华北平原历史强震构造特征剖析

本文从地表地震断层、全新世断裂活动及区域构造讨论了华北平原近300年6次强震的构造特征.研究结果表明,这6次强震均有相应的地表地震断层出现,并与它们各自极震区等震线长轴方向一致.北西向地表地震断层为左旋走滑,北东向地表地震断层为右旋走滑.这些地区存在全新世活动断裂及古地震现象表明这些强震不是当地的首次强震破裂,华北平原强震存在原地重复现象.区域地震构造分析结果表明,强震地点与华北平原内第三纪断陷盆地的关系并不明显,而全新世活动断裂与华北平原周边构造的交叉部位则是近代强震活跃地区,也是值得注意的未来强震危险地点.     

东非肯尼亚裂谷活动断层型地裂缝变形特征与机理研究

2018年雨季期间,东非裂谷肯尼亚段地表突然出现一条7～8 km长的巨大地裂缝,该裂缝直接导致连接肯尼亚东西区域的主干道B3公路的毁坏(以下称为B3地裂缝),而作为我国“一带一路”倡议的重点项目“内罗毕至马拉巴标准轨铁路”仅距离该裂缝几公里,科学解释地裂缝的形成机理是铁路工程设施安全运营的重要保障。本文对该地裂缝的空间展布和形成机理进行研究,利用遥感影像详细解译了地裂缝空间位置,通过无人机航拍测绘建立了裂缝带高分辨率数值高程模型,在此基础上详细测量了地裂缝两侧地表垂向位移、地裂缝宽度和深度等指标。通过野外调查发现地裂缝发育在裂谷东边界F₄活动断层之上,其空间位置受F₄断层控制,地裂缝垂向剖面显示全新世沉积物有明显断错,且有多条破裂结构面贯穿其中：地裂缝下部火山碎屑岩层有明显拉张裂隙,这成为雨季期间地表水垂向下渗的通道,使浅表部松散沉积物向下运移。同时,裂谷区发育的南北向断层系统是雨季期间地下水横向流动的主要通道,这些过程导致地下水径流在雨季期间会不断潜蚀下部的土层,致使地表物质不断向下搬运,从而造成地表大规模开裂和塌陷,形成裂谷区受活动断层空...     

河北平原隆尧地裂缝成因机理与模式研究

隆尧地裂缝是华北平原地区规模最大、活动性最强、灾害程度最为严重的构造地裂缝,但其与断裂之间的成因研究一直缺少系统的证明材料和完整的理论分析,即隆尧地裂缝与断裂之间是怎样的成生关系仍较为模糊。文章根据现场调查、探槽、地球物理探测和钻孔联合剖面等方法,分析了隆尧地裂缝几何运动特点和深部构造特征,探讨了隆尧地裂缝的成因机理和模式。研究结果表明:隆尧地裂缝（主要指西段）的发育位置与隆尧活动断裂基本重合,地裂缝走向近EW,倾向南,倾角60°~80°,南盘相对北盘下降,具正断性;同时,地裂缝面处黏土层中发育擦痕,上盘发育的分支裂缝与主裂缝相交成“y”型,地裂缝上下盘位移差随深度增加;地球物理探测解译隆尧活动断裂上断点埋深40~50 m,钻孔联合剖面揭示隆尧地裂缝向下延伸与隆尧活动断裂上断点吻合。地裂缝发育位置、产状、几何特点、运动特征与物探解译、钻孔联合剖面揭示的隆尧活动断裂一致,因此,隆尧地裂缝与隆尧活动断裂直接相连。根据上述成因理论,提出了构造地裂缝的一种成因模式——断层直剪式,即:在区域应力加强或转变的基础上,基地隐伏断裂开始蠕滑运动,断层面或断层带向地表延伸,切穿第四系岩土层,在地表形成陡坎。并据此分析了隆尧地裂缝的形成、显现和发展过程,为断层直剪式地裂缝成因研究提供理论指导。     

