非地震前兆 是地面塌陷 ——国土资源部专家就近期“天坑”事件作出科学回应
不足三个月的工夫,一个地学名词——天坑,突然之间成了流行语:宜宾一个月间出现43个“天坑”,广西来宾出现巨大“天坑”,南京夫子庙惊现“天坑”,湖南宁乡县出现不明“天坑”……
有媒体由此联想到风靡全球的大片《2012》。难道世界末日真要到了?难道这是地震的前兆?
社会的恐慌让地质学家感到无奈也有些愤然,因为这些推测距离真相太远。科学家们的基本判定是:这些所谓“天坑”,根本不是真正意义上的“天坑”,而只是常见的地质现象——地面塌陷。
事实上,从4月27日四川省宜宾市长宁县发生连续岩溶塌陷到6月16日南京夫子庙地面塌陷,各地都有地质专家在第一时间到达现场调查。为了进一步了解真相,答疑解惑,消除社会恐慌情绪,按照国土资源部的要求,6月12日,中国地质调查局组织南京、成都、武汉地调中心以及广西、湖南、四川、浙江、福建等省(区)地调院和地质环境监测总站,开展实地调查。
6月24日,国土资源部邀请相关专家召开专题座谈会。会上,专家们用科学的态度、开阔的视野针对如何认识地面塌陷、地面塌陷成因、目前国内的防治状况等问题作出了详细解答,并对下一步地面塌陷的防治提出了建议和对策。
问题一:应该如何用“科学眼”来看目前媒体报道中所谓的“天坑”?
答案:此“天坑”非彼“天坑”。地质调查的结果表明,近期报道的所谓“天坑”,都是地面塌陷。
参与调查的专家在座谈会上首先对刚刚完成的专题调查成果进行了介绍。
中国地质调查局基础调查部副巡视员兼区域地质调查与环境处处长翟刚毅介绍说,此次调查共收集了50多个塌陷实例。经过甄别,选出8个有重要意义的“天坑”进行深入调查。调查证实,近期报道的所有“天坑”,其实都是地面塌陷,与地震无关,是常见的一种地质现象。
针对社会上有关“地震前兆”的说法,国土资源部地质环境司副司长陶庆法提出地面塌陷和地震有一定的关联,这个关联表现在:第一,有些地区在地震后,会出现地面塌陷等地质灾害,这种情况下,塌陷出现在地震之后,而不是在前;第二,有些较大规模的塌陷,能同时引发塌陷地震,也称陷落地震。这种情况下,塌陷与地震几乎同时发生,而且塌陷地震的震级较小,一般小于3级。中国地质调查局水环部地质灾害处处长张作辰进而指出,所谓“地震前兆”之说,有炒作之嫌。地面塌陷是一种自然地质现象。地质体本身是均衡的,当遇到外界情况变化,如大旱大涝、人类工程等,原来的内在均衡会遭到破坏。目前,人类对自然灾害的认识能力还很有限,但认识是一个过程,随着防灾工作的不断向前推进,我们要努力缩短这个过程。
然而,到底有没有“天坑”一说?
中国地质科学院岩溶地质研究所研究员、中国科学院院士袁道先在座谈会上强调一定要澄清“天坑”的名词概念。他说,“塌陷”是指正在发生的自然现象。而 “天坑”,是对这种自然现象中的某一特定地貌形态的描述,它是在地质历史时期形成的。
事实上,是中国学者在岩溶学研究中最先使用了“天坑”这个词。2005年后,这个术语获得国际喀斯特学术界认可,以拼音“tiankeng”通行国际。但是,并不是所有塌陷都用“天坑”来界定。“天坑”是指一种特大型喀斯特负地形,具有巨大的容积、陡峭而圈闭的岩壁、深陷的井状或桶状轮廓等非凡的空间与形态特质,发育在厚度特别巨大、地下水位特别深的可溶性岩层中,从地下通往地面,平均宽度与深度均大于100米,底部与地下河相连(或有证据证明河道已迁移)。
在中国地质学会岩溶地质专业委员会编撰的《岩溶学词典》中,岩溶形态被分为地表形态、地下形态和组合形态三种。其中地表形态中有一种叫“竖井”,它的定义是“一种垂向深井状的通道。深度由数十米至数百米。因地下水位下降,渗流带增厚,由落水洞进一步向下发育或洞穴顶板塌陷而成。底部有水的,叫‘天然井、岩溶井、溶井或天坑’”。显然,“天坑”在这里是岩溶形态“竖井”的另一种称谓。
据了解,目前世界上确认的天坑约80个,50多个在中国。
问题二:导致中国南方近期出现地面塌陷的原因是什么?
