太谷县城区地裂缝特征及成因分析

刘艳春 赵晋泉 庄明芳

(山西省地震局，山西 太原 030021)

太谷县城区地裂缝特征及成因分析

刘艳春 赵晋泉 庄明芳

(山西省地震局，山西 太原 030021)

对太谷县城区地裂缝情况进行了大概描述，并通过槽探和高密度电法勘探，分析了该地区地裂缝的特征及成因，指出该地区两条地裂缝均位于断层之上，主地裂缝与断层相接，在地表的变形和破裂实际上是地表以下断裂活动的反映，是活动断层蠕滑活动的一种表现形式。

地裂缝，槽探，高密度电法勘探，地质

0 引言

太谷地裂缝最早出现在1975年，后呈间歇性活动状态，出现一段时间后趋于稳定，在特定条件下激活(一般为降雨)，重新表现出活动性[1]。不少学者从空间分布及活动性特点来分析得出太谷地裂缝具有明显的构造成因。姜振泉(1997)通过综合分析认为地裂缝是在新构造活动加强的背景下形成的[2]。杨景春(1999)分析得出地裂缝的形成与构造运动有密切的关系[3]。苏宗正(2000)分析断裂构造对太谷地裂缝的形成具有控制作用[4]。彭建兵(2007)通过总结前人工作，得出汾渭盆地地裂缝可能是盆地伸展变形和盆缘及盆内断裂活动的产物[5]。贠慧星(2008)从多方面资料分析得出基底断裂构造、新构造运动是地裂缝形成的主导原因[6]。李自红(2012，2013)利用分型理论和现今小震活动研究表明，太原盆地的地裂缝与其下方的活动断裂具有对应关系[7，8]。

本次工作通过地质调查，在太谷县城区内两条地裂缝上施工探槽，并结合电阻率CT勘探技术，验证了地裂缝在地表的变形和破裂实际上是地表以下断裂活动的反映，是隐伏活动断层蠕滑活动的一种表现形式。同时查明其平面展布、剖面形态以及性质，为太谷县城向北向西发展规划中城区房屋建筑选址提供了合理依据。

1 太谷县城区地裂缝概况

太谷—祁县地裂带长25 km，总体走向NE 35°～55°，与整个山西地堑系盆地的走向相似，由多条地裂缝组成。其中太谷县地裂缝最早出现在1975年4月，在西咸阳村北发现有地裂缝出现，延伸长度达到1 km，地裂走向为北东55°。太谷县地裂缝自出现以来至今40年间在程家庄、南贺村、北贺村、朱家堡、曹庄、白城、西咸阳、贯家堡、南砂河、北张、北洸、武家堡、胡村庄、胡村、一七一处均出露了地裂缝。近年来，随着地裂缝影响范围的不断扩大，太谷县的许多房屋被毁，大片耕地及部分公路、水利设施等遭到破坏，严重影响了当地的社会安定和经济发展[1]。本次工作涉及的程家庄—南贺地裂缝(f1)和程家庄北—朱家堡地裂缝(f2)，均属太谷—祁县地裂缝的一部分，分布于太谷县西部，延伸进入太谷县城区。

程家庄—南贺地裂缝带(f1)，在南贺村走向为60°，长250 m，至南贺村东地裂走向为30°，长350 m，在北贺村东地裂走向为80°，长750 m，展布于贺村至大顺宾馆锅炉房附近，大顺宾馆以东消失。该地裂缝带有两条地裂缝平行展布，相距1 m～5 m，地表地裂缝宽0.3 m～1.0 m，由串珠状塌陷坑(陷落坑)或地裂渠组成，裂缝壁不平整，呈锯齿状，塌陷坑深度为10 cm～20 cm，深3 m～10 m处裂缝中充填有粉质粘土呈直立的条带，10 m以下裂缝具断层性质，显示上盘(西部)下降，下盘(东部)上升，断距约5 m。

