中国河北平原大城县地区地裂缝群的形成与演化过程

《Journal of Asian Earth Sciences》：The formation and evolutionary process of earth fissure group in Dacheng County, Hebei Plain, China

大城组地震组发育特征及成因机制研究显示，该区由8条总长5公里的NE向裂缝构成，位于大城断层陡坡带，主要受隐伏断层控制，呈现拉张破坏特征。通过多方法联合分析揭示其演化分三阶段：1960年代地震激活断裂基底、2010年后地下水超采加剧差异沉降、近十年地表水侵蚀加速裂缝再生。研究结果为华北平原地震组灾害防控提供新理论支撑。

　　地球裂缝是一种地质灾害，通常表现为地表岩石和土壤的破裂，形成线性裂缝或塌陷坑。这种现象在世界各地都有发生，尤其在一些特定的地理和地质条件下更为显著。在中国，这类地质灾害主要集中在几个区域，包括汾渭盆地、华北平原以及苏锡常地区。其中，华北平原由于其特殊的地质构造和人类活动的影响，成为研究和防治地球裂缝的重点区域之一。河北平原作为华北平原的核心地带，其地形平坦、土地肥沃，是中国重要的粮食生产基地和经济作物种植区。然而，该地区也因地球裂缝灾害而遭受不同程度的影响，给农业生产和社会经济带来了严重挑战。

河北平原上的地球裂缝灾害呈现出一些独特的特征。据研究，该地区几乎有一千条地裂缝形成，总长度超过100公里，成为全国范围内地球裂缝灾害最为严重的区域之一。其中，约70%的地裂缝属于构造性地裂缝，这些地裂缝往往与断层活动密切相关。在大城地区的地裂缝群中，这种现象尤为典型，地裂缝不仅影响了当地的土地利用，还造成了建筑物的损坏，带来了显著的经济损失。因此，对大城地区地裂缝群的形成机制进行深入研究，具有重要的理论意义和实际应用价值。

为了揭示大城地区地裂缝群的形成机制，研究团队采用了一系列综合性的研究方法。这些方法包括历史资料收集、地质调查、测量、探槽挖掘、钻探、地球物理勘探以及InSAR技术（合成孔径雷达干涉测量）。这些技术手段的综合应用，使得研究人员能够全面了解地裂缝的发展过程，并分析其在不同时间段内控制因素的演变。研究结果表明，目前大城地区地裂缝群主要由八条地裂缝组成，总长度约为5公里。这些地裂缝大多呈东北走向，并与大城断层平行。大多数地裂缝位于断层的上盘，其破坏形式主要表现为地表裂缝和塌陷坑，对建筑物造成拉伸性破坏。

在浅层的地层剖面中，地裂缝区域并没有明显的垂直位移，但地裂缝在深层往往与断层相关联。这表明，虽然地表裂缝的形成与浅层地质条件有关，但其深层的构造活动对地裂缝的分布和扩展起到了关键作用。通过对大城地区地裂缝群的发展过程进行总结，可以发现其形成经历了三个明显的阶段。第一阶段，地裂缝的首次暴露是由于地震活动激活了地下断层，导致上覆土壤中形成大量垂直裂缝。部分裂缝延伸至地表，形成了可见的地裂缝，而另一部分则埋藏在地下，为地裂缝群的进一步发展奠定了基础。第二阶段，地下水的过度开采导致了土壤层的不均匀沉降，从而加速了地裂缝的暴露和扩展。第三阶段，由于暴雨和灌溉导致的大量地表水通过裂缝渗透，形成了强烈的水蚀作用，使得地裂缝在地表反复暴露。

研究团队还发现，大城地区地裂缝群与大城断层之间存在密切的空间关系。地裂缝群主要分布在大城断层的上盘，其走向与断层一致。这种空间分布不仅反映了地裂缝与断层之间的相互作用，也揭示了地裂缝群形成和扩展的力学机制。通过对典型地裂缝的剖面数据进行分析，可以进一步了解地裂缝的形成过程及其与断层之间的关系。这些研究结果表明，地裂缝的形成不仅仅是断层活动的结果，还受到地下水开采、地表水侵蚀等外部因素的影响。

此外，研究团队还对大城地区地裂缝的分布和破坏特征进行了详细调查。通过对该地区的地质调查、测绘和测量，明确了地裂缝群的空间分布和破坏特征。同时，在选定的地裂缝区域进行了探槽挖掘、钻探和地球物理勘探，获取了该地区的地层剖面数据。这些数据的获取和分析，不仅有助于理解地裂缝的形成机制，也为后续的防治工作提供了科学依据。

