林屋洞泉 岩溶地下水 ( )* + ! ( / + */ ,- + !/ 4*
木渎
岩溶洞穴水 ( $, + %!( $$ + )" ( %$ + )* ( * + $$ ( # + )" ( / + %, !/ + )! ) + )) % + -# 4 !- + # )" 左右 )$ 左右
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浙江杭州西湖水文地质与海水面变化示意图 （*> M@BJ>， "8NN） &—地下岩溶现象； 3—地下岩溶水流向； N—第四纪地层；
"—非碳酸盐岩； !—碳酸盐岩； #—岩溶洞穴与通道； $—岩溶泉； %—岩溶塌陷； — —距今 "%444 年时海面； — —距今 %444 5 3444 年时高海面； — —西湖水位； O— 0— P— )—现代海面。
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人类活动诱发与加剧地面沉降
地壳运动结果。必然使一些地带产生地面沉降， 这种沉降是区域性的。
但是， 人类活动特别集中于平坦的盆地或平原地带， 而这些地带还是由于自 然沉降过程中而形成具有松散第四纪地层沉积的地带。这些地带在自然演 化过程中， 仍发生着松散地层的压实与固结的过程， 因而也存在着沉降现象 的发生。人类集中居住在这松散沉积物的平原、 三角洲、 大盆地， 也就会加剧 与诱发地面沉积降的发生与发展。人类诱发的地面沉降现象， 有多种类型。 !!" 开采地下水资源诱发沉降类型 人口密集居住在大的平原、 盆地、 三角洲上， 相对有较好的生存条件， 其 中之一是有大的河流通过， 在较厚的松散地层中， 又多有地下水资源可开 采。也因易于过量开采， 而加剧地面沉降现象的发生。 世界上发生地面沉降的国家是很多的， 其中主要的有美国、 墨西哥、 委 内瑞拉、 巴西、 日本、 泰国、 澳大利亚、 中国、 意大利、 英国、 法国、 西班牙、 俄罗 斯、 匈牙利、 南斯拉夫等国家。 我国发生地面沉降的城市近百个， 主要有上海、 北京、 天津、 太原、 西安、 石家庄、 无锡、 镇江、 苏州、 杭州、 宁波、 嘉兴、 徐州、 德州、 洛阳、 开封、 等城市。 国内外大城市产生地面沉降， 都是与过量开采地下水有关。最大沉降 量在 美 国 加 州 圣 毕 金 流 域 可 达 " ! #$ 以 上， 墨 西 哥 城 达 % ! #$ （纪 万 斌， 。我国台湾岛西部为滨海平原， 总面积有 &&)))*$+ ， 但是由于过量开 &’’(） 采地下水， 造成地面沉降的地带已达 +))) , -))) 多 *$+ ， 我们于 &’’( 年在台 湾时就已观察到在地面沉降的多种现象。美国加州圣华金流域发生地面沉 墨西哥城沉降面积 %#)) 多 *$+ ， 我国天津地区沉降面 降的面积达 ’)))*$+ ， 积也达到 %))) 多 *$+ 。 应当说， 人类活动特别是开采地下水诱发地面沉降现象， 在国内外都是 在不断地发展。而且其发展趋势是， 将多个城市的沉降带相御接而形成区 域性的地面沉降。我国台湾西部海岸滨海平原是这种情况， 长江三角洲的 上海、 无锡、 苏州、 常州， 也是逐渐相连而成为大的沉降带。 这片地区在晚石炭世时为东南浅海， 后海水逐渐变浅， 相应产生沉积上 升， 早三叠世时又海进成为下杨子海， 中三叠世后逐渐上升， 至早侏罗世时，
卢耀如， 男， 中国工程院院士。 第一作者简介：
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相撞的情况， 造成隆起高山或构造岛弧。根据阿基米德原理， 隆起高山将在 软流圈中有较深的沉入。软流圈中是由液 （岩浆、 水） 、 气和固体岩石块粒所 组成。在高山及板块相撞造山带， 由于岩石圈沉入软流圈中较深， 使在流动 的软流圈中的三相物质受阻， 在高压与高温状态下， 对岩石圈下部产生内侵 蚀作用， 这时部分被侵蚀的岩石圈块体被熔解， 但仍有部分成为三相流中的 固体流。熔有较多新物质的软流圈中三相流， 会增大粘带度而降低流速， 相 对于一些造山邻近地带又产生依附， 内增生作用， 使岩石圈增厚。增厚岩石 圈地带又会产生沉降。所以， 造山隆起地带， 除力的平衡因素之外， 由于岩 石圈内侵蚀和内增生的作用， 于邻近上升地带又常伴生着沉降与凹陷 （卢耀 。岩石圈的内侵蚀 # 增生作用的机理， 可概括表示于图 ! 和图 $。 如， !"""） 根据对一些地区上升速率和沉降速率的计算， 自然界演化的情况存在 着差别， 大的可达每年数毫米以上， 而小的则在千分之一毫米以下。就是 说， 自然界中存在着的差异性升降运动的情况， 是需要考虑的。 !%" 海平面升降造成的相对地面沉降 全球性的气候变化， 是与地质构造运动密切联系着。喜马拉雅山的强 烈上升和青藏高原的隆起， 对我国气候产生显著的影响， 同时也造成西北地 区塔里木等地的加剧沉降及气候的干旱演变。晚更新世的末次冰期， 使海 水水位下降达百米以上。
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软流圈内侵蚀—内增生作用理论分析图