程家庄北—朱家堡地裂缝(f2)走向80°，展布于北贺村北至农机市场。该地裂缝分为三段:朱家堡以西段，地裂在地表由塌陷坑线性排列组成，长220 m，塌陷坑直径10 cm～20 cm，深20 cm左右，地面以下0 m～3 m为半充填的粉土、粉质粘土，3 m以下为全充填的粉质粘土，呈直立的条带，宽5 cm～7 cm。朱家堡村至农机市场为隐伏地裂缝段，长1.0 km，地裂缝尚未裂至地表，3 m以下有裂缝存在。农机市场为地裂出露段，长220 m，地裂缝对气象局围墙、农机市场围墙及房屋造成了中等破坏，未来若干年后地裂可能扩展成一条地裂带。

据野外调查，上述两条地裂缝均表现出活动断裂性质，具有水平拉张、右旋水平扭动和垂直差异升降的活动特征，地裂成带展布，线性延伸，方向稳定。两条地裂平行展布，剖面上组成小型的地堑构造，地裂缝下部断裂倾角为85°～88°，蠕滑错断了全新世早期地层约5 m。现今两地裂组成的地堑使位于地堑中的程家庄下降约20 m，其沉降速率为6 mm/年。

2 地裂缝成因探析

关于太谷地裂缝的成因，多数学者认为它的形成与构造运动有密切的关系[4]。为了解地裂缝在地下的赋存状态和影响深度，进而分析其与地表以下断裂活动的关系，达到探析其成因机理的目的，从而开展了槽探和高密度电法勘探。

2.1 槽探

为了揭示地裂缝在土层中的破裂状况及地裂缝向下延伸情况,我们在两地裂缝上各布置了1个探槽。在程家庄—南贺地裂缝带(f1)上开挖了探槽TC1，主裂缝附近伴随有多种小型裂缝，主裂缝与次级裂缝一般平行展布，相距1 m～5 m，主裂缝微向北西倾斜，倾角为85°以上，裂缝下部充填有粉质粘土，形成垂直的粘土质条带，上部0 m～3 m未被充填的裂缝宽0.2 m～0.3 m，下部充填物较密实，与两侧岩性存在较大的差异。地裂西侧的土层扰动明显，显示有微小的错动(0.5 cm)(见图1)。位于地裂缝之上的建筑表现为墙体开裂，裂缝以水平拉张活动为主，并伴有水平扭动和垂直位移，墙砖被拉断和拉裂。

通过地质调查和探槽TC2开挖，程家庄北—朱家堡地裂缝(f2)地裂缝带一般由1条～2条地裂缝组成，地裂缝影响宽度为10 m～15 m，地裂缝(断裂)的上盘影响宽度为8 m，下盘的影响宽度7 m。探槽开挖表明(见图2)，地表至下3 m地裂缝宽为10 cm左右，充填物尚未达到密实程度，并有空隙存在，3 m以下充填物为红色的粉质粘土充填，较为密实，与两侧土质有较大差异，呈近直立的条带。地裂两侧的土层受到拉动，显示地裂南盘为下降盘，北盘为抬升盘，地裂中充填的粘土质带宽7 cm，微向西南倾，具有断层性质。

2.2 高密度电法勘探

高密度电法勘探实际上是一种阵列勘探方法，它集电剖面和电测深于一体，采用高密度布点，进行二维地电断面测量，数据量大，信息多，观测精度高，探测的深度灵活。大量工作表明，该方法在地裂缝赋存位置的定性解释上准确、方便、直观[9，10]。

测线Tg1布置在程家庄—南贺地裂缝(f1)上，电极距为2 m，已知地裂位于78 m处，地裂缝在电阻率CT剖面上显示了与Tg2同样的电阻特性(如图3所示)。地裂处下部高阻曲线上拱，表现为东部抬升，西部下降的断层性质。电阻率CT剖面反映该地裂下部断层为一正断裂，断裂面向西倾，倾角为85°左右，断层的上棱埋深为8 m，断距为5 m～10 m，并具有向下部断距逐渐增大的趋势，表明地裂有蠕滑活动。地表地裂缝带异常的影响宽度为10 m。

