三峽庫區忠縣向斜內部滑坡空間分布特征

朱 偉, 王孔偉, 魏 東, 靳寶萍, 張 帆

〔教育部三峽庫區地質災害教育部重點實驗室(三峽大學)， 湖北 宜昌 443002〕

忠縣向斜構造行政區劃隸屬于重慶市涪陵區、豐都區、忠縣和萬州區所管轄區域，構造上隸屬于川東褶皺帶。前人對該區域的研究認識較為深入，川東褶皺帶整體上為一個隔擋式褶皺組合，具有斷層相關褶皺的構造屬性[1-3]；忠縣向斜作為川東褶皺帶的有機組成部分，其局部構造特征具有斷層相關褶皺中斷層傳播褶皺的構造屬性，所有這些研究都局限于基礎地質以及石油地質研究領域[4-6]。針對局部構造特征與滑坡之間的關系及相同局部構造上多個個體滑坡之間的因果關系研究不夠深入。以往的研究往往側重于對單體滑坡認識，忽略了滑坡個體之間的聯系，特別是對整個庫岸空間演化規律的認識研究，大型滑坡發生與區域構造分區、局部構造類型相關[7-8],這種相關性不僅僅體現于對單個滑坡的控制，更深層次在于對整體岸坡帶演化規律、個體滑坡演化之間因果關系的控制上。滑坡的形成與多種因素有關，這些因素可以分為兩類[9-12]，一為地質環境背景因素(先天因素)，包括新老構造條件以及巖性條件等；二為觸發因素，包括外動力地質因素(河流切割、卸荷等)、降雨、地震等。先天因素的研究是基礎，即把受相同局部構造控制的，位于相同新構造活動區域的多個滑坡個體分布帶作為整體研究，建立分布帶內部滑坡個體之間在成因機理、演化特征上的關系是本文所要探討的主要問題。為此，本研究在野外地質調查和前人工作的基礎上，結合斷層相關褶皺理論，對忠縣向斜的局部構造特征與滑坡空間關系進行深入研究，在此基礎上分析滑坡空間分布特征和空間演化規律，探討滑坡與局部構造關聯性。

1 忠縣向斜局部構造特征

忠縣向斜位于川東褶皺帶的南東部位，為一寬緩的向斜構造，北西方向為大池干井背斜，南東方向為方斗山背斜和齊耀山背斜。忠縣向斜整體呈NE走向，是夾持在斷層傳播褶皺(屬于斷層相關褶皺中的一種類型)之間的向斜構造，向北、向南翹起消亡。為了更清晰地了解忠縣向斜整體縱向上變化特征，野外調查時自南西向北東依次選取了多條橫剖面，根據局部構造特征，具體將忠縣向斜段劃分為3個區段。

1.1 南部忠縣向斜與SN向構造復合部位(清溪場-豐都段Ⅰ)

豐都區的清溪場鎮—豐都主城區附近是SN向褶皺與NE-NNE向褶皺復合部位，巖層產狀多變，其中SN向構造是先期構造，由于NE-NNE褶皺疊加造成該區域應力集中，共軛剪切節理發育，造成巖石較為破碎，裂隙發育。該區的基本構造形態特征自北西至南東依次為菁口背斜、珍溪場向斜以及大耳山背斜。其中大耳山背斜為先期南北向構造的組成部分，受早期SN向構造制約NE向的大池干井背斜在立石鎮一帶逐漸傾伏消亡，忠縣向斜也隨之消亡，同樣受SN向構造影響珍溪場向斜向S也逐漸仰起消亡。

長江河谷在此發育于珍溪場向斜核部，河谷蜿蜒曲流，亦發育有邊灘、心灘。該區出露地層為三疊系須家河組至侏羅系蓬萊鎮組，巖性為砂巖、泥巖、頁巖等。巖層傾角較緩10°～26°，長江兩岸岸坡為斜向坡到橫向坡，局部為順向坡結構。

1.2 中部忠縣向斜主體構造部位(豐都-石寶寨Ⅱ)

該處忠縣向斜為夾持于大池干井背斜與方斗山背斜之間的向斜構造，大池干井背斜和方斗山背斜作為斷層相關褶皺中的斷層傳播褶皺，具有不對稱的特點，西翼為緩傾翼，東翼為陡傾翼。忠縣向斜同時又位于控制大池干井背斜形成的斷層下盤以及控制方斗山背斜形成斷層的上盤，整體上來說忠縣向斜西翼變形特征較東翼弱。此處忠縣向斜比較開闊，向西傾角快速增大過渡為大池干井背斜的陡傾東翼，向東傾角逐漸增大，過渡為方斗山背斜的西翼。在該區域，長江河谷發育于向斜核部，長江兩岸岸坡巖層近水平，長江河谷蜿蜒曲流，形成三峽庫區唯一的游蕩型河床發育區，邊灘、心灘發育。

