白龍江中游地震次生地質(zhì)災(zāi)害特征

王運(yùn)興，梁收運(yùn)，周自強(qiáng)

（1.西部災(zāi)害與環(huán)境力學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（蘭州大學(xué)）,甘肅 蘭州 730000;2.甘肅省科學(xué)院地質(zhì)自然災(zāi)害防治研究所, 甘肅 蘭州 730000）

0 引言

2008年5月12日四川汶川發(fā)生8.0級特大地震，并引發(fā)了一系列次生地質(zhì)災(zāi)害，包括崩塌、滑坡和地裂縫等，給人民生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失。甘肅省受災(zāi)程度僅次于四川省，造成123人死亡，420人受傷。次生地質(zhì)災(zāi)害重災(zāi)區(qū)集中在與四川接壤的東南部地區(qū)。

汶川地震以來，對地震引發(fā)的次生地質(zhì)災(zāi)害特征、分布規(guī)律、形成機(jī)理和防治等方面的研究成為地質(zhì)災(zāi)害研究的熱點(diǎn)。林良俊等[1]通過對四川、甘肅和陜西等的災(zāi)情調(diào)查，簡要分析了各省的災(zāi)害發(fā)育、分布特征和危害程度，甘肅省次生災(zāi)害嚴(yán)重的地區(qū)主要為隴南市武都區(qū)和文縣，并提出了地質(zhì)災(zāi)害的防范和緊急處置意見；彭瑛[2]、王猛[3]等基于遙感調(diào)查，對四川省極重災(zāi)區(qū)的“5·12”地震次生地質(zhì)災(zāi)害的空間分布特征及其與坡度、地層巖性等因子的關(guān)系進(jìn)行了分析，認(rèn)為次生地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)因子有坡度、地層巖性等；殷躍平和黃潤秋等[4-6]分析了四川省汶川地震引發(fā)的不同類型滑坡特征和形成機(jī)理。另外，鐘秀梅等[7]對G212線隴南段從斷層、褶皺、巖層產(chǎn)狀、新構(gòu)造運(yùn)動和地震等方面較為深入地分析了地質(zhì)構(gòu)造對滑坡的控制作用；Liang等[8]選取多種影響因素對隴南市武都區(qū)進(jìn)行了地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性評價(jià)，劃分了地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)。有關(guān)學(xué)者從多角度對地震引發(fā)的次生地質(zhì)災(zāi)害特征進(jìn)行分析研究[9-11]，取得了相應(yīng)的研究成果。然而其不同的地質(zhì)環(huán)境，地震次生地質(zhì)災(zāi)害的特征、分布規(guī)律和主要影響因子均存在一定的差異，次生地質(zhì)災(zāi)害是其賦存環(huán)境的產(chǎn)物，也反映了區(qū)域新構(gòu)造運(yùn)動特征。本文以甘肅省國土資源廳在“5·12”汶川地震后的排查資料為基礎(chǔ)，分析研究白龍江中游地區(qū)（包括文縣、武都和舟曲）的次生地質(zhì)災(zāi)害特征及其與主要影響因素的關(guān)系。

1 次生地質(zhì)災(zāi)害類型

一般地，地震直接引發(fā)的次生地質(zhì)災(zāi)害主要為崩塌（崩塌、坍塌和落石）、滑坡和地裂縫（地震裂縫），同時(shí)對原有的滑坡、崩塌、地裂縫和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害具有加劇作用。“5·12”汶川地震發(fā)生以后，甘肅省國土資源廳組織相關(guān)部門對省內(nèi)次生地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了排查，截止2008年5月27日18時(shí)，“5·12”地震引發(fā)的次生地質(zhì)災(zāi)害總共3 767起，其中崩塌1 556起、滑坡784起、地面塌陷85起和地裂縫1 342起（圖1）。按照不同規(guī)模級別分，特大型591起、大型257起、中型1 410起和小型1 509起。

“5·12”次生地質(zhì)災(zāi)害集中分布在甘肅省東南部地區(qū)的隴南市和天水市，隴南市又以武都區(qū)和文縣最為嚴(yán)重，與隴南市武都區(qū)相鄰的甘南州舟曲縣也受到一定程度的影響。舟曲縣、武都區(qū)和文縣位于白龍江中游，該區(qū)域與四川接壤，距“5·12”汶川地震的震中較近，受災(zāi)較為嚴(yán)重。

“5·12”地震在白龍江中游地區(qū)的文縣、武都和舟曲三縣區(qū)引發(fā)次生地質(zhì)災(zāi)害2 321起，占甘肅省排查總數(shù)的 61.6%。按照發(fā)生的類型，主要為崩塌和地裂縫，其次為滑坡和地面塌陷，其中崩塌1 007處、滑坡275處、地裂縫868處；按危害程度，次生地質(zhì)災(zāi)害主要為崩塌和滑坡，其次為地裂縫和地面塌陷；依據(jù)崩滑裂的規(guī)模分級，研究區(qū)特大型404起、大型227起、中型945起、小型574起。

圖1 甘肅省“5·12”地震次生地質(zhì)災(zāi)害統(tǒng)計(jì)圖Fig.1 Statistical diagram of “5·12” earthquake induced geological disasters in Gansu Province.