答案:极端天气是诱因,人为叠加因素也很重要。
中国地质环境监测院副院长田廷山明确指出,有两种因素导致地面塌陷,一种是自然因素,主要指极端天气等自然因素引起地下水位变化从而引发塌陷;一种是人为因素,主要指人类工程活动,包括采矿和城市基础建设、道路建设等对地下的开挖。
专家指出,从去年冬天到今年夏天,我国南方很多地区经历大旱之后大涝的过程,这种极端天气,是地质灾害发生的主要原因。去冬今春,我国南方大面积地区长时间的干旱,致使地下水水位大幅度降低。今年入汛以来,南方又连续出现11次大范围强降雨过程,广西大部、湖南南部、广东、福建、江西、广东北部等地局部出现强暴雨,降水量比往年多五成以上。在岩溶分布区,持续干旱造成上覆表土层及砂石层异常疏松,甚至出现干裂。入汛以来的多次强降雨,使松散表层土层和砂石层充分饱水,变得松软。下伏岩溶地下水暴涨暴落产生的推拉作用,使地下溶洞埋藏较浅、顶部结构较破碎的位置出现地面塌陷。四川省大邑县新场镇及崇州市怀远镇的“天坑”属碎屑沉积层地面塌陷。塌陷地区存在很多成井质量不高的民井,长年抽采地下水。今年春季干旱,加大了地下水开采量。长期和过量开采地下水,使红层和砂性土层中的细颗粒沉积物也一同被抽排出来,地层形成架空结构。收获油菜籽后,随即插秧,伴随灌溉水不断入渗,在地下水位变化及自重作用下发生塌陷。
与此同时,人类活动叠加作用也是重要因素。实地调查的8处地面塌陷,都受到工程活动的影响。四川省长宁县硐底镇岩溶塌陷区,上有正在修筑公路的大型重型设备碾压,下有煤矿在灰岩地层中挖掘运输坑道排水。湖南省军营村和大成桥地面塌陷区下方均有煤矿采煤、抽取地下水,形成了地下水漏斗。浙江省黄衢南高速公路江山段塌陷,有高密度车辆重压影响。四川省大邑县新场镇及崇州市怀远镇地面塌陷均与长年抽采地下水有关。
问题三:我国地面塌陷现状如何?
答案:地面塌陷是全球广泛分布的地质现象,也是地质灾害的一种类型。随着城镇化、现代化、工业化步伐的加快,大型工程活动加剧,我国地面塌陷呈增长趋势。
高度关注地面塌陷问题的中国地质科学院岩溶地质研究所研究员雷明堂说,总的来看,地面塌陷是全球广泛分布的地质现象,也是地质灾害的一种类型。据不完全统计,已有包括中国、美国、南非、法国、英国、德国等16个国家发生过严重的地面塌陷。
我国岩溶分布面积达365万平方公里,占国土面积的三分之一以上,是世界上岩溶最发育的国家之一。近年来,随着岩溶区域城市化建设的飞速发展,岩溶区土地资源、水资源和矿产资源开发的不断增强,引发的岩溶塌陷问题日益突出,已成为岩溶地区主要地质灾害类型,严重妨碍城市经济建设与发展。
根据我国22个省(市、区)发生的1400多例岩溶塌陷统计,约70%为人类活动所诱发。过量开采地下水,是产生岩溶塌陷的主要原因。其他如拦蓄地表水、岩土工程施工、铁路公路施工、工程爆破等,也会诱发岩溶塌陷。我国有30多个大中城市、420个县市、14000公里公路和9000公里铁路处于地面塌陷高风险区,有40多座矿山、25条铁路线和数百座水库长期遭受岩溶塌陷的困扰。
进入21世纪以来,随着我国城镇化、工业化、现代化的高速推进,大型工程活动加剧,塌陷也随之加剧。四川省地质环境监测总站副站长肖智林介绍了他们统计和监测结果:四川特别是川南地区历年来都有地面塌陷,1998年至今,造成人员伤亡、财产损失的地面塌陷有100多处。从2003年开始,由于人类工程活动的大幅增加,地面塌陷有上升趋势,加上地质构造方面的因素,现阶段地面塌陷可能处于一个活跃期。
问题四:今后应该如何更有效地防治地面塌陷?
