北京市地裂缝分布与发育规律
刘方翠;祁生文;彭建兵;罗勇;张彬
【摘 要】近30年来，北京市人口急剧增多，城市快速扩张，地下水的抽取量逐年加大，地面沉降加剧，形成沉降中心，地裂缝活动性显著加强，成为制约城市发展规划的重要地质问题。目前，对于北京市地裂缝的认识仍然局限在针对单独场地的单一地裂缝的调查评价，缺乏对地裂缝区域性规律的认识。本文通过对有关文献和勘察资料的搜集汇总，结合现场调研，发现北京市地裂缝具有明显的地域性特征，大部分地裂缝的发育与深部断裂带的关系密切。据此我们依据断裂带与地裂缝的关系将北京地裂缝划分为6个区，对各区域内地裂缝的分布、产状、延伸以及破坏现象等特征进行了归纳，在此基础上对其成因做了简要分析，并对后续地裂缝研究工作的开展提出了建议。%In the past 30 years,the population in Beijing has got a sharp increase leading to the rapid expansion of the city,the extraction of groundwater resources increases year by year,aggravates the land subsidence,forms subsidence center,the activity of the ground fissures has significantly accelerated which becomes the important geological problem for the city development planning.At present,the knowledge of Beijing ground fissure
s are still limited to the investigation and evaluation of the individual space and a single crack evaluation,we still lack the understanding of the regional law.By collecting and summarizing related literature and survey data,conjointly fracture site surveying, we find that ground fissures in Beijing have obvious regional characteristics, the development of most ground fissures are closely associated with deep fault belt.Therefore,according to the relationship between the fault zone and ground fissures,the author divides the ground fissure zones into six regions, summarizes the distributions、occurrences、extension and the phenomena of destruction about the ground fissures, analyzes briefly about the reason of the ground fissures.Finally,several suggestions for future researches of ground fissures are put forward.
【期刊名称】《工程地质学报》
【年(卷),期】2016(024)006
【总页数】9页(P1269-1277)cracks什么意思中文
【关键词】北京;地裂缝;控制性断裂带
【作 者】刘方翠;祁生文;彭建兵;罗勇;张彬
【作者单位】中国地质大学 北京 工程技术学院 北京 100083; 中国科学院地质与地球物理研究所，中国科学院页岩气与地质工程重点实验室 北京 100029;中国科学院地质与地球物理研究所，中国科学院页岩气与地质工程重点实验室 北京 100029;长安大学地测学院 西安 710054;中国科学院地质与地球物理研究所，中国科学院页岩气与地质工程重点实验室 北京 100029; 北京市水文地质工程地质大队 北京 100195;中国地质大学 北京 工程技术学院 北京 100083
【正文语种】中 文
【中图分类】P642.27
地裂缝是第四系地层中出现的开裂现象，常由内、外动力作用及人类活动诱发产生。内动力作用是地壳内部能量释放引起的区域构造运动，外动力作用是地表在大气、水及重力作用下产生的各种物理现象，人类活动则是工程及经济活动对地面的改造，如建筑加载和抽取地下水引起的地面沉降等（杨健，2002）。王景明等（2000）将地裂缝按其产生的主导因素分
为两类：构造地裂缝和非构造地裂缝，其中构造地裂缝是以内动力作用为主导因素，非构造地裂缝是以外动力作用为主导因素。地裂缝的形成和扩展不仅会改造地表，影响地下水的补给、径流、排泄，引发一系列的地面沉降及潜蚀等次生地质灾害，同时也会对道路、桥梁、管道、建筑等基础设施带来破坏（武强等，2002）。我国大华北地区的陕、晋、冀（京、津）鲁、苏、豫、皖是地裂缝的高发地，2000年时估计由地裂缝活动引起的经济损失约63.79亿元（王景明等，2000）。
在20世纪60年代以前，北京并没有地裂缝地质灾害问题。但是新中国成立后，特别是近30年来，人口暴涨，地下水抽取急剧增加，地裂缝灾害日益加重，成为城市发展面临的新问题。前人对北京地裂缝问题进行过一些调查研究，如卢全中等（2014）认为北七家—高丽营地裂缝为构造地裂缝，因其分布位置与黄庄—高丽营断裂北段一致；赵忠海（2001）认为顺义木林—塔河地裂缝是由构造运动、抽取地下水引起的不均匀沉降及砂土液化引起的；刘德成等（2010）认为通州区的地裂缝是由砂土液化造成地面塌陷而形成的地裂缝，是非构造性地裂缝。
目前，北京市地裂缝研究工作仍处在“盲人摸象”的阶段，局限在单条地裂缝研究，缺乏整体
