張英平,石建省,甘建軍,劉長禮

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究所,河北正定 050803;2.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都 610059;3.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局,四川成都 610081)

2008年四川省汶川8.0級(jí)大地震及余震誘發(fā)了大量的崩塌、滑坡、泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害,嚴(yán)重破壞了災(zāi)區(qū)的生產(chǎn)和生活設(shè)施,對(duì)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成巨大威脅。廣元市朝天區(qū)因地震誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害85處,地質(zhì)災(zāi)害造成6人死亡,毀壞房屋160間,威脅到22個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)1 609戶9 144人的生命財(cái)產(chǎn)安全,全區(qū)因次生地質(zhì)災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失691萬元,潛在經(jīng)濟(jì)損失21 392萬元[1]。天區(qū)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)新增了85處,滑坡最多,崩塌次之。其中滑坡45處,崩塌(危巖)31處,潛在不穩(wěn)定斜坡8處,地面塌陷1處。

圖1 廣元市朝天區(qū)范圍及分布圖

1 研究區(qū)概況

廣元市朝天區(qū)位于四川省廣元市北部,嘉陵江上游,川陜甘三省交界的邊陲地帶。朝天區(qū)轄朝天、沙河、羊木等25個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(圖1),面積1 620 km2,境內(nèi)有嘉陵江及其支流羊木河、淺溪河等河流分布。

朝天區(qū)處于龍門山構(gòu)造斷裂帶北端,是地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)區(qū)[2]。據(jù)朝天區(qū)2002年縣市地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查,震前朝天區(qū)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)107處,主要有崩塌、滑坡、地面塌陷和地裂縫,其中崩塌29處,滑坡74處,地面塌陷3處,地裂縫1處。震后朝

2 研究區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害的分布特征

震后對(duì)區(qū)內(nèi)2002年縣市地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的107處預(yù)案點(diǎn)進(jìn)行了核查。通過核查,震前107處預(yù)案點(diǎn)在震后基本無大的變化,朝天區(qū)地震觸發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)新增85處,滑坡為優(yōu)勢(shì)災(zāi)種。

2.1 次生地質(zhì)災(zāi)害的地域分布

研究區(qū)新增的85處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)分布于22個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),占全區(qū)25個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的88%。其中朝天鎮(zhèn)最多19處,面災(zāi)害密度為1.6處/10 km2;宣河鄉(xiāng)7處,面災(zāi)害密度為1.1處/10 km2;羊木鎮(zhèn)7處,面災(zāi)害密度為0.7處/10 km2;魚洞鄉(xiāng)6處,面災(zāi)害密度為1.3處/10 km2;大灘鎮(zhèn)5處,面災(zāi)害密度為0.6處/10 km2;其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布1～4處不等。

2.2 次生地質(zhì)災(zāi)害的地層時(shí)代分布

朝天區(qū)地震地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)有27處分布于震旦系地層中,11處分布于寒武系地層中,1處分布于奧陶系地層中,6處分布于志留系地層中,6處分布于泥盆系地層中,12處分布于二疊系地層中,22處分布于三疊系地層中(圖2)。二疊系、三疊系、寒武系、震旦系等地層出露處通常地形坡度較大,巖石破碎,河流切割強(qiáng)烈,且有108國道、寶成鐵路及復(fù)線等大型線狀工程通過,具備形成滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的基本條件。本身具有地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的有利條件,如地形坡度陡,臨空面發(fā)育等,加之地震的影響,所以地質(zhì)災(zāi)害表現(xiàn)的異常發(fā)育。

圖3 地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)在不同高程上分布直方圖

圖4 地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)在微地貌上分布直方圖

圖2 地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)在各地層時(shí)代中分布直方圖

2.3 次生地質(zhì)災(zāi)害在地形地貌上的分布

朝天區(qū)新增85處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)分布于海拔600 m以下的1處,600～800 m 10處,800～1 000 m 23處,1 000～1 200 m 35處,大于1 200 m的16處(圖3)。800 m以上地貌單元較復(fù)雜,相對(duì)高差大,坡度陡,地形切割異常強(qiáng)烈,巖體破碎,臨空面發(fā)育,為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了充足的條件。海拔800 m以上的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)74處,占總數(shù)的86.75%。

朝天區(qū)新增85處地震地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)主要分布于陡坡—陡崖部位,其中有50處分布于陡坡地帶,主要為滑坡;30處分布于陡崖處,主要為崩塌(危巖);5處分布于緩坡地帶,在平臺(tái)及平壩部位無地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布(圖4)。因?yàn)槎钙隆秆虏课?/p>