耦合型地裂缝活动特征与成因机制模拟研究——以北京宋庄地裂缝为例

以北京通州区宋庄地裂缝为原型,研究以断裂活动和抽水为主要诱因的耦合型地裂缝的发育活动特征和成因机制,揭示了不同位错量和水位下降量引发的地层位移场和应力场的变化特征。通过实地踏勘,阐明了地裂缝造成的地表平面及地层剖面的破坏现象;运用有限差分法模拟研究了断层错动和抽水2种工况下的模型地层的变化响应过程,最后讨论了该类型地裂缝与各诱因之间的关系。结果表明：（1）该类型地裂缝具有三维活动等特点,一般造成浅表地层及墙体的水平张开量为0.3～1.2 cm,深部地层的垂直位错量随埋深而逐渐增大;（2）断裂活动引起的应力变化在裂缝发育区集中,并造成上盘地层出现明显的竖向位移,裂缝区地层出现较大的剪切牵引变形,且其两侧的竖向位移差异量最大;断层位错量的增加造成隐伏裂缝向上逐渐延伸扩展,并在上盘浅表层引发次级裂缝,致使地裂缝整体呈具有一定宽度的带状展布;（3）地下水位下降对地裂缝的竖向延伸和水平扩张均有加剧作用,裂缝两侧地表产生持续的沉降响应,并导致沉降漏斗中心成为地裂缝集中发育区,且该处的模型地层沉降量也最大,为10.2 cm,上盘地层的沉降范围宽度约38 m,下盘约16 m;(4)该类型地裂缝受断裂控...     

华北太行山前平原潜蚀型地裂缝发育特征——以保定新乡村地裂缝为例

为揭示华北太行山前倾斜平原地裂缝成因,本文通过对典型山前平原典型潜蚀型地裂缝分布区进行地球物理勘查和工程地质调查,对资料进行地质解释,联系华北盆地构造特点和新构造运动以来华北断陷的活动背景,结合地裂缝的工程地质性质和地表及以下深部延伸发育情况,分析了徐水县地裂缝的成因及主要控制因素,研究水文地质条件如地表水渗漏、冲刷、地下水径流、溶蚀及潜蚀作用对地裂缝形成的影响。分析认为太行山前倾斜平原地裂缝以非构造类型为主。主要因素是地下水的潜蚀作用,其次天气干旱、超采地下水造成地下水位大幅下降,土体干缩,形成裂缝。通过探讨华北平原地裂缝的形成机理,梳理总结华北太行山前平原潜蚀型地裂缝发育特征。     

华北平原地裂缝影响因素分析

华北平原地裂缝近年来呈快速发展趋势,给人民的生产生活造成很大威胁。本文对地裂缝的影响因素进行分析,认为基底构造单元是地裂缝发育的控制因素、全新世地质环境控制非构造地裂缝的分布、基底断裂构造蠕滑控制地裂缝的规模。地形地貌、岩性结构、地表水、地下水、地震、地面不均匀沉降、持续干旱、地下岩溶和人类工程活动等因素影响地裂缝的发展。地裂缝的形成非单一因素造成,而是多种因素复合作用而导致。探讨地裂缝的影响因素对研究华北平原地裂缝形成机理与灾害防治具有重要意义。     

陕西咸阳市某厂工程场地地裂缝初步研究

通过实际观察、探井揭露和电法、浅层地震勘探等物探手段对某厂工程场地发现的地裂缝的形态、平面和竖向的延伸和分布以及裂缝中的充填物等特征进行了较深入的研究，明确了地裂缝是地下断裂在地表的反映。根据区域构造及场区历史地震的活动特征，从地裂缝发育的细微特征入手，分析、推断地裂缝的成因和时代，确定该断裂属微弱全新世活动断裂。     

山西断陷带历史强震及全新世古地震地表破裂特征

强震的孕育和发生,与区域构造活动的强度和方式密切相关,不同地区各自特点不同。本文综合近年活断层填图等方面研究成果,对山西断陷带7级以上历史强震的地表破裂带及全新世古地震进行分析对比,讨论该区7级以上强震地表破裂特征。强震发生时,依据当地的地形地物条件,破坏区的地表出现多样地面破坏现象,例如山崩、滑坡、地裂缝、地表陡坎、喷砂冒水等。在松散沉积物地区,许多地表破坏现象常反映震时的应力场特征。本文着重讨论的是震时出现的反映震源发震构造特征的地表破坏现象——地表破裂带、地表地震断层或地震形变带。     

西安地裂缝运动的时间序列分析

构造地裂缝是地震活动在地表土层中遗留的痕迹,而现代构造地裂缝的运动常常映现了该地区活动断层的运动特性。本文运用富里哀调和分析及趋势分析等方法,对西安地裂缝近几年错动的特征进行了分析,发现西安地裂缝的水平、垂直、引张三向的错动具有趋势性变化及周期性变化的特征。世界上迄今为止对地裂缝的研究仅限于地质上宏观的考察及定性的分析,本文运用时间序列的最佳数字模型分析方法研究西安地裂缝的运动特征,为地裂缝及活动断层的研究工作提示了一个新的途径与方法。并为探讨西安地裂缝运动的机制及减轻地裂缝给城市建设带来灾害的     