2 次生地質(zhì)災(zāi)害分布

已有的研究結(jié)果表明，震中距和地震震級大小與地震引發(fā)的次生地質(zhì)災(zāi)害有較好的相關(guān)性，震中距越小、震級越大，引發(fā)次生地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)模越大、災(zāi)害程度越嚴(yán)重，但同時(shí)也受其它因素的影響和制約[9,12]。“5·12”汶川地震震中為北緯31.0°，東經(jīng)103.4°，距離研究區(qū)的文縣、武都和舟曲縣分別約247 km、301 km和321 km。

圖2 “5·12”地震次生地質(zhì)災(zāi)害類型分布圖Fig.2 Distribution map of “5·12” earthquake induced geological disasters with different types.

研究區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害分布范圍廣，類型、規(guī)模多樣。按照災(zāi)害類型（圖2），崩塌和滑坡主要分布在武都和文縣，分別為970起和37起，192起和76起；地裂縫幾乎全部分布于武都，有852起。按照災(zāi)害規(guī)模，小型、中型和特大型次生地質(zhì)災(zāi)害分別為574起、945起和404起，占研究區(qū)的27.0%、44.0%和18.8%。隨震中距的不同次生地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模也發(fā)生相應(yīng)的變化，文縣主要以大型和特大型為主，武都和舟曲基本為小型和中型。從數(shù)量上看，并非震中距越小次生地質(zhì)災(zāi)害越少，震中距最小的文縣地質(zhì)災(zāi)害小于震中距較大的武都，這是因?yàn)榇紊刭|(zhì)災(zāi)害還與地質(zhì)環(huán)境、氣象條件和社會因素等密切相關(guān)。總的規(guī)律表現(xiàn)為，研究區(qū)5.12地震次生地質(zhì)災(zāi)害主要沿白龍江、白水江和主干道路成帶狀分布，并且在城鎮(zhèn)和村莊密集的區(qū)域次生地質(zhì)災(zāi)害較為發(fā)育。

3 次生地質(zhì)災(zāi)害的影響因素

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與地質(zhì)環(huán)境有著密切的關(guān)系，在相同的誘發(fā)因素下不同的地質(zhì)環(huán)境發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害的程度不同，“5·12”地震次生地質(zhì)災(zāi)害亦如此。地震只是產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害的一個(gè)誘發(fā)因素，次生地質(zhì)災(zāi)害的多少，規(guī)模的大小還決定于地質(zhì)環(huán)境因素。前述表明，坡度、地層巖性和人類活動等是影響次生地質(zhì)災(zāi)害的主要地質(zhì)環(huán)境因素。

3.1 坡度

坡度作為重要的地形因子，對地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生起著重要的作用，但并非坡度越大地質(zhì)災(zāi)害就越嚴(yán)重。坡度影響巖體風(fēng)化和水的下滲、沖蝕，從而影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。不同坡度條件下巖體的風(fēng)化速率存在差異，風(fēng)化作用會降低巖體強(qiáng)度，使得地表疏松易于被沖蝕和水分下滲，從而降低坡體的抗滑穩(wěn)定性。坡度主要通過影響供水強(qiáng)度從而影響水分下滲，降低坡體的穩(wěn)定性。

一定坡度范圍內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育較為嚴(yán)重。依據(jù)1:100 00 0DEM圖，研究區(qū)坡度總體在60°以下，主要在 20°～40°范圍內(nèi)。次生地質(zhì)災(zāi)害集中分布在 20°～40°范圍內(nèi)，共 1 442起，占災(zāi)害總數(shù)的62.1%，并且多沿河流兩岸分布（圖3、4）。在0°～20°范圍內(nèi)也有一定數(shù)量的崩塌和滑坡，主要原因可能是地形起伏度較大，而坡度數(shù)據(jù)是災(zāi)害點(diǎn)處一定范圍內(nèi)的平均坡度值。地裂縫主要分布在 20°～40°范圍內(nèi)，有580起，占研究區(qū)25%，在0°～20°范圍內(nèi)也有分布，有240起，且除沿河分布外，較多的分布在坡度較小的道路和村莊附近，主要是因?yàn)槭艿饺祟惢顒娱_挖坡腳的影響，局部坡度相應(yīng)增大，影響了坡體的穩(wěn)定性，從而發(fā)生崩滑地質(zhì)災(zāi)害。

圖3 “5·12”地震次生地質(zhì)災(zāi)害與坡度關(guān)系圖Fig.3 Relationship between “5·12” earthquake induced geological disasters and slope gradient.