1.3 忠縣向斜與萬縣向斜復合部位(石寶寨-新田鎮段Ⅲ)

該區域位于忠縣石寶寨—新田鎮地段，大池干井背斜傾伏消亡，忠縣向斜翹起與萬縣向斜融合。分析可得，自北西朝向南東大池干井背斜逐漸傾伏消亡，忠縣向斜也逐漸仰起與萬縣向斜融合。長江河谷在向斜核部發育，受構造復合作用影響，形成局部應力集中，裂隙發育、巖層較為破碎。大池干井背斜逐漸消亡直至基本看不到該背斜的形態特征了，忠縣向斜與萬縣向斜已經完全融合，向斜谷地開闊平坦，長江干流沿忠縣向斜—萬縣向斜與方斗山背斜過渡部位流過該區域。忠縣向斜局部構造特征整體表現為兩頭仰起，形似“帆船”，為一夾持在兩個斷層相關褶皺中間的向斜構造。

忠縣向斜局部構造特征控制了該區域地質災害分布，與局部構造相對應，地質災害同樣可以劃分為3個分布區，分別為南部地質災害分布區(SN向褶皺與NE-NNE向褶皺復合部位)，對應庫岸段為清溪場—豐都段Ⅰ；中部地質災害分布區(忠縣向斜主體構造部位)，對應庫岸段為豐都—石寶寨Ⅱ；北部地質災害分布區(忠縣向斜與萬縣向斜復合部位)，對應庫岸段為石寶寨—新田鎮段Ⅲ。清溪場—豐都段Ⅰ段長45.1 km，滑坡數量67處(巨型滑坡2處，大型滑坡20處，中型滑坡43處，小型滑坡2處)，滑坡發育的線密度1.49，平均規模達1.64×106m3；豐都—石寶寨Ⅱ段最長97.8 km，滑坡數量74個(巨型滑坡1處，大型滑坡25處，中型滑坡38處，小型滑坡11處)，滑坡發育的線密度0.76，平均規模1.15×106m3；石寶寨—新田鎮段Ⅲ段最短32.4 km，滑坡數量59個(巨型滑坡4處，大型滑坡37處，中型滑坡13處，小型滑坡5處)，滑坡發育的線密度1.82，平均規模3.86×106m3。對比可以看出，Ⅰ段和Ⅲ段滑坡發育密度、發育平均規模明顯較Ⅱ段大，整體呈發育規模“兩頭大，中間小”；發育密度“兩頭密、中間疏”的特征(表1)。總之，忠縣向斜的局部構造特點從區域上決定了該區域地質災害的區域分布特征，在此基礎上，可以將研究區的地質災害分成3個研究區段，將此區段作為進一步研究忠縣向斜與地質災害關系。

表1 涪陵-萬州長江庫岸段滑坡分段情況

2 清溪場-豐都段滑坡空間演化(Ⅰ段)

上面已經討論過，該區域為早期SN向構造與NE-NNE向構造復合部位，在后期北西向區域構造應力場的作用下，同時受早期SN向構造限制作用在該區域形成NNE向的局部構造應力場，在此作用下形成NW向和NE向兩組共軛剪節理，長江干流兩岸滑坡受區域性剪節理所控制，沿這些剪節理形成了許多與長江斜交的陡崖，坡體的破壞與該組節理關系密切，滑動方向與節理延伸方向相同，與長江斜交。長江河谷在該段是沿著追蹤張節理發育，滑坡規模主要受控于這些節理后期表生作用以及時效變形作用過程的強弱。立石鎮滑坡是這些滑坡中的一個典型代表，長江在該滑坡附近發生了轉彎，造成該區沿長江方向表生作用加強，巖體卸荷裂隙發育，崩坡積堆積形成滑坡，形成以立石鎮滑坡為東側邊界的小規模滑坡聚集區，向西滑坡規模整體減小。

該區巖層產狀多變，只在清溪場附近的云臺寺滑坡和豐都縣城附近的桃園滑坡處形成局部順向坡結構，形成該區2個最大的滑坡，云臺寺滑坡和桃園滑坡，其他地區為斜向坡或橫向坡結構，因此形成以云臺寺和桃園滑坡為中心，向兩側滑坡規模減小的規律。同時桃園滑坡又位于構造復合交叉位置，為應力主要集中區。該處庫岸變形以桃園(沙田)滑坡為界分為東西兩部分，以西庫岸破壞主要受NE向剪節理控制，以東則受NW，NE向兩組剪節理控制，東側滑坡規模整體上大于西側，遠離該處滑坡規模迅速減小(表2—3)。總體上來說，該區滑坡發育線密度遠遠大于忠縣向斜主題構造部位(清溪場—豐都段)，與NE向構造與SN向構造復合的局部構造特征相一致，NE向構造與SN向構造復合是造成這一現象的主要原因。

