鮑志誠，等.2021.地震測氡儀野外校準的新方法［J］.中國地震，37（1）：140-147.

趙元鑫.2021.流體地球化學與構造活動關系的地質統計研究［D］.北京：中國地震局地震預測研究所.

周曉成，杜建國，陳志，等.2012.地震地球化學研究進展［J］.礦物巖石地球化學通報，31（4）：340-346.

朱光，宋傳中，王道軒，等.2001.郯廬斷裂帶走滑時代的40Ar/39Ar年代學研究及其構造意義［J］.中國科學：地球科學，31（3）：250-256.

Annunziatellis A，Ciotoli G，Lombardi S，et al.2003.Short and long term gas hazard：the release of toxic gases in the Alban Hills Volcanic Area（Italy）［J］.Journal of Geochemical Exploration，77（2-3）：93-108.

Baixeras C，Erlandsson B，Font L，Jnsson G.2001.Radon Emanation from Soil Samples［J］.Radiation Measurement，34（1-6）：441-443.

Baubron J C，Rigo A，Toutain J P.2002.Soil gas profiles as a tool to characterize active tectonic areas：The Jaut Pass Example（Pyrenees，France）［J］.Earth and Planetary Science Letters，196（1）：69-81.

Beaubien S E，Ciotoli G，Lombardi S.2003.Carbon dioxide and radon gas hazard in the Albani Hills Area（Central Italy）［J］.Journal of Volcanology & Geothermal Research，123（1-2）：63-80.

Bhongsuwan T，Pisapak P，Helmut D.2011.Result of alpha track detection of radon in soil gas in the Khlong Marui Fault Zone，Southern Thailand：A possible earthquake precursor［J］.Songklanakarin Journal of Science and Technology，33（5）：609-616.

Chen Z，Li Y，Liu Z F，et al.2018.Radon emission from soil gases in the active fault zones in the capital of China and its environmental effects［J］.Scientific Reports，8（1）：1-12.

Cheng Q，Agterberg F P，Ballantyne S B.1994.The separation of geochemical anomalies from background by fractal methods［J］.Journal of Geochemical Exploration，51（2）：109-130.

Ciotoli G，Etiope G，Guerra M，et al.1999.The detection of concealed faults in the Ofanto Basin using the correlation between soil-gas fracture surveys［J］.Tectonophysics，301（3-4）：321-332.

Ciotoli G，Lombardi S，Annunziatellis A.2007.Geo-statistical analysis of soil gas data in a high seismic intermontane basin：Fucino Plain，Central Italy［J］.Journal of Geophysical Research，112（B2）：B05407.

Du J G，Amita K，Ohsawa S，et al.2010.Experimental evidence on formation of imminent and short-term hydrochemical precursors for earthquakes［J］.Applied Geochemistry，25（4）：586-592.

Fu C C，Yang T F，Chen C H，et al.2017.Spatial and temporal anomalies of soil gas in Northern Taiwan and its tectonic and seismic implications［J］.Journal of Asian Earth Sciences，149：64-77.

Fu C C，Yang T F，Walia V，et al.2005.Reconnaissance of soil gas composition over the buried fault and fracture zone in Southern Taiwan［J］.Geochemical Jourmal，39：427-439.

Girault F，Schubnel A，Pili ?.2017.Transient radon signals driven by fluid pressure pulse，micro-crack closure，and failure during granite deformation experiments［J］.Earth and Planetary Science Letters，474：409-418.

Han X K，Li Y，Du J G，et al.2014.Rn and CO₂geochemistry of soil gas across the active fault zones in the Capital Area of China［J］.Natural Hazards and Earth System Sciences，14（10）：2803-2815.

Han Z J，Lu F S，Ji F J，et al.2012.Seismotectonics of the 26 November 2005 Jiujiang-Ruichang，Jiangxi，MS5.7 earthquake［J］.Acta Geologica Sinica，86（2）：497-509

Holub R F，Brady B T.1981.The effect of stress on radon emanation from rock［J］.Journal of Geophysical Research，86（B3）：1776-1784

Irwin W P，Barnes I.1980.Tectonic relation of carbon dioxide discharges and earthquakes［J］.Journal of Geophysical Research-atmospheres，85（B6）：3115-3121.

Italiano F，Martinelli G，Plescia P.2008.CO2 degassing over seismic areas：the role of mechanochemical production at the study case of Central Apennines［J］.Pure and Applied Geophysics，165（1）：75-94.

Kafadar K，Spiegelman C H.1986.An alternative to ordinary Q-Q plots：conditional Q-Q plots［J］.Computational Statistics & Data Analysis，4（3）：167-184.

King C Y.1986.Gas geochemistry applied to earthquake prediction：An overview［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，91（B12）：12269-12281.

Li Y，Du J G，Wang X，et al.2013.Spatial variations of soil gas geochemistry in the Tangshan area of Northern China［J］.Terrestrial，Atmospheric and Oceanic Sciences，24（3）：323-332.