答案:做好应急处置,加强基础调查,提高防治水平。
座谈会上,专家们谈到了目前我国地面沉降调查和防治的进展情况和存在的问题。
我国针对地质灾害的调查工作在逐渐展开,已经进行的1∶20万水文地质调查、1∶50万全国环境地质调查和1∶10万县级地质灾害调查中,岩溶塌陷是其中调查的主要灾种之一。
岩溶塌陷危险性评价和监测预警工作尚处于起步阶段。1990年以来,我国先后在武汉、唐山、湘潭、深圳、六盘水、桂林、玉林、铜陵、南京、徐州等岩溶塌陷灾害严重城市开展了专门勘查和危险性预测评价工作。在广西桂林、河北唐山、湖北武汉、广东深圳和广州等市对岩溶塌陷进行了监测预警示范。
此外,行政管理与法规建设正逐步完善,国家和地方相继颁布了相应的地质灾害防治法规和技术标准;信息系统建设已经起步,地理信息系统建设已取得初步成果;在塌陷灾害的工程治理技术方法上也比较成熟。比如铁路路基中采用的注浆、高速公路采用的挖填、城市危险区采用的桩基等都是比较行之有效的治理方法。
但基础数据缺乏,家底不清,缺乏技术支撑等问题一直存在。
在城镇化快速发展的今天,研究和治理地面塌陷问题,已经是燃眉之急。袁道先院士认为,目前来看,我们迫切需要高度重视地面塌陷研究,因为研究工作做得好与坏,直接影响地面塌陷的预测预防。
针对目前地面塌陷的防治,陶庆法提出,由于人为因素导致我国地面塌陷情况较多,所以,我们一要加强防范,做好应急处置。二要做好区域调查,对地面塌陷多发地区进行勘查,确定危险区。对一些工程建设项目,应在施工前做好危险性评估。我们也可以选择重点地面塌陷区域,开展调查、防治示范研究。
治理灾害,先行一步是要摸清情况。专家们对今后加强调查和研究充分发表了看法。张作辰提出,要加强调查,结合现存的地质灾害,对易发的岩溶塌陷查明特征,圈定一些塌陷危害区,重点地区要开展详查。同时,加强监测,群测群防。另外,做好汛期预报预警工作。国土资源部地质环境司地质环境监测处处长李明路也认为,对地面塌陷,要开展科学研究,详细调查,规范不合理的工程建设,加强预警,制定预案。建议各级政府加强对地面塌陷防治工作的重视和投入。
中国是地面塌陷比较严重的国家之一,美国的情况与中国比较类似。雷明堂介绍说,美国的佛罗里达州成立了专门的岩溶塌陷研究所,1984年以来,每两年召开一次国际会议,研讨地面塌陷问题。根据他们的一些法律规定,大的工程要有相应的地质雷达监测和地下水监控,一旦地下水位降至警戒线以下,就会对工程喊停,直至治理完毕。近年来,美国还针对地面塌陷出台《岩溶塌陷保险法案》。雷明堂说,地面塌陷中的自然塌陷很难预测,但人为因素诱发的塌陷可以通过技术手段进行预警。例如,对岩溶发育段的重要建筑物,运用地质探地雷达,对地下情况进行定期扫描、探测,对其进行“体检”;对可能引发地下水位大幅变化的大型工程,通过地下水位的实时监测和塌陷发育判据分析,对塌陷风险进行评估。雷明堂建议针对地面塌陷制定一些实用办法,结合当地条件,采取有效措施。同时可以在地面塌陷的治理中引入保险的理念和机制。
(转至中国地质环境信息网)
