0 引言

地面沉降多指由自然及人为因素诱发，以一定区域范围内地表负向形变为特征的缓变性地质现象[1]，且新生代地层中地下水等流体资源大规模集中开采，被认为区域性强烈沉降主导人为因素[2]。研究表明，作为沉降发育地质背景，新构造活动、软土自重固结等自然因素对其也有一定贡献与影响。Bawden等[3]指出Los Angeles盆地流体开采所致垂向形变速率为6～28 mm/a，而Santa Fe Springs地区或因构造运动呈5～9 mm/a异常抬升；Hu等[4]通过对比屏东GPS观测与全新世地层法所得垂直速度场，指出周边块体构造挤压及台湾碰撞带南端侧向挤压亦对南屏东平原地面沉降有一定影响。因而，研究并确定构造因素所致沉降贡献及其对沉降活动差异影响，对沉降机理研究及防治效果评价均有一定意义。基于地层学方法及沉降观测资料，分析研究区构造因素影响下地面沉降、构造沉降以及背景沉降时空演化特征，可为地面沉降调查研究乃至控沉目标下地下水合理开发利用提供参考。

1 研究区概况

1.1 构造活动背景

华北平原地处中朝准地台华北断坳之上，属中、新生带沉积盆地[5]，断坳内部发育内黄隆起、临清坳陷、冀中坳陷、沧县隆起、黄骅坳陷、埕宁隆起、临邑坳陷等呈NE—NNE展布的三级构造，其间又发育次级隆起、坳陷[6]，构成华北平原第四系基底，而隆、坳间断层多具有同生断层的性质，继承基底构造线方向，多为地震活动带或火山活动通道[7]。

研究区内活动断裂构造优势发育方向为NNE与NE，另发育NNW—NWW及EW向断层，形态共轭[8]。NNE—NE向主要为太行山前断裂带、沧西断裂带、沧东断裂带、汤东、汤西等断裂；NNW—NWW向主要发育滦县—乐亭、东垒子—涞水、无极—衡水、磁县—大名、新乡—兰考、海河等断裂；该区也发育有近EW向盘古寺断裂与朱村断裂(图1)。活动断裂构成了“棋盘式”三级构造的分区边界，影响着坳陷盆地的发育演化与近代地表河流沉积，并控制了构造沉降差异性。

图1 华北平原构造及活动断裂分布(据国家地震局，1985)Fig.1 Distribution of structure and fault in North China Plain(according to China Seismological Bureau，1985)

1.2 地面沉降发育概况

近50年区内城市化进程加快且工农业发展迅速，地下水持续超采，由此诱发地面沉降自城市向周边区域呈阶段性由点成面扩散。截至2003年，研究区累计沉降量超200 mm，面积达63 979.36 km2，自北向南形成北京东郊、通州城区、大兴榆垡、天津武清、天津市区、塘沽区、杨柳青、宁河、沧州、衡水、德州、濮阳等24个沉降中心，发育过程可分以下阶段。

(1)局部孕育阶段(1954年之前)：仅地下水规模开采地区出现缓慢沉降，如北京东单—西单(沉降速率3.2 mm/a)、天津市区(7.1～12.0 mm/a)，期间构造沉降与软土固结对总沉降贡献较大。

(2)加速发展阶段(1955—1974年)：沉降范围扩展并发育新沉降中心，京冀地区最大沉降速率增至28.2 mm/a，天津地区60年代已达50 mm/a，该阶段地下水开采成为主要诱因[9]。

(3)急剧扩展阶段(1975—1984年)：中东部深层地下水资源开采规模与深度不断加大，沉降面积与速率继续增大，区内沉降速率18～104 mm/a。

(4)控制减缓阶段(1985年至今)：京津地区“控沉”后，沉降范围虽继续向NW、SE扩展，但速率逐渐减缓(10.0～25.5 mm/a)；冀、鲁平原沧州、德州等地虽已采取防控措施，平均沉降速率仍保持在40.0～69.9 mm/a[10]，处于急剧扩展期。

2 新构造运动影响特征

构造运动可通过控制水系分布与沉积活动，影响沉积物厚度、赋水条件以及补给特性，结合人为开采与工程建设因素，影响沉降灾害的发育演化。另华北坳陷盆地内部断块垂向差异运动，控制性断裂作用与地震活动，也加剧区内沉降空间分异。

2.1 沉降空间分异特征

结合地形、构造及水文地质条件[4](图2)，将区内沉降按一般沉降区(0～250 mm)、严重沉降区(250～800 mm)与强烈沉降区(>800 mm)进行初步分析，其具有以下特征。

(1)区内沉降具明显“东西分带”特征，自西向东按扇缘一般沉降、中部严重沉降、东部强烈沉降的趋势变化，且中东部冲积、海积平原累计沉降量沿河流流向自300 mm迅速增至3 000 mm。一般沉降区多位于西、北山前冲洪积扇，累计沉降一般小于200 mm，且北京、固安、保定、唐山东等200 mm以上地区仅占冲洪积扇总面积14.16%；曲周、南宫、衡水、任丘等严重沉降中心则呈NNE排列于子牙河与漳卫河古河道带，沉降量介于498.5～678.5 mm；另临清、德州沉降区则展布于内黄南—冠县—宁津古河道带，其中德州累计沉降量已近800 mm；宁河、武清、天津市区、塘沽、沧州、唐海等强烈沉降区，多位于环渤海湾北、西部滨海平原，累计沉降一般大于800 mm，其中塘沽已逾3 000 mm，滨海平原区累积沉降超1 000 mm的区域已达18.48%。