圖4 “5·12”地震次生地質(zhì)災(zāi)害與坡度關(guān)系統(tǒng)計(jì)圖Fig.4 Statistical chart of relationship between “5·12”earthquake induced geological disasters and slope gradient.

3.2 地層巖性

研究區(qū)地層主要包括志留系、泥盆系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、第三系、第四系和巖漿巖等。地層巖性直接決定地質(zhì)體的強(qiáng)度和穩(wěn)定狀況，從地層巖性的物理特性來看，不同的巖性有不同的強(qiáng)度和抗風(fēng)化能力。含軟弱夾層或結(jié)構(gòu)面密集的易風(fēng)化巖體具有較低的強(qiáng)度和抗滑穩(wěn)定性，該類巖體易于發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。

研究區(qū)主要是以淺變質(zhì)碎屑巖、灰?guī)r和碎屑沉積巖為主（圖 5、6），“5·12”地震次生地質(zhì)災(zāi)害主要分布在千枚巖、板巖和薄、中厚層灰?guī)r巖組中，有1 764起，占災(zāi)害總數(shù)的76%；在以第三系紅層為主的北峪河流域地質(zhì)災(zāi)害也較為集中，有113起，占4.9%。

圖5 “5·12”地震次生地質(zhì)災(zāi)害與地層巖性關(guān)系圖Fig.5 Relationship between “5·12” earthquake induced geological disasters and stratum lithology.

圖6 “5·12”地震次生地質(zhì)災(zāi)害與地層巖性關(guān)系統(tǒng)計(jì)圖Fig.6 Statistical chart of relationship between “5·12”earthquake induced geological disasters and stratum lithology.

3.3 人類活動

人類活動對地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生有著重要的影響。人類活動的方式主要為土地利用、城鎮(zhèn)和道路建設(shè)等。耕地、草地作為土地利用中主要形式，通過頻繁的人為擾動，改變地表形態(tài)和疏松程度，加快了風(fēng)化速度和水的下滲，并且耕地和草地等根系對邊坡的穩(wěn)固性相對于林地來說要小的多。城鎮(zhèn)和道路建設(shè)會削減邊坡，降低邊坡穩(wěn)定性，易于產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害。

研究區(qū)內(nèi)人類活動主要為耕地、草地和林地等（圖7），“5·12”地震次生地質(zhì)災(zāi)害主要分布于耕地和草地上（圖8），分別為823起和1 168起，占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的 35.5%和 50.3%。就耕地而言，發(fā)生崩滑 543起和地裂縫 280起，分別占 25.3%和13.0%，而草地發(fā)生崩滑657起和地裂縫511起，分別占 30.6%和 23.8%，這些次生地質(zhì)災(zāi)害大多分布在人類活動頻繁和人口密度較大的區(qū)域。

圖8 “5·12”地震次生地質(zhì)災(zāi)害與土地利用關(guān)系統(tǒng)計(jì)圖Fig.8 Statistical chart of relationship between “5·12”earthquakeinduced geological disasters and land using.

4 結(jié)論

通過對甘肅省白龍江中游地區(qū)“5·12”地震次生地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征、分布規(guī)律及其與主要影響因素關(guān)系的分析研究，得到以下結(jié)論：

（1）研究區(qū)內(nèi)“5·12”地震次生地質(zhì)災(zāi)害主要類型為崩塌、地裂縫、滑坡和地面塌陷，危害性較大的主要是崩塌和滑坡。按照規(guī)模大小，次生地質(zhì)災(zāi)害以小型、中型和特大型為主。次生地質(zhì)災(zāi)害主要分布在白龍江、白水江等河流沿岸、道路兩側(cè)和城鎮(zhèn)與村莊附近。崩塌和滑坡主要分布在武都和文縣，隨震中距的增大次生地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模有減小趨勢，而災(zāi)害的密集程度不僅與震中距有關(guān)，還與地質(zhì)環(huán)境和人口密度等多因素有關(guān)。

（2）從坡度因子來看，“5·12”地震次生地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生在20°～40°范圍內(nèi)，說明次生地質(zhì)災(zāi)害與坡度有一定的相關(guān)性。但由于坡度數(shù)據(jù)精度的原因，使得崩塌、滑坡和地裂縫在0°～20°范圍也有分布。

（3）地層巖性作為次生地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要內(nèi)在影響因素，影響著次生地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生和分布，研究區(qū)“5·12”地震次生地質(zhì)災(zāi)害主要分布在第四系松散堆積物、淺變質(zhì)的千枚巖、板巖和薄、中厚層灰?guī)r巖組和第三系紅層等軟弱巖組中。

（4）人類活動作為次生地質(zhì)災(zāi)害主要的外在影響因素，通過改變地質(zhì)環(huán)境因素從而影響次生地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。研究區(qū)“5·12“地震次生地質(zhì)災(zāi)害主要分布于人類活動頻繁和人口密度較大的區(qū)域，反映了城鎮(zhèn)和道路建設(shè)對地質(zhì)災(zāi)害的加劇作用。

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