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首都圈曾发生多次7级以上的破坏性地震，延怀盆地、三河-平谷地区和唐山地区构造活动较强，地震危险性相对较高，是首都圈地震重点监测区。通过获取研究区活动断裂带的土壤气体时空变化特征，探讨了不同断裂带土壤气体地球化学差异，并分析了土壤气体浓度变化与构造及地震活动的关系，为首都圈地震危险性评估提供了构造地球化学依据。于2011年8月至9月、2012年9月至10月及2013年5月至6月，横跨延矾盆地北缘断裂、新保安-沙城断裂、夏垫断裂和唐山断裂进行了3次土壤气体Rn、CO2、Hg、H2和He浓度测量，共9个剖面，423个测点，16个Rn、CO2和Hg通量点。Rn浓度由HDC-B型测氡仪、RAD7型测氡仪和RTM2200型测氡仪测定；采用Agilent3000型和VEGA-GC型便携式气相色谱仪对土壤气体CO2、He和H2进行测量；采用RA-915+型塞曼效应（Zeeman effect）测汞仪测量Hg浓度。Rn、CO2和Hg通量分别使用RAD7测氡仪、GXH-3010E型便携式红外线CO2分析仪和RA-915+型塞曼效应（Zeeman effect）测汞仪测量。测量结果显示，延矾盆地北缘断裂和新保安-沙城断裂的Rn浓度低于夏垫断裂和唐山断裂；延矾盆地北缘断裂的CO2浓度低于其他断裂；H2浓度变化对唐山断裂活动具有较强的指示意义；研究区断裂Hg和He的浓度差别不大。具体而言，延怀盆地内断裂带CO2、Rn、H2、He和Hg平均浓度变化范围分别为1926.3~17875.0ppm、2.9~14.6kBq/m3、5.2~8.1ppm、8.8~12.4ppm和4.4~26.5ng/m3；夏垫断裂CO2、Rn、H2、He和Hg平均浓度变化范围分别为5609.6~12119.9ppm、10.4~27.7kBq/m3、4.0~6.4ppm、10.2~13.3ppm和5.2~17.1ng/m3；唐山断裂CO2、Rn、H2、He和Hg平均浓度变化范围分别为5652.9~13225.8ppm、5.5~18.1kBq/m3、3.7~74.8ppm、4.1~11.2ppm和4.3~22.2ng/m3。夏垫断裂Rn的通量最高为1443.2Bq m-2h-1，而其他断裂Rn的通量最高不超过400Bq m-2h-1；研究区断裂带CO2通量差异不大，多数介于10~40g m-2d-1；Hg通量测量变化幅度较大，其变化范围为8.6~194.9ng m-2h-1。研究区断裂的土壤气体浓度空间差异是由土壤类型、降水量、地壳厚度、断裂规模及其地震活动等因素综合作用的结果。延怀盆地内土壤粒度较粗、土壤含砂量较高、土壤湿度较小、地壳较厚、断裂规模相对较小等因素导致延矾盆地北缘断裂和新保安-沙城断裂的土壤气Rn浓度相对较低；唐山断裂土壤气Rn浓度小于夏垫断裂主要受唐山地区地下水位较低的影响。延矾盆地断裂上CO2浓度也受土壤类型、断裂规模及其地震活动等因素的影响。研究区断裂带上土壤气的浓度变化与首都圈地震活动强度特征有一定相关性。与2011年相比，各剖面土壤气CO2、Rn、He和Hg的平均浓度在2012年均有不同程度升高，这与2012年首都圈地震活动增强一致。在2013年，唐山断裂和延怀盆地内断裂带Rn的平均浓度继续升高，而土壤气CO2和Hg的平均浓度不同程度降低，但Rn和CO2平均浓度仍然高于2011年；首都圈在2013年的地震活动弱于2012年，但是强于2011年。