表2 云臺寺滑坡附近局部構造與滑坡體規模變化特征 104 m3

表3 桃園滑坡附近局部構造與滑坡體規模變化特征 104 m3

3 豐都-石寶寨段滑坡空間演化(Ⅱ段)

該段為忠縣向斜的主體構造段，西鄰大池干井背斜，東鄰方斗山背斜，為一寬緩的向斜構造，為斷層傳播褶皺(斷層相關褶皺)有機組成部分，作為斷層傳播褶皺來說，其對地質災害的控制主要體現在以下兩個方面[13-15]： ①斷層轉播褶皺是地質災害集中發生部位。 ②對于斷層傳播褶皺來說，陡傾褶皺翼地質災害主要表現為崩塌或者堆積型滑坡，緩傾褶皺翼主要表現為順層滑坡地質災害，并且地質災害主要集中于緩傾褶皺翼向陡傾過度的部位。

忠縣向斜主體構造部位(豐都—石寶寨Ⅱ段)就是位于大池干井背斜與方斗山背斜之間的向斜構造，變形相對較弱，處于地質災害少發區域。特別是在忠縣縣城附近長江河谷形成游蕩型河床，發育大量心灘和邊灘，對岸坡起到了一定的保護作用，滑坡災害主要與河流的沖刷作用相關，滑坡位于長江U型彎曲的凹岸段(圖1)，形成研究區滑坡線密度最低的地區，滑坡規模也明顯縮小。

圖1 忠縣-石寶寨游蕩型河床與滑坡關系

忠縣向斜主體構造部位的另一個滑坡相對集中區位于洋渡溪鎮附近，形成以貓鼠子、洋渡溪、秦家巖滑坡為主體的3個局部滑坡聚集區(分別稱為1區、2區、3區)，整體規模上呈向北東方向滑坡規模逐漸減小的趨勢(表4)，這與坡體所處斷層傳播褶皺的局部構造部位密切相關。其中3區已經逐漸過渡到忠縣向斜內部，滑坡災害的形成與河流的沖刷作用關系密切。

總體上來說該區是忠縣向斜內部滑坡發育程度最低的部位，庫岸段相對穩定。但是三峽水庫蓄水之后由于邊灘、心灘全部被淹沒，巖水之間的作用進一步加強，該段庫岸邊坡的穩定性有待進一步觀察，從2016年野外調查看，此段塌岸現象較其他地段多見。

表4 洋渡溪附近滑坡體規模變化特征104 m3

4 石寶寨-新田鎮段滑坡空間演化(Ⅲ段)

該區段是忠縣向斜與萬縣向斜融合過渡段，大池干井背斜在此段已經傾伏消亡，忠縣向斜翹傾融合于萬縣向斜中，滑坡主要集中于忠縣向斜與萬縣向斜相互融合區段的黎家壩到大溪口處，向兩側滑坡規模迅速減小(表5)。黎家壩到大溪口處為忠縣向斜與萬縣向斜構造融合部位，形成了該區右旋扭性應力場，在該應力場的作用下形成了兩組共軛剪節理系，其中一組節理方向與長江呈銳夾角，被后期庫岸邊坡形成的卸荷裂隙所繼承，發展成為控制滑坡形成的拉裂面；另一組節理方向與長江呈近直角相交，發展成為控制滑坡形成的切割面，控制滑坡的滑動方向。在該地區巖層順層滑動特征明顯，層間節理發育，巖層產狀傾角一般小于20°，同時由于軟硬巖層相間分布，在長江岸坡軟巖層臨空變形，上部硬巖層引張形成張裂隙，張裂隙的形成大部分借助于層間節理以及區域性橫節理形成。總體上來說，該區滑坡的分布特征與忠縣向斜與萬縣向斜的融合關系密切，主體融合部位恰恰就是滑坡分布最集中的區域，呈現出從小到大又到小的空間演化規律。

5 結 論

(1) 忠縣向斜局部構造可以劃分為3個區段，分別為北部忠縣向斜與萬縣向斜復合區段、中部忠縣向斜主體區段和南部忠縣向斜與SN向構造復合區段。

(2) 忠縣向斜影響區內滑坡主要分布于南部和北部區段，主體區段滑坡規模較小，即清溪場—豐都段庫岸(Ⅰ)和石寶寨—新田鎮段(Ⅲ)庫岸滑坡規模大，豐都—石寶寨段(Ⅱ)庫岸崩滑體規模小，整體呈“兩頭大，中間小”、“兩頭密，中間疏”的規律。

(3) 研究區所劃分的每個區段內滑坡空間演化特征均具有各自的特點，與忠縣向斜影響區整體趨勢和局部構造特征改變一致，相互對應。