美国的地裂缝研究

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1、美国的地裂缝研究张秀芳摘编（中国地质环境监测院）美国是发现地裂缝灾害最早的国家，也是对地裂缝灾害研究较为广泛和深入的国家。美国的地裂缝灾害，最早出现在上世纪20年代休斯敦附近的GooseCreek汕山。在此后的几十年中，美国的地面沉降和地裂缝灾害愈演愈烈。到上I比纪80年代，其西南部有6个州、14个地区都出现了地面沉降和地裂缝，其中，亚利桑纳、加利福尼亚、内华达、徳克萨斯、新墨西哥等州为集中发育区，损失非常严重。至今已在全国许多地区发现了不同规模的地裂缝现象。一、美国地裂缝的类型与分布1、美国地裂缝的类型美国的现代地裂缝主要有张裂缝

2、和剪裂缝，它们都与由于开采地卜水或石汕而导致的地面沉降冇密切的联系。出现在德克萨斯州的GooseCreek油田，它于1918〜1926年被发现。随后，于1927年在亚利桑那的Picacho盆地发现张裂缝。1942年以后，在这些沉降区域又发现了许多新的地裂缝。到了70年代，德克萨斯州的休斯敦地区已发现86条地裂缝，累计长度240km,数百处建筑工程遭受破坏。在此期间，随着地面沉降的加剧，美国西南的6个州、14个地区都出现了地裂缝。在9个受到地裂缝影响的城市中，灾害最严重的是休斯敦、长滩和凤凰城。张裂缝，即地面上水平张开的裂缝。它没有剪

3、切运动分量。最长的张裂缝带长3.5km,但儿百米的较为常见。裂缝因冲蚀而加宽，常形成1〜2m宽的地沟。据测量，最大张开深度为25m,但2〜3m的比较普遍。张裂缝仅在内华达州的拉斯维加斯和亚利桑那州的风凰城两个大城市出现。所幸的是，其影响的大部分是农田，因此破坏造成的损失并不大。剪裂缝，即垂直于地面作剪切滑动的裂缝。是由于抽取地卜•流体而形成差界沉降所致。其形态酷似正断层，因而容易混淆。它们的差别在于：是否存在季节性蠕滑，或蠕滑运动是否随地卜•水位波动而变化；是否存在断裂活动与抽取地卜-流体之间的相关联系，以及断裂错动是否局限在被开采

4、的含水层深度内。这类地裂缝最长达16.7km，地表断坎最高可达lm。抽収地下水使断坎山低变高，其速率从一年儿毫米至儿厘米。其水平剪切位移量很小，可忽略。2、美国地裂缝的分布在美国，地裂缝密度在各个沉降地区变化很人。主要地裂缝区有：亚利桑那州，在亚利桑那中南部，有50多条张裂缝和4条剪裂缝。受影响区域位于盆地山脉的南部，那里具有沉积盆地与山地以断层为界的特征。耒固结沉积层内有主耍含水层，其厚度变化人，在盆地边缘只是很薄的一层，而到沉积中心则厚达7()()余米。从该层中大量抽取地下水导致了水位下降100多米。第1条张裂缝于1927年出现

5、，第2条出现在1949年。还有许多张裂缝出现在亚利桑那州东南部的SulphurSprings盆地和SanSimon盆地。两盆地都因水位下降发生了地面沉降。据测量，1937〜1974年，SulphurSprings盆地的最大沉降量为1.63m。张裂缝则形成于1935〜1958年。德克萨斯州，休斯敦地区，地表可见地裂缝多达160余条，累计长度500kmo但有近一半的地裂缝是古裂缝，活动地裂缝有86条，累计长度240kmo含水层底而最人深度约800m,含水层水位下降超过100m,区域水位下降产生了本地区最大的沉降漏斗。在1943〜1973

6、年,约12200km2的地面沉降量超过0.15m,最大沉降量逾2.7m。内华达州，拉斯维加斯地区是内华达州南部的冲积盆地，未固结冲积层的最大厚度为200mo有超过125km2的土地受到因抽取地下水而导致的地面沉降的影响。在拉斯维加斯，最早因地下水位下降而形成的张裂缝出现在1957〜1961年。最长的裂缝约400m。加利福尼亚州，有3个盆地发牛了地裂缝：FremontSanJacinto和SanJoaquin盆地。Fremont盆地是一个长约4()km、宽l()km的沉积盆地，由耒固结冲积层组成的含水层系厚约275m。现代地裂缝中既冇

7、张裂缝也冇剪裂缝。这一区域金少冇12个裂缝带和5个现代断坎。SanJacinto盆地是加州洛杉矶东130km处一构造盆地，历史上曾发牛过大面积地面沉降。因抽取地卜•水，诱发了古地裂缝复活。美国两大沉降区域之一的SanJoaquin盆地，面积为13500km20M沉降中心(Mendota)1925〜1977年地面累积沉降量为9m。相应地，因抽取地卜水而形成了3条张裂缝和1条剪裂缝。3条裂缝彼此间距小于12km。该区地裂缝灾害严重，直到9()年代仍有因地裂缝损失要求索赔的诉讼案(Corwinetal,1991)o二、美国地裂缝的成因关于

8、美国地裂缝的成因，有3种不同的观点。1、构造成因构造成因观点最早由Lconard(1929年)提出。他从地层介度分析了1927年9刀12H出现于亚利桑纳州Picacho城附近的地裂缝及相距13km的EiTiroMine地面异常破裂的成