隆堯地裂的成因

馬學軍，宋偉，王洪磊，章衛(wèi)衛(wèi)，楊旭東，賈國欣

（中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，保定 071051）

隆堯地裂的成因

馬學軍，宋偉，王洪磊，章衛(wèi)衛(wèi)，楊旭東，賈國欣

（中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，保定 071051）

在野外調(diào)查和槽探的基礎上，分析周張莊－東店馬地裂的地質(zhì)環(huán)境、基本特征和形成機制。發(fā)現(xiàn)該地裂屬于構(gòu)造地裂。隆堯南斷裂活動反映在地表形成潛伏裂縫；連年地下水超采引起地下水下降，受降雨和農(nóng)灌水滲流的沖蝕和搬運影響，致使地面開裂。建議該區(qū)地裂防治以避讓為主，并限制承壓水開采，加強災害監(jiān)測和預警。

地裂；斷裂；地下水；地表水；防治

隆堯縣周張莊－東店馬地裂縫（簡稱隆堯地裂縫，下同）經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)該地縫穿過東良鄉(xiāng)、北樓鄉(xiāng)、魏家莊鎮(zhèn)、隆堯鎮(zhèn)、牛家橋鄉(xiāng)等5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的11個村，近百戶居民房屋開裂。地裂縫斷續(xù)出現(xiàn)長達20km。

本文依托中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)大調(diào)查——華北平原地裂縫調(diào)查與評價項目，在大量野外調(diào)查、槽探基礎上，對該地面裂縫的分布特征、形成機制進行了初步研究。

1 地理及地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 自然地理概況

隆堯縣境內(nèi)地勢由西北向東南傾斜，海拔高度在25～157m之間。地貌單元屬于山前傾斜平原。西側(cè)屬太行山脈，由中山區(qū)、低山區(qū)和丘陵三部分組成。東側(cè)屬華北平原，平原東部有少量洼淀區(qū)。宣務山坐落于西部，山地面積5.8km2。

1.2 隆堯縣區(qū)域地質(zhì)概況

隆堯縣地處華北斷塊區(qū)中兩個構(gòu)造單元太行山隆起區(qū)和華北平原坳陷區(qū)的過渡帶，其分界斷裂為北東向的太行山山前斷裂帶。前第四紀地層分布在宣務山一帶，主要有震旦系、寒武系、奧陶系，其他地區(qū)均為第四紀松散堆積物。

地裂縫發(fā)育區(qū)處在華北平原沉降帶華北平原中南部的束鹿斷陷盆地內(nèi)，束鹿斷陷盆地呈窄長條形，長約80km，寬14～20km。盆地東以新河斷裂為界，盆地西緣的寧晉凸起為斜坡狀延伸到盆地之下，以NNE向晉縣斷裂與西側(cè)的晉縣斷陷盆地毗鄰，北部經(jīng)NW向衡水斷裂與深縣斷陷盆地相通，南側(cè)與隆堯凸起相連。盆地內(nèi)部被NW向曹莊南斷裂和大曹莊斷裂分割，分成束鹿主體凹陷、曹莊橫向隆起和南部次凹三部分［1］（圖1）。

圖1 束鹿斷陷盆地地質(zhì)構(gòu)造圖Fig.1 Geological tectonics of Shulu down－faulted basin

2 隆堯地裂縫概況

現(xiàn)狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)，隆堯地裂縫自東良鄉(xiāng)北寺莊村北至蓮子鎮(zhèn)南吳疃村東南，地表出露或隱伏于地下斷續(xù)出現(xiàn)長達20km，總體走向近東西向。沿地裂縫走向可以看到地裂縫垂直錯動地表，最大錯動量約0.4m。隆堯地裂縫穿過5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的11個村（圖2），其中周張莊村、南小河村、虎中村、西店子村民房受災均比較嚴重，地裂縫造成多戶居民房屋開裂、企業(yè)廠房破壞、道路受損、農(nóng)田破壞等。

圖2 隆堯地裂縫分布圖Fig.2 Layout of the Longyao ground cleave

地裂縫剖面多呈上寬下窄的楔形，裂口粗糙不平，大部分出現(xiàn)垂向錯動現(xiàn)象。地裂縫出現(xiàn)地表的時間有先有后，表現(xiàn)形式不同，具一定的分段性。據(jù)其發(fā)生時間和形態(tài)特征等，大致可分為3段。