性规律性认识，无论是深部构造决定地裂缝，还是过量抽取地下水诱发地裂缝，地下深部及表层是相连一体、相互制约、相互影响的。因此，对北京地裂缝进行系统总结显得尤为必要。笔者通过查阅及实地走访，整理了全市范围内断裂带及地裂缝资料，依据断裂带与地裂缝的关系将地裂缝分布划分为6个区，阐述了各区域内地裂缝的分布、产状、延伸以及破坏现象等特征，分析了其成因，并对后续研究进行了展望。
1.1 区域地质背景
北京位于东经115.7°～117.4°，北纬39.4°～41.6°，总面积约16410.54km2；从地形地貌方面看，北京地处华北平原西北部，西北高、东南低，西部和北部为山区，东南部为平原；走向北东的太行山余脉（北京西山）和走向近东西的燕山山脉（军都山）在西部和北部与北京平原相接，在西北南口关沟处相交；平均海拔43.5m，海拔最高为2303m的门头沟区的东灵山，海拔最低为8m的通州区东南边界。
北京平原是由永定河、潮白河等冲洪积物堆积塑造而成，第四纪沉积物分布广泛，河流冲洪积扇和沉积凹陷是北京平原第四系地质单元的主要类型（蔡向民等，2009）。平原区下伏基岩埋深变化较大，被多条断裂切割，构成了著名的北京断陷盆地（图1）。而地裂缝通常发
生在不规则基岩上的冲积土壤中，一旦地下水抽取量超过自然水的补给量，会造成地下水位的严重下降，上覆土层进行压缩固结，形成沉降漏斗，造成边缘地区地裂缝形成并发育（Rojas et al.，2002）。北京满足上述条件，因此北京具备地裂缝发育的地质背景。
在大地构造上，北京位于祁、吕、贺山字形构造反射弧与阴山东西向构造带的交汇部位，经历了多期构造运动，地质构造较为复杂，断裂构造发育（赵忠海，2006）。北京地区现有断裂带8条，按照走向不同将其分为两组，分别为NE向组与NW向组，其中NE向有5条，分别为：黄庄—高丽营断裂、顺义—良乡—前门断裂、南苑—通县断裂、夏垫断裂和礼贤断裂；NW向有3条，分别为南口—孙河断裂、张家湾断裂和永定河断裂（图2）。
1.2 主要断裂带的特征
NE组断裂中规模最大的断裂当属黄庄—高丽营断裂，该断裂整体走向约NE40°，长约132km；北至密云区西略庄，南至涞水附近，途径怀柔、高丽营、西直门、丰台良乡等地；断裂主要表现出正断倾滑性质（焦青等，2006）。按照活动性可分为南、北、中三段（王海刚等，2013）：北段从庙城到高丽营，长40km，NNE走向，倾向SE，倾角75°，属全新世活动段；中段为黄庄段，长52km，NE走向，倾向SE，倾角75°，中、晚更新世有活动；南
段为涞水段，长约40km，NEE走向，倾向SE，倾角75°，第四纪期间活动不明显。黄庄—高丽营断裂将第四系地层全部错断，断裂面直接延伸至地表，具有多期活动的特点（柯柏林，2009）。西王路开挖的探槽（图3）显示，黄庄—高丽营断裂的地表断面位置与地裂缝完全一致，贾三满等（2007）认为这说明黄庄—高丽营断裂目前仍在活动。
顺义—良乡—前门断裂是北京平原区规模较大的隐伏断裂，北起顺义，南至塔上，途经天竺、孙河、东单、丰台东、良乡、交道，全长100km；断裂总体走向为NE30°～35°，倾向北西，倾角60°～80°，属倾滑正断层。该断裂按几何特征及活动性分为南北两段，北段长约45km，其走向为NE30°～40°，倾向南东，为高角度正断层；南段长约55km，断面倾向北西，与南苑—通县断裂平行展布（焦青等，2006）。
南苑—通县断裂长约110km，呈NE走向，倾向NW，倾角50°～75°；断裂南至南皋村附近，北至平安疃，途经南苑、南磨房、定福庄东等地；按其活动性特征可以将该断裂分为南、北两段，南段为南皋村到定福庄东，长约90km；北段为定福庄至平安疃，长约20km（焦青等，2006）。
夏垫断裂是一条活动断裂，位于北京东部，北自平谷，南至曹家务一带，经马坊、夏垫延至
马头、凤河营，全长约100km；总体走向为NE30°，倾向南东，倾角为70°～80°。雍凡等（2014）认为夏垫断裂的北段仍然处在活动状态中。
南口—孙河断裂是北京地区规模最大的一条NW向裂带，属地表第四纪活动断裂。该断裂北起昌平南口镇，沿南东走向经百泉、孙河、通县到达郎府，总体走向为NW 310°，长度约80km，为枢纽断裂（焦青等，2006）。
永定河断裂北起军庄，沿南东走向经永成庄至立垡村，总体走向为NW320°，长约30km；该断裂沿永定河河谷延伸，前人经物探推测为隐伏正断裂。黄庄—高丽营断裂将该断裂分为两段，北西段长16km，倾向南西；东南段长14km，倾向北东（焦青等，2006）。
1.3 水文地质条件
北京地下水主要存在于第四系松散孔隙介质中，含水层岩性分带比较复杂，由山前至平原，第四系厚度逐渐增大，含水层颗粒由粗变细，地下水位埋深由深变浅。由于第四纪以来发生新构造运动，同时受不同断裂活动影响和地理环境限制，沉积厚度有明显的差异。
北京位于北温带，是半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春、秋相对较
短，降水季节分配很不均匀，夏季6、7、8 3个月降水较多，约占全年80％。自1999年以来，北京市年均降雨量仅为457mm，主要河流和水库来水严重不足，因此地下水成为全市用水的主要来源，其使用量约占全市用水量的三分之二以上，而地下水的开采又以在第四系松散沉积物中开采为主，其开采量占全市总地下水开采量的90％以上（蔡向民等，2009）。水资源紧缺，供需矛盾突出。
随着北京用水量逐步增大，过量抽取地下水来补给人们生产生活用水，地下水位埋深不断增加（图4），使得本来就很脆弱的水生态环境进一步受到损害；同时，局部的含水层厚度不同会导致局部产生不均匀压密，极易产生地裂缝（Jachens et al.，1982）。由此，北京平原区地裂缝活动速度大幅提高。2014年12月，南水北调中线正式通水，长江水于27日进入北京市。Bankher et al.（1999）指出当松散土壤被浸湿的时候也极易发生地裂缝。据此笔者认为，长江水进入北京后，是重新开启一些地裂缝，还是会减缓原有地裂缝的发展进程，这都是值得研究的问题。

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。