地裂缝活动作用下地层应力和位移传递规律研究

以西安地裂缝典型地段为研究对象,建立基于实际地裂缝活动方式的地质力学模型,通过FLAC3D数值模拟,研究地裂缝活动作用下地层应力和位移传递规律。结果表明:地裂缝活动作用下,地表竖向沉降变形曲线近似呈反“S”形,表现出“牵引挠曲”现象,水平位移曲线出现明显波峰现象;随着地裂缝位错量的增大,地表竖向和水平位移均逐渐增大;基于地裂缝活动引起的地表变形平均倾斜值,确定了地裂缝带影响区范围为上盘21 m和下盘13 m。地裂缝活动引起两侧地层断距由深部到浅表部逐渐减小,具有明显的变形传递衰减特征,且地层断距随埋深的变化曲线可近似概化为一个四次多项式方程。地裂缝活动导致上盘地层出现应力降低区,下盘地层出现应力增强区,上盘应力降低区范围大于下盘应力增强区,且上、下盘应力变化范围随着位错量的增大均逐渐增大。地裂缝活动作用下地裂缝两侧地层应力影响区随地层埋深的增大而增大,其与埋深之间关系近似满足三次多项式方程。研究结果可为盆地断裂控制型地裂缝发育区的工程防灾减灾提供科学依据。     

衡水地区地裂缝空间发育特征与地下水位降深关系

通过浅层地震法及高密度电阻率法物探对河北衡水地区最近发现的3条地裂缝调查,探明了地裂缝地下发育深度、宽度、倾向等,发现地裂缝在地表与地下发育特征有明显不同：地表以一条地裂缝存在,在地下深处则以裂缝带发育,裂缝带两侧裂缝埋深不同,地下裂缝形态表现为上窄下宽。对该地区深层钻探、水文地质和多年地下水开采等资料分析表明,该地区的地裂缝是地质历史时期地质构造活动产物,开采深层地下水等资源则是促使地裂缝发展的主要原因。通过对不同地点地裂缝发育深度与近36年以来地下水水位降深的关系分析,结果显示：不同地区地裂缝发育深度与相应深层地下水水位降深呈线性关系。研究成果对地裂缝机理研究及预防开采深层地下水对地质环境的影响具有指导作用。     

河间构造地裂缝应力场二维剖面模型研究

华北平原是我国地裂缝发育较为密集的地区,河北沧州河间地裂缝具有典型构造影响特征。为分析沧州河间地裂缝发育特征、成因机制,通过求解平面应力问题的有限单元方法反演了沧州河间区域构造应力场,确定了最大主应力场和最大剪应力集中区,从而探索分析构造地裂缝的潜在危险区,建立了地裂缝二维剖面模型,计算分析河间地区区域构造应力场及区域应力集中区与地裂缝的对应关系。研究了二维状态下区域构造应力场的总体特征和规律以及活动断裂对地裂缝的成生、扩展和发育分布的控制关系。分析认为,河间地区地裂缝是由下伏基底延展变形及随之产生的断裂活动提供内动力使应力集中区域发育,具有构造型地裂缝的典型发育特征,是河间地裂缝形成及发展的主要因素。     

中国“采水型”地裂缝特征和成因分析

过量开采地下水诱发的地裂缝("采水型"地裂缝)灾害对社会造成严重损失,受到人们普遍关注。近几十年来,国内外学者对其成因机制进行了大量研究,取得了丰硕成果。本文系统分析了前人的研究成果,归纳出"采水型"地裂缝的差异沉降成因、拉张性水平应变成因和四种成因模式;然后针对中国三个典型的"采水型"地裂缝发育区,即汾渭盆地、华北平原、苏锡常地区,阐述了各地地裂缝分布、发育特征和成因机理,并选择典型地段地裂缝进行成因分析,认为汾渭盆地和华北平原地区部分地裂缝属于"先期断层模式",而苏锡常地区地裂缝总体属于"基岩起伏模式",并阐述了该模式下导致地裂缝发育的差异性变形、水平应变作用机理。     

邢台隆尧典型断层蠕滑型地裂缝成因初析

1966年邢台地震发生后,震中所在地隆尧地区多次发生规模较大的地裂缝现象,通过实地调查工作,在隆尧县南(经过震中所在地白家寨村)发现一条断续分布的长约17km的地裂缝,在局部伴有地层错动现象。通过地球物理勘探对华北平原地质构造及断层近期运动规律特征做了进一步调查,认为隆尧地裂缝的地层错断现象主要原因是由于断层蠕滑活动形成的,表现为地壳构造运动产生的内应力的积累与释放。另外,长期干旱和过量开采等自然及人类活动因素也会使地下水逐年下降引起地裂缝。     

The analyses focusing on formation mechanism of Nanzhangzhuang ground fissure in Hengshui City,China

