山西清徐—太谷地区地裂缝形成机理

贾润幸, 方维萱, 张建国, 张普斌, 张忠义, 肖文进, 秦邦策, 孙银行. 山西清徐—太谷地区地裂缝形成机理[J]. 地质通报, 2022, 41(7): 1282-1290. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2022.07.014
引用本文: 贾润幸, 方维萱, 张建国, 张普斌, 张忠义, 肖文进, 秦邦策, 孙银行. 山西清徐—太谷地区地裂缝形成机理[J]. 地质通报, 2022, 41(7): 1282-1290. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2022.07.014
JIA Runxing, FANG Weixuan, ZHANG Jianguo, ZHANG Pubing, ZHANG Zhongyi, XIAO Wenjin, QIN Bangce, SUN Yinhang. The formation mechanism of ground fissures in Qingxu-Taigu area, Shanxi Province[J]. Geological Bulletin of China, 2022, 41(7): 1282-1290. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2022.07.014
Citation: JIA Runxing, FANG Weixuan, ZHANG Jianguo, ZHANG Pubing, ZHANG Zhongyi, XIAO Wenjin, QIN Bangce, SUN Yinhang. The formation mechanism of ground fissures in Qingxu-Taigu area, Shanxi Province[J]. Geological Bulletin of China, 2022, 41(7): 1282-1290. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2022.07.014

山西清徐—太谷地区地裂缝形成机理

  • 基金项目:
    中国地质调查局项目《晋中盆地资源环境综合地质调查》(编号: DD20190593)
详细信息
    作者简介: 贾润幸(1969-), 男, 博士, 教授级高级工程师, 从事沉积盆地及岩石学方面的研究。E-mail: chookdog@163.com
  • 中图分类号: P694;X141

The formation mechanism of ground fissures in Qingxu-Taigu area, Shanxi Province

  • 山西清徐—太谷地区是中国地质灾害高发区之一, 地质灾害类型主要有活动断裂、滑坡、地震、地裂缝等。通过对该区开展地面路线地质调查、物探、水文工程钻探等工作, 将地裂缝划分为山前地裂缝和盆地中部地裂缝2类。山前地裂缝主要与断陷盆地盆-山转换带的活动断层有关, 其盆地上基底构造层岩石组合具有软硬相间的"二元结构"特征, 由厚层状砂岩和薄层状粉砂质泥岩组成, 这种"二元结构"在外在因素(如暴雨、地震等)的诱发作用下, 软质层容易产生层间滑动, 导致地裂缝等地质灾害。盆地中部地裂缝除与可能的隐伏断裂有关外, 主要与清徐—太谷地区地下水过度开采有关。水文工程钻探揭露了该断陷盆地中多个含水层, 每个含水层结构中的上下层为不透水的厚大粘土层或粉砂质粘土层, 中间含水层为粉砂或细砂层。当地下水过量开采时, 水位降低, 含水层受上覆地层重力作用影响, 发生沉降形成地裂缝。清徐—太谷地区上更新统粉质泥岩中常可见少量白色膏盐团斑, 推测是造成本区地下水质普遍偏咸的原因。

  • 加载中
  • 图 1  晋中盆地(清徐—太谷段)地裂缝分布图(a)和大地构造位置(b)[16]

    Figure 1. 

    图 2  山西清徐县盆山转换带中高角度活动断层特征

    Figure 2. 

    图 3  山西清徐县平泉村附近的低角度活动正断层

    Figure 3. 

    图 4  晋中盆地吕梁山-太行山激电剖面图(剖面上方1~62表示物探测点编号)

    Figure 4. 

    图 5  山西清徐一带的地裂缝特征

    Figure 5. 

    图 6  晋中盆地中部第四系沉积物特征

    Figure 6. 

    图 7  山西太谷县王家坡地区岩石组构特征

    Figure 7. 

    图 8  晋中盆地地裂缝形成机理示意图

    Figure 8. 