（1）北寺莊村－周張莊村段：西起北寺莊村北東至周張莊村東，長約2 100m，呈折線狀顯現(xiàn)，總體呈NWW向。2006年澆地時地裂縫以串珠狀塌坑出現(xiàn)，寬度0.3～0.4m，可見深度0.5m。地裂縫南側(cè)一盤下降，以后每年澆地或大雨時均出現(xiàn)沉降增加。地裂縫通過周張莊村致使20多戶居民房屋損壞嚴重，建筑物均呈現(xiàn)南側(cè)下沉現(xiàn)象。

（2）南小河村－虎中村段：西起郭賈村西北東至杜村村南，長約4 000m，呈折線狀顯現(xiàn)，總體NEE向，多以2006年澆地時出現(xiàn)，地裂縫連續(xù)或串珠狀塌陷坑形式出現(xiàn)，無明顯垂直錯動現(xiàn)象。地裂縫通過南小河村和虎中村，致使30多戶居民房屋損壞嚴重，建筑物破壞也呈現(xiàn)南側(cè)下沉現(xiàn)象。

（3）堯家莊－東店馬段：西起堯家莊東南東至南吳疃東南，長約6 500m，呈折線狀顯現(xiàn)，總體NEE向。地裂縫最早于1966年邢臺地震時開始出現(xiàn)，當時表現(xiàn)為地裂縫噴砂冒水，幾年后自然閉合。自2003年又開始出現(xiàn)細小裂縫，直至2006年夏季強降雨過后，在西店子村村西農(nóng)田內(nèi)被發(fā)現(xiàn)。通過西店子村，致使10余戶居民房屋損壞嚴重，地裂縫有明顯垂直錯動現(xiàn)象，建筑物破壞呈現(xiàn)南側(cè)下沉現(xiàn)象，且有水平錯動現(xiàn)象。

3 探槽地質(zhì)現(xiàn)象

為查明地裂縫發(fā)育區(qū)地層結(jié)構(gòu)、巖性、工程特性，在西店子村沿地裂縫開挖槽探，揭露地裂縫斷裂面兩側(cè)地層差異明顯（圖3）。

圖3 西店子村西探槽剖面圖Fig.3 Trench profile in the Xidianzi village

以東側(cè)探槽為例，地層巖性從新至老依次為：

（1）0～4.5m為人工填土層，即澧河河堤，褐黃色，含大量植物根系，地裂縫將河堤錯開。

（2）4.5～7.0m 為粉土層，淺黃褐色，土質(zhì)疏松，含少量的植物根系，厚度約0.5m，地裂縫附近有細微裂隙存在，夾有厚度0.05～0.1m的粉質(zhì)粘土層，地裂縫垂直錯動量約0.2m。

（3）7.0～9.3m 為粉質(zhì)粘土層，黑褐色，土質(zhì)較為緊密，較濕，中間夾有黑色含有機質(zhì)的粉質(zhì)粘土層，地裂縫垂直錯動量為0.15～0.2m。

（4）9.3～10.0m為含大量乳白色鈣質(zhì)結(jié)核的粉質(zhì)粘土層，深鐵灰色黏土層，含鈣質(zhì)結(jié)核，直徑1～5mm。

由探槽壁上可以清晰看出類似疊瓦式兩條正斷層，F(xiàn)1斷裂面向上延至地表，傾角為80°～65°，地層垂直位錯累計0.2～0.3m。F2走向、傾向與F1大致相當，傾角50°～60°，位錯約0.1m，斷裂面較平直。在斷裂面上均可以觀察到擦痕的存在（圖4）。

圖4 探槽顯示主裂縫明顯擦痕Fig.4 Scratches of the main fissure in the trench

4 隆堯地裂縫成因分析

通過對隆堯地裂縫地質(zhì)環(huán)境背景及基本特征分析，認為其成因與隆堯南斷裂密切相關，是現(xiàn)代區(qū)域構(gòu)造應力場活動加強的產(chǎn)物。

構(gòu)造地裂縫的形成和發(fā)育有多種因素，按其發(fā)生、發(fā)展過程中所起作用，可分為主導、誘發(fā)和影響3個因素。主導因素是控制地裂縫孕育、發(fā)展、活動性質(zhì)和展布格局的決定性因素；誘發(fā)因素是決定和影響地裂縫發(fā)生時間、地段、強度的因素；影響因素則是只影響地裂縫發(fā)育程度的因素［2］。

隆堯南斷裂是一條活動斷裂，據(jù)資料該斷裂為華北平原坳陷區(qū)內(nèi)西邊緣邢衡隆起和臨清坳陷的邊界斷裂，為正斷層，長約29km，呈NWW向展布，傾向南，傾角60°～70°，此斷裂在第四紀有過活動［3］。