在浅层的地层剖面中，大城地区地裂缝与地质结构之间没有明显的直接联系。这表明，地裂缝的形成可能与深层的构造活动更为相关。而地下水的过度开采则是导致地表沉降和地裂缝形成的重要因素。许多研究表明，地表沉降与地裂缝之间存在强烈的关联，尤其是在沉降漏斗两侧的土壤不均匀沉降所产生的拉伸应力，是地裂缝形成的主要原因。虽然近年来由于相关部门的监管措施，地下水位下降的趋势有所缓解，但许多地裂缝仍然处于活跃状态。因此，对这些地裂缝的持续监测和研究显得尤为重要。

研究团队还发现，大城地区地裂缝群的形成机制与汾渭盆地等地裂缝群存在显著差异。在汾渭盆地，地裂缝主要由三维活动主导，表现为显著的垂直位移。而在河北平原，地裂缝主要由水平拉伸性活动主导，垂直位移并不显著。这种差异不仅反映了不同地区的地质构造特征，也说明了地裂缝的形成机制具有一定的地域性。因此，在研究和防治地裂缝时，需要结合具体地区的地质条件和人类活动的影响，制定针对性的措施。

通过对大城地区地裂缝群的详细研究，可以发现其形成和扩展过程受到多种因素的共同作用。首先，地震活动是地裂缝形成的重要触发因素。其次，地下水的过度开采导致了土壤层的不均匀沉降，进一步加剧了地裂缝的暴露和扩展。最后，地表水的渗透和侵蚀作用，使得地裂缝在地表反复暴露，形成持续的破坏。这些因素的综合作用，使得大城地区地裂缝群的形成过程具有一定的复杂性。

研究团队还发现，大城地区地裂缝群的形成与断层活动之间存在密切的关系。断层的活动不仅影响了地裂缝的分布，还决定了地裂缝的扩展方向和形态。通过对地裂缝与断层之间的空间关系进行分析，可以进一步了解地裂缝的形成机制及其与断层活动的相互作用。这种相互作用不仅体现在地裂缝的分布上，还体现在地裂缝的破坏特征上。因此，在研究和防治地裂缝时，需要充分考虑断层活动的影响，以制定更加科学和有效的措施。

通过对大城地区地裂缝群的研究，可以发现其形成和扩展过程具有一定的阶段性。第一阶段，地震活动是地裂缝形成的主要触发因素。第二阶段，地下水的过度开采导致了土壤层的不均匀沉降，进一步加剧了地裂缝的暴露和扩展。第三阶段，地表水的渗透和侵蚀作用，使得地裂缝在地表反复暴露，形成持续的破坏。这些阶段的划分不仅有助于理解地裂缝的形成过程，也为后续的防治工作提供了科学依据。

研究团队还发现，大城地区地裂缝群的形成与人类活动之间存在密切的关联。地下水的过度开采是导致地表沉降和地裂缝形成的重要因素之一。此外，地表水的渗透和侵蚀作用也对地裂缝的形成和扩展起到了重要作用。因此，在研究和防治地裂缝时，需要充分考虑人类活动的影响，以制定更加科学和有效的措施。同时，研究团队还发现，地裂缝的形成不仅受到地质构造和人类活动的影响，还受到气候条件的影响。例如，暴雨和灌溉导致的大量地表水通过裂缝渗透，形成了强烈的水蚀作用，使得地裂缝在地表反复暴露。

通过对大城地区地裂缝群的研究，可以发现其形成和扩展过程具有一定的复杂性。这种复杂性不仅体现在地裂缝的形成机制上，还体现在其与地质构造、人类活动和气候条件之间的相互作用上。因此，在研究和防治地裂缝时，需要综合考虑这些因素，以制定更加科学和有效的措施。同时，研究团队还发现，地裂缝的形成和扩展过程具有一定的时间演化特征。在不同时间段内，地裂缝的形成和扩展受到不同因素的主导，例如在早期阶段，地震活动是主要因素；在中期阶段，地下水开采和地表沉降成为主导因素；而在后期阶段，地表水的渗透和侵蚀作用则成为主要因素。

综上所述，大城地区地裂缝群的形成和扩展过程是一个复杂的地质现象，受到多种因素的共同作用。通过对这些因素的综合分析，可以更好地理解地裂缝的形成机制，并为后续的防治工作提供科学依据。因此，对于这类地质灾害的研究，不仅有助于提高对地质构造和人类活动影响的认识，也为保护农业生产和社会经济提供了重要支持。