Mahajan S，Walia V，Bajwa B S，et al.2010.Soil-gas radon/helium surveys in some Neotectonic areas of NW Himalayan Foothills，India［J］.Natural Hazardsand EarthSystem Sciences，10：1121-1127.

Martinelli G.1991.Fluidodynamical and chemical features of Radon 222 related to total gases：Implications for earthquake predictions Proc［C］//Meeting on Isotopic and Geochemical precursors of earthquakes and volcanic eruptions.International Atomic Energy Agency. Austria：IAEA，48-62.

Novelli P C，Lang P M，Masarie K A，et al.1999.Molecular hydrogen in the troposphere：global distribution and budget［J］.Journal of Geophysical Research，104（D23）：30427-30444.

Reddy D，Nagabhushanam P.2011.Groundwater electrical conductivity and soil radon gas monitoring for earthquake precursory studies in Koyna，India［J］.Applied Geochemistry，26（5）：731-737.

Sinclair A J.1991.A fundamental approach to threshold estimation in exploration geochemistry：probability plots revisited［J］.Journal of Geochemical Exploration，41（1）：1-22.

Walia V，Yang T，Lin S，et al.2013.Temporal variation of soil gas compositions for earthquake surveillance in Taiwan［J］.Radiation Measurements，50：154-159.

Wang G C，Liu C，Wang J.2006.The use of soil mercury and radon gas surveys to assist the detection of concealed faults in Fuzhou City，China［J］.Environmental Geology，51（1）：83-90.

Wang Xin，Li Y，Du J G，et al.2014.Correlations between radon in soil gas and the activity of seismogenic faults in the Tangshan area，North China［J］.Radiation Measurements，60：8-14.

Weinlich F H，Faber E，Boukov A，et al.2006.Seismically induced Variations in Mariánské Lázněfault Gas Composition in the NW Bohemian Swarm Quake region，Czech Republic-A Continuous Gas Monitoring［J］.Tectonophysics，421：89-110.

Yang Y，Li Y，Guan Z，et al.2018.Correlations between the radon concentrations in soil gas and the activity of the Anninghe and the Zemuhe faults in Sichuan，southwestern of China［J］.Applied Geochemistry，89：23-33.

Zhang L，Liu Y W，Guo L S，et al.2014.Isotope geochemistry of mercury and its relation to earthquake in the Wenchuan Earthquake Fault Scientific Drilling Project Hole-1（WFSD-1）［J］.Tectonophysics，（619-620）：79-85.

Zhang X，Sanderson D J.1996.Numerical modeling of the effects of fault slip on fluid flow around extensional faults［J］.Journal of Stuctural Geology，18（1）：109-119.

Geochemical Characteristics of Soil Gas（Rn，CO₂）in the

Ruichang Basin，Jiangxi Province

ZHAO Ying CHEN Zhi LYU Jian XIAO Mengren HU Tingxia LIU Zhaofei

HE Hongyi LUO Qibin WANG Chengnan HU Xudong

（1.Observatory for Geodynamic of the East Yangtze Block in Jiujiang，Jiangxi Province，Jiujiang 332006，Jiangxi，China）

（2.Jiangxi Earthquake Agency，Nanchang 330096，Jiangxi，China）

（3.CEA Key Laboratory of Earthquake Forecasting，Institute of Earthquake Forecasting，

China Earthquake Administration，Beijing 100036，China）

（4.Engineering Research Center for Seismic Disaster Prevention and Engineering Geological Disaster

Detection of Jiangxi Province，Nanchang 330013，Jiangxi，China）

（5.Geological Survey of Jiangxi Province，Nanchang 330096，Jiangxi，China）

Abstract

The concentration of the soil gases Rn and CO₂at 139 sites within 140 km2 in the Ruichang Basin，in which the epicenter of the Jiujiang-Ruichang MS5.7 earthquake on November 26，2005 is located，is measured.The geostatistical analysis shows that the background values of the concentration of Rn and CO₂are 7 330 Bq/m3，0.50%，and the abnormal boundary values of the concentration are 27 500 Bq/m3，6.00%，respectively.The anomalous values of Rn are distributed in NE direction，which is consistent with the current state of tectonic stress field in northern Jiangxi.The zone which has synchronous high-value anomaly of Rn and CO₂is in line with the Ruichang-basin southeast marginal fault and the Liujia-Fanjiapu-Chengmenshan marginal fault.The distribution of abnormal concentration of Rn and CO₂shows that the fault activity in the southeast direction of the Ruichang Basin is stronger than that in the northwest direction.The earthquake activity in the Ruichang Basin may be closely related to the fault structure in the southeast direction of the Basin.

Keywords：the Jiujiang-Ruichang earthquake；soil gas；geochemistry；Rn；CO₂