"—软流圈三相流流向； !—软流圈三相受阻减速方向； #—软流圈三相流加速方向； $—软流圈上下层三相流对流的流向； %—内侵蚀大的固相岩石圈块体； &—三相流中析出的小固体； ’(—内侵蚀作用带； ’)—内增生作用带； *+ ,+ —下地幔； -—软流圈； .—岩石圈； ,—造山带； /0—断陷—沉降盆地； 1—海洋； ’—岛弧； 2—火山带。
于全 新 世 中 晚 期 （距 今 3444 5 %444 年） 时， 西 藏 冰 川 比 目 前 高 $44— 在亚里、 波曲一级阶地上， 石灰华 （距今 %444 5 &444 年） 中有忍东、 杜 3446， 鹃等高山灌丛植被， 估计当时气温比今高 #—%7 （施雅风等， ， 海水可 "88!） 达到杭州西湖灵隐寺前 （图 #） 。钻孔中获得这期海水沉积物中有孔虫化 、 江苏小希望（ (9:;<=<D99@ F<@?GH 石， 如霜料希望虫（ (9:;<=<>6 ?@AB?BA@CD?ED） 、 隆凸三峡虫（ IJBK;@66<?@ <?L9@L@） 等 （浙江地矿局资料） 。上面论述的 E>DE<E） 海平面升降情况， 实际上也造成滨海地带的相对升降变化。
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从图 ! 上看， 在 "# 世纪 $# 年代后， 上海地面沉降量相对减少， 因此曲线 转而从抛物线， 变为低坡度的缓曲线。这种变化， 与 "# 世纪 $# 的年代开展 的地下水回灌， 具有密切的关系。 目前上海和三角洲上其他城市累计地面沉降量是： 上海最大沉降量 % " & ’! (； 苏州最大沉降量 % ) & )# (； 无锡最大沉降量 % ) & #! (； 常州最大沉降量 % # & * (。 虽然上海地区地面沉降有所减缓， 但是和长江三角洲上其他城市连成 一片所产生的区域性地面沉降， 必然对上海及整个长江三角州构成严重的 隐患和威胁。从前面论述长江三角洲区域发展史上看， 人类活动的影响， 同 样也会涉及到整个区域， 因为这是 一个完整的自然单元。 环渤海的塘沽、 天津、 沧州， 由 于大 量 开 采 地 下 水 也 引 起 大 片 面 积的 沉 降， 以 溏 沽 为 中 心， 这片地 区累计沉降量在大城市都已达 " & $( 以上。
中国大都市地下空间开拓的地质 ( 生态环境效应预研究 ,--,。 "卢耀如等，
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长江 （杨子江） 下游古地理古水文演化过程分析图
侏罗世古地理图； !—早白亚世古地理图； "—晚白垩世古地理图； —新进世古地理图； —中更新世古地理图； # $ —内陆盆地； "—具火山碎屑岩盆地； #—滨海平源； !—平原； $—湖泊； %—中山山地； &—低山丘陵； ’—目前河流； 古河流； ()—河流向； *+, -—鄂西期； -., -—山原期； -+, -—三峡期
!& 黄海的海洋岛附近， 在海水深 &’( 和 )*( 处有泥炭层， + 测定为距今
于水深 ’,( 下 !$&,,-。旅顺铁山公社养殖渔轮在北岚子渔港东南 !".( 处， 。 发现猛犸象臼齿及披毛犀右肱骨， 相当晚更新世的动物群 （郭旭东， !"/"）
图!
软流圈三相流对岩石内侵蚀—内增生作用理论分析框图
地面沉降是大家关注的地质环境问题， 这个地质环境问题也是世界性 的重要问题， 因为地面沉降又多发生在经济发达， 人口稠密的大都市， 但也 发生在重要的经济开发地带， 包括矿山、 交通干线等地带。 下面就几个有关地面沉降问题， 作些探讨。
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地面沉降—地球演化过程的一个自然地质现象
首先需要说明的是， 地面沉降在地球自然演化过程中， 是一个必然发生
的地质现象。古语： 沦海桑田。地壳的升降运动， 相对形成高山， 也发生沉 降作用而生成堆积盆地、 平原。可以说没有自然界的沉降作用， 就不能有盆 地、 平原， 也就没有人类生存的良好的场所。 !!! 地壳构造运动造成地面升降的结果 地壳的圈层运动， 受地球内外因素的影响， 产生抬升和沉降， 两者又是 相伴生的。这里涉及到圈层的问题。由于地壳板块在软流圈上浮移， 在板块 — — —— — —— — —— — —— — —
地面沉降的类型及其防治途径
卢耀如 （中国地质科学院）
摘
要
地面沉降是一个重要的问题， 对经济开发特别是对大都市及大的矿山城镇， 具有密切 的影响。自然界中存在地面沉降的自然现象， 人类活动又会诱发多种形式的地面沉降 的灾害。各种人类活动， 特别是开发地下水资源， 开发矿产资源， 高层建筑、 地下空间 开拓等， 都会诱发地面沉降， 目前应研究综合开发诱发地面沉降问题。地面沉降有多 种发生类型， 也常激发其他急变性的地质灾害。人类要完全避免地面沉降， 目前是做 不到的， 但应积极防治， 减少及避免地面沉降对经济发展和人们生活造成大的危害。