犹他州Iron县Escalante沙漠南部Escalante山谷地裂缝的成因与范围

犹他州地质调查局对犹他州西南部Escalante山谷内的5个地裂缝进行了勘查。2005年1月8—12日，在Escalante山谷突降一场强冬季暴风雪（可引起洪水）后，Escalant山谷内出现了地裂缝。洪水的渗透和层状冲刷（或片冲作用）扩大了地裂缝的范围。这些地裂缝长约100米（330英尺）至400米（1300公尺），而且在Beryl Junction地区中部形成了一个不连续的长9千米的裂缝带（一般向北部延伸）。在某些位置，洪水侵蚀了裂缝并形成宽3米、深2米的冲沟。据当地居民描述，在洪水泛滥期间，洪水源源不断地流入地裂缝（持续时间1天或几天），并在地裂缝上部形成旋涡。布格重力数据显示，Escalante山谷是一个沉积物充填的盆地（以下简称充填盆地），其最深位置正好位于Beryl Junetion东部。Escalante山谷也是一个农业耕作区，自20世纪20年代起开始从充填盆地含水层抽取地下水。监测结果表明，自从20世纪40年代以来，Escalante山谷的地下水位开始稳定下降。近年来，由于干旱，Escalante山谷地下水位的下降速率不断增加。Beryl Junction南部地区地下水位的下降速率最大。调查结果显示，地裂缝的物理特性类似于在其他西部地区（由地下水开采和水位下降引起）形成的裂缝。这些地裂缝长与宽的比值（长宽比）较大，且大多数地裂缝是线性结构，可以在多种地层中出现并能够延伸相当大的距离。基于流入地裂缝的洪水总量，地裂缝的深度能够延伸至更大范围（甚至达到地下水位）。沉积层（含粘土）范围内的能够产生不同裂纹特征的地裂缝（例如干缩裂缝、水压实或地表断层）的其他可能的成因是震级较大的地震（大于6．5级）。此外，对Escalante山谷地面进行的高分辨率GPS勘查结果显示，在1941年-1972年期间，Beryl Junction中部地区的地面局部下沉4英尺（1．2米），在该地区（Beryl Junction中部地区）地下水位的下降速率最大。基于现有的数据得出，Escalante山谷地裂缝形成的域合理的解释是地下水开采。地下水开采能够引起地下水位明显下降、Escalante山谷含水层细粒单元永久的压实，以及Beryl Junction附近地区的地面沉降。经推断得出，Escalante山谷内的地裂缝是Esealante山谷西部不同含水层压实的差异引起的Escalante山谷内含水层（存在水平张力）的表面下沉。为了更好地了解其他地裂缝的成因和未来可能的范围，建议进行以下研究：（1）干涉雷达法确定Escalante山谷的地面沉降；（2）对Escalante山谷进行更详细地地质和水文地质勘查，来确定其与地裂缝形成之间的关系：（3）对其他地裂缝进行勘查和（4）对山谷内水井套管和井口变形进行全面分析。