偵察北京7條斷裂帶 懷柔密雲石景山均有

陳永杰 王夕

2010年02月01日08:29  來源:《北京科技報》

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  王先生最近准備出手在北京購買一套房,但是幾天前一條消息讓他除了考慮房子價格和位置的因素外,還要考慮地下的因素。“我看報紙說北京有7條斷裂帶。如果我購買的房子正好在斷裂帶上怎麼辦?”王先生說。那麼,普通市民能不能查到北京的7條斷裂帶大致在哪裡呢?

  “斷裂帶”是讓人產生緊張聯想的三個字,尤其是在經歷了汶川地震之后。北京平原有多少斷裂帶?分布在哪裡?這無疑是讓每個市民關心的話題。

  在北京昌平有一個叫土溝村的地方,村民對於打探地質隊的到來已經習以為常了。“這裡是北京地質斷裂帶表現最明顯的地方。”中國地質科學院地質力學研究所譚成軒研究員告訴《北京科技報》,他正在負責一項北京地質斷裂帶的研究課題。

  土溝村正處於北京的7條斷裂帶中最大的一條黃庄——高麗營斷裂帶(南起河北涿州北至懷柔以東)上。“在斷裂帶上,有些村民的房屋和院牆已經發生了垂直方向幾十厘米的錯斷。”譚成軒告訴記者。

  而另外一處比較明顯的錯斷發生在順義高麗營西王路村的一條村級公路上,黃庄——高麗營斷裂帶正好從公路下方通過,致使村裡的路面變形破壞。據當地村民介紹,公路修建約10年,斷裂帶已經讓路面形成一個約10厘米的小台階。

  中國工程院院士、中國地震局地球物理研究所許紹燮告訴記者,斷裂帶造成的地質不穩定還容易形成山體滑坡、泥石流等災害。斷裂帶的拐角,交叉處也比較危險,網格狀分布的斷裂帶,容易造成連帶的影響。一個塊體的震動很容易引起周圍塊體的連鎖震動。所以一個地方發生了地震,常會引發其他地方的地震。

  從全國范圍來講,南北帶(川滇及以北靠近雲南的一條地帶)的中南段是比較容易發生地震的區域。康定到甘孜是一條著名的斷裂帶,從地表就可以觀測到斷裂帶的活動。斷裂帶兩邊運動的速率一快一慢,馬路上畫的白色直線,每年幾乎都錯開一厘米。這麼嚴重的地方,鐵路、公路、油管都修不了,周圍的房屋也經常發生牆壁龜裂的現象。

  “斷裂帶的分布在全世界非常普遍。”北京市地質礦產勘查開發局副總工程師、地質調查研究院院長蔡向民告訴《北京科技報》,尤其像北京這樣一個平原和山區交界處的城市。

  現在看似是平原的地面下也有斷裂帶。因為平原可能是看不見的山,用地球物理的方法,比如磁場圖、重力圖來看,北京的平原下面也是起起伏伏的山。隻不過這些溝溝壑壑都被潮白河和永定河沖積上來的泥沙填平了。

  在蔡向民給記者展示的一張用紅色細線表示的北京地質斷裂帶地圖上,縱橫交錯的斷裂帶,密如蛛網,就像一個摔在地上的蛋殼。

  地質學界稱一萬年以內有過活動記錄的斷裂帶為活動斷裂帶。活動的斷裂帶比靜止的相對危險性更大。斷裂帶交叉和拐彎的地方是危險的。“就像我們經常用的方便食品都有一個小口子便於撕開,因為這是應力集中的部位,從這裡容易撕開口子。斷裂帶跟這個道理相同。”蔡向民解釋說。

  許紹燮院士告訴記者,地質學家的觀點認為地震是斷裂帶造成的,過去發生的地震會留下斷裂帶,如果這些斷裂帶曾經活動過,今后就還有可能活動。所以當地震發生時,靠近斷裂帶的地方,破壞的就會特別嚴重。因此建筑物都要避開活動斷裂帶。