    表 1  山西清徐—太谷一带岩土物理参数

    Table 1.  Rock and soil physical parameters in Qingxu-Taigu area, Shanxi

    序号 样号 时代 岩土名称 深度/m 含水率/% 密度/(g·cm-3) 干密度/(g·cm-3) 孔隙度/% 饱和度/% 液限/% 塑限/% 塑性指数 快剪Cq/kPa
    1 ZK02-Y3 Q4 粉土 8 21.10 2.07 1.71 36.70 98.50 25.60 16.80 8.80 15.10
    2 ZK02-Y5 Q4 粉土 12 19.80 2.07 1.73 36.00 94.90 26.00 17.40 8.60 17.40
    3 ZK12-Y12 Q4 粉土 34 20.80 2.07 1.71 36.50 97.40 24.30 15.30 9.00 11.10
    4 ZK12-Y14 Q4 粉土 38 19.80 2.09 1.74 35.20 98.30 22.90 15.50 7.40 9.50
    5 ZK02-Y14 Q3 粉土 30 17.50 2.09 1.78 34.10 91.20 22.60 14.50 8.10 15.80
    6 ZK02-Y31 Q3 粉土 64 20.10 2.09 1.74 35.30 99.10 23.70 17.40 6.30 15.10
    7 ZK10-Y14 Q3 粉土 32 16.70 2.09 1.79 33.60 88.90 21.70 13.40 8.20 13.50
    平均值 19.40 2.08 1.74 35.34 95.47 23.83 15.76 8.06 13.93
    1 ZK10-Y8 Q4 粉质粘土 20 25.70 2.00 1.59 42.00 97.50 36.50 19.90 16.50 25.30
    2 ZK12-Y5 Q4 粉质粘土 20 23.80 2.02 1.63 39.80 97.60 28.90 18.00 10.90 20.60
    3 ZK12-Y16 Q3 粉质粘土 44 26.30 1.97 1.56 42.90 95.70 37.20 22.60 14.60 30.90
    4 ZK10-Y19 Q3 粉质粘土 46 26.20 1.97 1.56 42.40 96.40 32.40 20.90 11.50 23.00
    5 ZK02-Y28 Q3 粉质粘土 58 27.30 1.97 1.55 43.10 98.00 32.50 20.30 12.20 30.10
    6 ZK12-Y23 Q3 粉质粘土 58 24.40 2.02 1.62 40.10 98.90 28.10 16.70 11.40 21.40
    平均值 25.62 1.99 1.59 41.72 97.35 32.60 19.73 12.85 25.22
    1 ZK02-Y25 Q3 粘土 52 28.20 1.89 1.47 46.20 90.00 41.20 23.70 17.50 36.40
    2 ZK10-Y27 Q3 粘土 64 28.10 1.95 1.52 44.60 95.80 44.70 23.30 21.40 34.80
    3 ZK12-25 Q3 粘土 66 31.10 1.89 1.44 47.60 94.30 43.80 23.60 20.20 53.10
    平均值 29.13 1.91 1.48 46.13 93.37 43.23 23.53 19.70 41.43
    注:测试单位为自然资源部保定矿产资源监督检测中心
    下载: 导出CSV
  • [1]

    Geng D Y, Li Z S. Ground fissure hazards in USA and China[J]. Acta Seismologica Sinica, 2000, 13(4): 466-476. doi: 10.1007/s11589-000-0029-4

    [2]

    Rudolph D L, Cherry J A, Farvolden R N. Groundwater flow and solute transport in fractured lacustrine clay near Mexico city[J]. Water Resources Research, 1991, 27(9): 2187-2201. doi: 10.1029/91WR01306

    [3]

    Ei Baruni S S. Earth fissures caused by groundwater withdrawal in Sarir south agricultural project area, Libya[J]. Applied Hydrogeology, 1994, 2(1): 45-52. doi: 10.1007/s100400050045

    [4]

    Ayalew L, Yamagishi H, Reik G. Ground cracks in Ethiopian rift valley: facts and uncertainties[J]. Engineering Geological, 2004, 75: 309-324. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013795204001498