测线Tg2布置在程家庄北—朱家堡地裂带(f2)，电极距为2 m，根据电阻率CT剖面(见图4)，地裂缝的出露位置电阻率曲线普遍上拱，电阻率曲线不连续，表现为北高南低的特征，显示出断层异常。在20 m～30 m深处地裂北侧同值的电阻率曲线较南侧高约5 m，50 m深处高10余米，上部38 Ω·m的曲线被拉短，形成下部40 Ω·m以上的曲线上拱，这与探槽及地质调查中该地裂缝的性质吻合较好，并显示了地裂下部有断层存在。该地裂缝下部为断层，上部为地裂缝，断层的上棱埋深为10 m左右，下部断距为5 m～10 m，而且有向下延伸，断距增大的特点，显示断层具有蠕滑活动的特征。根据电阻率CT剖面，程家村北—朱家堡地裂缝下部断层的断裂面南倾，其南部下降，表明断层属正断层，上部地裂异常的影响宽度为8 m。

3 结语

通过地质调查、槽探和高密度电法勘探揭露，太谷县城区两条地裂缝均位于断层之上，主地裂缝与断层相接，在地表的变形和破裂实际上是地表以下断裂活动的反映，是活动断层蠕滑活动的一种表现形式。建议城区中的拟建建筑应避让地裂缝，位于地裂缝带附近的拟建工程在设计前应首先进行场地的地裂缝勘察，以防御地裂灾害。

[1] 孟令超.山西断陷盆地地裂缝成因机理研究[D].西安：长安大学，2011.

[2] 姜振泉，王晓波.山西断陷带地裂缝的成因及其发育条件[J].中国矿业大学学报，1997，26(3)：74-78.

[3] 杨景春，胡晓猛.山西地堑系地裂缝发育及其与水土流失的关系[J].水土保持研究，1999，6(4)：10-14.

[4] 苏宗正，郝何龙.太原盆地的地裂及其灾害[J].山西地震，2000(3)：1-5.

[5] 彭建兵，范 文.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.

[6] 贠慧星，张永波.山西省太谷县地裂缝的成因分析[J].山西农业大学学报，2008，28(3)：362-365.

[7] 李自红，刘鸿福，曾金艳，等.基于分形理论的地裂缝成因机制研究[J].震灾防御技术，2012，7(1)：46-53.

[8] 李自红，刘鸿福，张 敏，等.地震与活动断裂空间关系的三维可视化建模[J].地震地质，2013，35(3)：565-575.

[9] 钟文衡.综合物探方法探测地裂缝效果浅析[J].沿海企业与科技，2009(4)：130-131.

[10] 李自红，陈 文，曾金艳.超长电磁波法在隐伏断裂探测中的应用[J].山西地震，2009(1)：21-24.

The characteristics and genesis analysis on ground fissures in Taigu county district

LIU Yan-chun ZHAO Jin-quan ZHUANG Ming-fang

(ShanxiSeismologicalBureau,Taiyuan030021,China)

This paper made description on the ground cracks situation in Taigu county, and through the trenching and high-density electrical prospecting, analyzes the characteristics and causes of ground cracks in the area, pointed out that the two ground cracks in the area all located on the main fault, the ground cracks connected with fault, the deformation and rupture in ground was the reflection of surface following fault activities, was a expression form of activity fault creep activity.

ground crack, trenching, high-density electrical prospecting, geological

1009-6825(2014)28-0062-02

2014-07-22

刘艳春(1981- )，女，工程师； 赵晋泉(1957- )，男，高级工程师； 庄明芳(1963- )，女，助理工程师

TU412

A