The paper focuses on the formation of Nanzhangzhuang ground fissure through emphatically analysing factors including the intersection fault dislocation, the deep ground-water over-exploitation together with the landform and lithology features. Features of the ground fissure are explained in detail after describing the geological setting in the study area. The paper also provides dynamic mode of the ground fissure formation via force analysis of the soil body unit at ground fissures. Conclusions can be drawn that the stress state of soil bodies changed with the activities of two intersection faults, namely Hengshui fault and Hubei fault. In addition, the stress fields control the development of ground fissure. The deep groundwater in Hengshui area dropped considerably in recent years, to be precise, the water elevation of deep groundwater dropped from -26 m to -94 m by 2010 at the centre of groundwater funnel. The over-exploitation of deep groundwater in Hengshui area enlarged the ground fissures. The data concerning shallow borehole show that the vertical lithology mainly consists of silt, silty clay and silty sandy soil, which all belong to the middle-compressed soil. The lateral extension of the soil bodies occur with pumping and tectonic creep, and the clay layers on both sides of the cracks can stay upright. Thus the ground fissure came visible.     

Development characteristics and mechanisms of the Taigu–Qixian earth fissure group in the Taiyuan basin,China

Since the 1980s, increasing human activity and continuing over-exploitation of groundwater resources have caused the earth fissures in the rift basin in Shanxi, China, to enter an active phase. Buildings along these earth fissures have been seriously damaged. Four massive earth fissures that developed in the Taigu and Qixian areas of the eastern Taiyuan basin endanger the operational safety of the high-speed railway that passes through this region. Using field observations, measurements, and exploration, we determined that the four earth fissures are parallel to each other, have a northeast trend, and are separated by approximately equal distances. The rupture zones of these earth fissures are generally 10–50 m wide and are formed by the main fissures and secondary fissures. The width of the zone affected by the earth fissures is 20–50 m based on deformation and the damage done to buildings. These fissures formed on the Earth’s surface; their hanging walls are lower than their foot walls, forming normal faults; and the ground surface around the fissures exhibits ridges and depressions. The fissures are connected to deep hidden faults. The fault displacement increases with increasing depth, which is characteristic of syn-sedimentary faults. These earth fissures are characterized by vertical displacement, and their average annual activity rate is 1–3 cm. We believe that the formation of this large-scale fissure group may be related to the tectonic structure of the hidden faults in the basin and may also be affected by the continuous regional extensional stress of the basin. The current increased level of activity could be caused by the over-exploitation of groundwater in the area.     

地裂缝及其灾害研究的新进展

已查明我国 2 6个省市出现具一定规模的地裂缝 1 0 0 3处 ,60 0 0多条。其中 80 %是构造地裂缝 ,它们是地壳浅表层破裂。区域地裂缝与强震区分布一致 ,活跃期也相吻合 ,它们是同一构造应力场作用的不同构造现象 ,区域地裂缝释放地壳应变能远超过同期强震能量释放的总和。作为动力源的地裂缝活动使同期地质体发生位移产生形变场和应力场 ,并通过地基使建筑物结构等失稳失效破坏成灾 ,估算全国地裂缝造成的损失为 91 .2亿元 ,其中华北区损失占 70 %。地裂缝已构成一个新的独立的灾种。     

北京平原区地裂缝受灾体形态特征及影响因素

在调查和监测中发现北京平原区地裂缝受灾体灾害表现形式不同,具有显著的区域特点。为揭示其形成过程,指导地裂缝防治工作,本文以宋庄地裂缝、高丽营地裂缝两处典型地裂缝作为靶区,从受灾体、剖面、深度、活动四方面揭示两处地裂缝形态特征,分析不同因素对二者差异化形态特征塑造的影响。结果显示:（1）宋庄地裂缝受灾体表现出明显的拉张变形,剖面上地裂缝上宽下窄铅直纵向延伸,深部未与隐伏断裂重接复合;高丽营地裂缝受灾体表现为显著的垂向错动及剪切破坏,剖面上地裂缝曲折纵向延伸,错开上下两盘地层,深部与隐伏断裂重接复合。（2）地震及区域应力场对两处地裂缝的水平形态特征进行塑造;地下水超采引发的土体差异性水平运动形成的拉应力作用于宋庄地裂缝,并对宋庄地裂缝形态进行再次塑造;高丽营地裂缝继承了黄庄—高丽营断裂形态特征;小区域差异沉降对垂向形态特征进行再次塑造。（3）宋庄地裂缝发育主要受地下水开采影响,对此类地裂缝防治应实施地下水减采、压采限采等方式,高丽营地裂缝发育受地下水开采及隐伏断裂双重影响。对此类地裂缝的防治除控制水位下降外,还需实时监测隐伏断裂活动情况,建立有效的预警预报体系。