  關於北京地質斷裂帶的形成,蔡向民解釋說,主要是歷史原因。北京市在地質構造上正處於華北地區中部——燕山沉降帶的西部。在漫長的地質歷史中,既經過大幅度的下降,接受巨厚的沉積﹔又產生過劇烈的造山運動,才形成目前的主要7條斷裂帶。

  “北京斷裂帶的走向大致是以北東——南西為多,大的有七條,間雜有少量北西——南東走向的,差不多有三四條。”蔡向民說,兩條斷裂帶的交叉點,尤其是活動的斷裂帶,對建筑工程還是有很大影響。

  據悉,北京地區的斷裂構造在北部山區主要有:懷柔區長哨營至密雲縣的古北口斷裂帶,在市界內東西長33公裡、寬8公裡﹔密雲縣沙廠至牆子路斷裂帶,市界內長約30公裡、寬約20公裡,破碎帶最寬達200∼300米﹔官廳山峽地區有門頭溝區燕家台至沿河城斷裂帶和東靈山斷層,長數十公裡。平原地區凹陷隆起的邊緣,都為大斷裂所控制,如黃庄——高麗營斷裂,永樂店——馬房斷裂。這些大斷層之間往往分布著許多較小的斷裂破碎帶。在大的活動斷裂帶的拐彎、分叉、兩端和交會部位,以及有斷陷盆地的地方容易產生地震。

  談到北京地區的主要活動斷裂帶,蔡向民介紹說,主要有平谷至三河斷裂帶﹔石景山區八寶山至順義區高麗營斷裂帶﹔河北省懷來縣至延慶斷裂帶﹔昌平區南口至朝陽區孫河斷裂帶。在這些地帶,歷史上都曾發生過較大的地震,是活動較強烈的地帶。

  但是記者看到,在縱橫交錯的斷裂帶上,有一塊地方幾乎沒有紅線穿過,那就是北京二環裡的老城區。而且北京危險的地方還真不多。

  “我非常佩服當時選址建造北京城的人,他們在沒有當今先進科學儀器的情況下,還能選定一塊地質斷裂帶相對較少的地方。”蔡向民說。

  斷裂帶尤其是活動斷裂帶的活動是北京地區重要的地質災害。但由於種種原因,長期以來,專家對北京地區斷裂帶的分布脈絡了解不是很清晰,讓很多地質科研人員對北京地區的地質情報判斷經常遇到困難。

  隨著城市的迅速發展,北京開始向外發展,一些新城、衛星城開始建造,通州、亦庄等新城區規劃相繼出台,地質勘探工作尤為重要。“但是,現在很多的規劃是政府先確定了新城的位置,才讓地質部門開始勘查。”蔡向民無奈地說。哪些地質條件比較好、適合建設新城,哪些不適合,這些勘查工作應該做在規劃前。

  比如垃圾問題,水源地附近就不能建設垃圾填埋場,因為在水源地建設的話,南水北調的水來了以后,地下水位會升高,地下水會浸泡到垃圾填埋層,四處流動的臟水就會污染大片地下水。

  蔡向民說,我們最近給政府提交了規劃圖,建議了北京什麼地方建填埋場比較好,隻要採取措施,做好防水,問題都能解決,關鍵是事先要意識到地質工作的重要。

  但是要摸清地下的幾百米,甚至一千多米覆蓋層下的斷裂帶談何容易。根據萬有引力公式,引力和密度是相關的,致密的地方引力就大,鬆散的地方引力就小。兩地的物理特性不同,中間肯定就是縫隙了。“我們在找斷裂時,並不是找縫隙,因為縫隙有時很寬,是找不到的,而是測兩塊土地的物理數值。”蔡向民說。

  首先,地質人員把北京平原分成無數的細小網格,沿著每條線,固定的距離設一個點,用電阻率儀、磁力儀、重力儀等工具測定這個點的電阻率、電磁率、重力等物理指標。如果地面沒有斷層,這些眾多的點的數值都應該在一個平穩的范圍內。如果重力、磁力等數值的曲線圖都出現大幅的異常波動,那麼就可以鎖定這裡是斷裂帶了。