    [5]

    彭建兵. 汾渭盆地地裂缝成因研究中的若干关键问题[J]. 工程地质学报, 2007, 15(4): 433-440. doi: 10.3969/j.issn.1004-9665.2007.04.001

    [6]

    孟令超, 彭建兵, 卢全中, 等. 山西太原盆地地裂缝群发机制与深部构造关系[J]. 中国地质灾害与防治学报, 2019, 30(1): 76-85. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGDH201901009.htm

    [7]

    邓亚虹, 彭建兵, 慕焕东, 等. 渭河盆地深部构造活动的地裂缝孕育机理[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2013, 43(2): 521-527. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CCDZ201302020.htm

    [8]

    陈元明. 山西断陷盆地地裂缝特征分析[J]. 中国地质灾害与防治学报, 2016, 27(3): 72-80. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGDH201603012.htm

    [9]

    孙晓涵, 彭建兵, 崔向美, 等. 山西太原盆地地裂缝与地下水开采、地面沉降关系分析[J]. 中国地质灾害与防治学报, 2016, 27(2): 91-98. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGDH201602014.htm

    [10]

    苏宗正, 郝何龙, 侯廷爱, 等. 太原盆地的地裂及其灾害[J]. 山西地震, 2000, (3): 1-5. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SXDZ200003000.htm

    [11]

    汪丽, 李新生, 李同录. 隐伏地裂缝扩展的大型原位浸水试验研究[J]. 地质力学学报, 2019, 25(3): 412-420. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZLX201903008.htm

    [12]

    Peng J B, Qiao J W, Sun. Distribution and generative mechanisms of ground fissures in China[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2020, 191: 1-14.

    [13]

    Howard K W F, Zhou W F. Overview of ground fissure research in China[J]. Environmental Earth Sciences, 2019, 78(3): 97. doi: 10.1007/s12665-019-8114-6

    [14]

    谢新生, 江娃利, 孙昌斌, 等. 山西交城断裂带多个大探槽全新世古地震活动对比研究[J]. 地震地质, 2008, 30(2): 412-430. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZDZ200802008.htm

    [15]

    谢新生, 江娃利, 王焕贞, 等. 山西太谷断裂带全新世活动及其与1303年洪洞8级地震的关系[J]. 地震学报, 2004, 26(3): 281-293. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZXB200403006.htm

    [16]

    张岳桥, 廖昌珍, 施炜, 等. 鄂尔多斯盆地周边地带新构造演化及其区域动力学背景[J]. 高校地质学报, 2006, 12(3): 285-297. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXDX200603002.htm

    [17]

    门玉明, 彭建兵, 李寻昌. 山西清徐县地裂缝灾害现状及类型分析[J]. 工程地质学报, 2007, 15(4): 453-457. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GCDZ200704005.htm

    [18]

    马秀芳, 赵晋泉, 薛晓东, 等. 山西清徐地裂缝调查与灾害损失评估研究[J]. 地震工程学报, 2016, 38(2)增刊: 308-313. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZBDZ2016S2023.htm

    [19]

    叶黎明, 齐天俊, 彭海燕. 鄂尔多斯盆地东部山西组海相沉积环境分析[J]. 沉积学报, 2008, 26(2): 202-210. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CJXB200802006.htm

    [20]

    王涛, 徐鸣洁, 王良书, 等. 鄂尔多斯及邻区航磁异常特征及其大地构造意义[J]. 地球物理学报, 2007, 50(1): 163-170. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQWX200701022.htm

    [21]

    马寅生, 赵逊, 赵希涛, 等. 太行山南缘新生代的隆升与断陷过程[J]. 地球学报, 2007, 28(3): 219-233. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXB200703000.htm

  • 加载中

(8)

(1)

计量
  • 文章访问数:  1112
  • PDF下载数:  18
  • 施引文献:  0
出版历程
收稿日期:  2020-04-10
修回日期:  2020-05-30
刊出日期:  2022-07-15

目录