地裂縫走向與隆堯南斷層走向基本一致，分布位置幾乎重合，且都具有南盤相對下降的特征。二者這種在空間展布、現(xiàn)代活動特征上的高度一致，表明它們之間具有明顯的成生聯(lián)系。地裂縫是活動斷裂長期蠕動、第四紀進一步活動在地表松散層的反映。

其他致裂因素（如地下水、地表水）與之形成沒有直接關系，但它們對地裂縫的出露地表過程中有一定的促進作用。

多年來，隆堯地區(qū)地下水持續(xù)超采，從而引起地下水水位持續(xù)下降，且地下水下降速度逐年增大。本區(qū)地下水水位埋深已經(jīng)從20世紀70年代末的3～5m下降到現(xiàn)在的60m左右。

地裂縫各段均于每年雨季的降水過程中或農(nóng)田灌溉時陸續(xù)出現(xiàn)。地表水的活動對隱伏地裂縫的顯現(xiàn)具有一定的誘發(fā)作用：在含水量驟然增加的條件下，其工程地質(zhì)性質(zhì)急劇變差，使隱伏的地裂縫部位地層結(jié)構(gòu)破壞，成為地表水滲透和流入的良好通道，隨之發(fā)生沖蝕、搬運作用，致使地裂縫開啟顯現(xiàn)。

5 地裂縫防治

由于地殼構(gòu)造活動引起的地裂縫對建筑物的破壞是不可抗拒的，因此最有效的防災措施是避讓為主。

地裂縫的構(gòu)造性質(zhì)，即地應力作用引起的斷層活動，人類目前尚難以控制，但地裂縫加速活動的影響因素——地下水過量開采，只要采取強有力的措施是可以控制的。限制開采地下水位強烈下降區(qū)的承壓水，使水位不再下降，能減緩地裂縫活動［4］。

另外，加強地質(zhì)災害點的監(jiān)測，及時預警，做好群策群防工作也是非常必要的。

6 結(jié)語

隆堯地裂縫是構(gòu)造地裂縫，其形成發(fā)育和活動與斷層活動有關，地裂縫的活動在一定程度上反映了斷層的活動性，在集中降雨或農(nóng)灌的作用下地裂縫出現(xiàn)。

隆堯地裂縫的地表斷面與隆堯南斷裂位置一致，至今還有活動跡象，在探槽內(nèi)發(fā)現(xiàn)了豐富的地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象，地裂縫造成的破壞與隆堯南斷裂的活動有直接關系。地裂縫的形成原因是該斷裂蠕滑變形的結(jié)果，在今后一段時間內(nèi)，地裂縫仍將繼續(xù)發(fā)展。

建議對隆堯地裂縫活動進一步分析研究，建設監(jiān)測點，以進一步了解地裂縫的發(fā)展趨勢。

［1］河北省地震局.1966年邢臺地震［M］.地震出版社，1986：89－92.

［2］王景明，王春梅，劉科.地裂縫及其災害研究的新進展［J］.地球科學進展，2001，16（3）：307.

［3］彭遠黔，楊家亮，何春貴，等.隆堯臨城間4.7級地震考察［J］.華北地震科學，2002，20（4）：59.

［4］陳志新.地裂縫成災機理及防御對策［J］.西安工程學院學報，2002，24（2）：20.

CAUSES FOR THE GROUND CLEAVE IN LONGYAO COUNTY

Ma Xue－jun，Song Wei，Wang Hong－lei，Zhang Wei－wei，Yang Xu－dong，Jia Guo－xin
（Center for Hydrology and Environmental Geology，China Geological Survey Bureau，Baoding 071051，China）

Based on the field and trenching survey，an analysis is done on the environmental geology，basic characteristics and formation mechanism of the Zhouzhangzhuang－Dongdianma tectonic cleave.South Longyao Fault causes the latent crack in the surface，which shows up with the erosion of rainfall and irrigation as excessive extraction of groundwater causes lower groundwater level.The measures are to dodge，restrict confined groundwater extraction and strengthen disaster monitoring and prewarning.

ground cleave；fault；groundwater；surface water；countermeasures

P642.26

A

1006－4362（2011）03－0043－04

2011－04－13 改回日期：2011－06－07

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)大調(diào)查項目：華北平原地裂縫調(diào)查與評價（1212010914019）

馬學軍（1977－ ），男，工程師，主要從事水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等方面的研究。