  此外,科研人員還可以用肉眼識別斷裂帶。蔡向民告訴記者,山的高峰突然變平了或者出現一個凹陷就很可能是斷裂帶。出天然泉水的地方也要注意,這些地方往往有斷裂,把所有泉水的點連成線,就能畫出斷裂帶。

  記者從圖表上看到,北京東南城區地熱很密集。但是蔡向民說這並不說明這些地方的斷裂就大,因為要形成地下熱水還要有個保溫層,一般是頁岩覆蓋在上面才能保持住熱氣。其他地方可能斷裂更大,但是沒有頁岩保溫,所以熱氣都消散了。

  許紹燮院士告訴記者,地球同社會一樣,是不斷發展變化的。老的斷裂帶存在,新的斷裂帶也在不斷出現。也許地表上看不出,但是地下是不斷變化活動的。目前的技術手段可以探測到的斷裂帶,大都是斷裂得很厲害,破碎程度也比較高的斷裂帶。但是一些新生的斷裂帶,在將斷未斷的時候,斷層痕跡很不明顯,積累的遺留物也不夠多,靠目前的技術,找到它們也是很困難的。唐山大地震就是個很好的例子。所以說,如果是很明顯的活動斷裂帶,避開就可以了。關鍵是那些現在還不明顯的斷裂帶是很危險的。

  自2004年7月開始, 北京市地勘局數百名地質調查工作者歷時4年實地勘測,繪制完成了北京智能化三維地質信息管理與服務系統,進一步明確了6400多平方公裡的北京平原上的斷裂帶分布情況。

  “這可是北京首張地下三維地圖。”蔡向民一邊介紹一邊打開三維地質管理系統,記者看到黃色、綠色、粉色……以不同色彩標識的地層仿佛一個巨大的三明治,一層層錯落分明,一條條斷裂帶如紅色的飄帶不規則地分布其間。

  蔡向民以地鐵選線為例,介紹了地下三維地圖的重要作用。工作人員根據地鐵規劃的路線進“穿越地下”試驗,在伴隨穿越活動的鏡頭中即可清晰地看到規劃線路全程的立體地質結構。這樣,就可以對活動斷裂、地面沉降、沙土液化等不良地質作用的影響進行分段分級評價,詳細掌握沿線的工程地質、水文地質及可能存在的岩土工程問題。

  據悉,在地鐵6號線、7號線、房山線的選線勘查階段,沿地鐵設計路線進行了地鐵隧道模擬開挖,通過地下三維地圖,將隧道四周地層地質結構和屬性特征直觀、准確地顯示出來,為地鐵的設計、施工提供了科學依據。

  更具意義的是,通過對不同的地質災害種類進行調查,確定全市共有468處突發地質災害隱患點。“市民不必擔心,隱患點多位於山區,這些地區有可能會發生泥石流、山體崩塌、滑坡等地質災害,可能受災的村落已經組織整體搬遷了。”蔡向民說。

  斷裂帶對地面上房屋建筑的破壞是顯而易見的。但是,現在的新建房屋一般都採取避讓的方法。新建房屋在動工之前,建設部門都要求開發商聘請專業的地質勘測部門對這塊土地進行地質災害評估,如果有地質災害,是不能在這裡建房的。

  記者了解到,目前,具有地質勘測資質的專業機構很多,在建筑項目動工前,這些勘探部門都會按照國家統一的標准對建筑所在的地下進行地質勘探。

  而在一些老村落裡,居民在這裡住了幾代人、上百年,長期的經驗也早就讓他們知道哪裡建房安全,哪裡建房會開裂。所以長時間下來,斷裂帶上是很少住人的。

  科研人員發現,北京平原地區主要活動斷裂帶有兩條,分別是黃庄——高麗營和南口——孫河,其中后者是北京地區規模最大的一條西北向斷裂帶。“北京的斷裂帶其實經常有微弱活動,這是好事,說明它在釋放能量﹔就怕有幾年忽然不動了,說明它在積蓄能量。”蔡向民說。從地震局給的資料看,目前北京這些斷裂帶每年都在正常地釋放能量。

  “摸清了地下斷裂帶,我們的地面建筑就要選擇避讓。”譚成軒說。2009年出版的《城市抗震防災規劃標准》規定,對於那些不能准確斷定位置的活動斷裂帶,建筑需要避讓在200米以外。然而在美國的加利福尼亞州斯坦福大學的高能物理所,就建在距離著名的斷裂帶隻有100米遠的地方,但它的建筑標准是非常高的。

  美國還有一個室內的網球場,就坐落在斷裂帶上。如果建筑橫跨斷裂帶,地震來臨的時候,難免粉身碎骨。建筑師就想了個絕妙的辦法,把網球場建筑分成兩個部分,分別建在斷裂帶兩側,即使地震發生地表斷裂,上升或下沉幾米,建筑也不會有事。

  蔡向民告訴記者,其實斷裂帶研究在北京奧運會的場館建設中已經發揮了作用。北京奧運會主場館——鳥巢水立方等的規劃建設就是一個很好避讓活動斷裂帶的例子。北京市地勘局提前啟動了奧運公園專項地質調查。調查的結果發現,北京奧運公園場址位於黃庄——高麗營斷裂帶附近,這條斷裂帶屬於活動斷裂帶,重大建筑物如果橫跨斷裂帶,安全將受到威脅。在地質人員對這條斷裂帶的准確位置、寬度和斷裂活動進行仔細勘查后,奧運場館的建設採取了避開活動斷裂帶的辦法,安全性得到了保証。

  “我要是買房還是要避開北京的7條斷裂帶區域的。” 但是譚成軒認為建在斷裂區的建筑並不可怕,在兩條斷裂帶之間建房是沒有問題的,猶如馬路上下行車道間的“安全島”,只是不能將建筑跨建在斷裂帶上。對於已經建在地質斷裂帶上的建筑,譚成軒建議應該一方面對建筑物進行加固和其他相關處理,同時還要加強對斷裂帶的日常監控。

  “斷裂帶的可怕之處是它對地面下的線性工程的破壞,比如保障市民生活的輸油、輸水、輸氣管道,地鐵等等。”蔡向民介紹說。如果不實施保護措施,是很危險的。但這也是可以解決的,管道可以使用柔性材料,比如橡膠、波紋管等。地鐵也可以通過伸縮縫來解決。

  另外,斷裂帶可能會釋放有害氣體,比如放射性的氡(長期可以致癌)、汞等。國外為了避免這些氣體危害健康,會在房屋下面鋪上隔絕的材料,再用管道把氣體引向室外,目前北京正准備開展這項工作。測量這些氣體也是找到斷裂帶的一個方法。

  對於北京首次繪制的地下三維地圖,市民什麼時候可以查詢自己感興趣的信息呢?譚成軒認為還為時過早,北京繪制的只是一張草圖,距離可以實際應用還有很大差距。

  “現在,光依靠一家單位的力量很難完成摸清地下斷裂帶、繪制地下三維地圖的艱巨任務。而大量已經完成的地下資料信息卻被相關部門作為機密文件存在保險櫃,失去了其真實的價值。”譚成軒說。

  譚成軒建議由政府把目前分散在建設、交通、市政、民防等部門的北京地下信息資料搜集起來,繪制一張詳細的地下地圖。

  “隻要摸清它的准確位置和活動規律,並對其進行日常監測,斷裂帶其實並不可怕。在北京周邊建設斷裂帶監測預警系統是當務之急。”譚成軒說。北京平原地區主要活動斷裂帶有兩條,分別是黃庄——高麗營和南口——孫河,其中后者是北京地區規模最大的一條西北向斷裂帶。

(責任編輯:魏艷)
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