2.4 次生地質(zhì)災(zāi)害在構(gòu)造斷裂帶上的分布

在遭受汶川8.0級(jí)地震的影響后,區(qū)內(nèi)新增的85處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)沿構(gòu)造斷裂帶呈線性分布。沿?cái)嗔褞Х植加醒赂^滑坡、通木樹滑坡、解家?guī)r滑坡、老林包滑坡、火實(shí)坡村不穩(wěn)定斜坡、謝家?guī)r崩塌、朱家?guī)r滑坡、寨堡崩塌、貫頭上崩塌、薄山子崩塌等共41處地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)。在兩個(gè)構(gòu)造線交匯處地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的發(fā)育規(guī)模相對(duì)較大?？拷鼣嗔褞艿卣鹩绊戄^強(qiáng)烈,次生地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育相對(duì)較密集,有50余處;而遠(yuǎn)離構(gòu)造線地帶,受地震影響相對(duì)較弱,地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育相對(duì)較稀疏(圖5)。同時(shí),靠近斷裂帶地帶的災(zāi)點(diǎn)無論是從災(zāi)情、險(xiǎn)情,還是地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模都要比遠(yuǎn)離構(gòu)造線地帶的大得多,如胡家坪滑坡、三官橋滑坡、寨堡崩塌(危巖)、明月峽崩塌(危巖)等均靠近構(gòu)造線。

3 研究區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害的影響因素分析

朝天區(qū)地震地質(zhì)災(zāi)害受強(qiáng)烈地震力、構(gòu)造斷裂帶的控制作用,又受地形地貌、地層巖性、人類工程活動(dòng)和降雨量等多種因素的影響。

圖5 朝天區(qū)地質(zhì)構(gòu)造與地震地質(zhì)災(zāi)害關(guān)系圖

3.1 強(qiáng)烈地震力的影響

汶川8.0級(jí)地震時(shí),朝天區(qū)主震水平地震動(dòng)峰值東西向加速度為77.8～249 Gal,南北向加速度為99～189 Gal,主震鉛垂向地震動(dòng)峰回速度為61.6～124 Gal,地震裂度為Ⅶ[3]。強(qiáng)震時(shí),崩塌滑坡多受地震縱波豎向周期拉伸與橫波水平周期剪力的耦合作用,其中以縱波的豎向拉伸作用占優(yōu)勢(shì),表現(xiàn)為拉剪破壞形式[4]。據(jù)野外調(diào)查,研究區(qū)滑坡體多為第四紀(jì)殘破碎石土,結(jié)構(gòu)松散,滑動(dòng)面多位于殘積層與基巖之間的界面或巖體的軟弱結(jié)構(gòu)面附近。地震縱橫波的耦合作用在上述結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生放大效應(yīng),使得滑坡的滑動(dòng)面呈階梯狀、鋸齒狀,凹凸不平,表現(xiàn)出明顯的拉剪性。如胡家坪滑坡、三官橋滑坡、柏楊鄉(xiāng)小學(xué)滑坡、大包滑坡等。崩塌則表現(xiàn)出明顯的平拋、彈射和遠(yuǎn)程滾動(dòng)的特點(diǎn),如寨堡崩塌、茅坡巖崩塌、謝家?guī)r崩塌、麻柳峽崩塌、真天觀崩塌等,雖然崩塌規(guī)模不大,但造成了6人死亡,毀壞房屋107間。

3.2 構(gòu)造斷裂帶的影響

朝天區(qū)地處摩天嶺—米倉山東西向構(gòu)造帶和龍門山北東向構(gòu)造帶交匯處。該區(qū)構(gòu)造活動(dòng)頻繁,地貌所反映的晚近期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要是燕山期構(gòu)造旋回抬升為主,表現(xiàn)為褶皺且具地臺(tái)型的特色,以逆斷層為主,區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂極為發(fā)育,主要有明月峽背斜、新店子倒轉(zhuǎn)背斜、飛仙關(guān)背斜、壓性高角度北東向沖斷裂[5](圖6)。

圖6 廣元市朝天區(qū)地質(zhì)構(gòu)造示意圖

龍門山斷裂帶由一系列褶皺和3條主干斷裂及次級(jí)斷裂系組成,自西向東為安縣—灌縣—江油山前斷裂帶、映秀—北川—南壩—林庵寺中央斷裂帶和茂縣—汶川后山斷裂帶[6-7]。其中安縣—灌縣—江油斷裂和映秀—北川—南壩—林庵寺斷裂帶平行穿朝天區(qū),另外一條茂縣—汶川斷裂帶北端的平武—青川斷裂在其西北鄰近區(qū)域穿過[8-10]。龍門山系地表破裂帶沿北東東向延伸,以逆沖走滑為主,斷裂帶北端在規(guī)模和強(qiáng)度上明顯小于南段和中段[11],但中強(qiáng)余震多次發(fā)生,大部分城鎮(zhèn)受到嚴(yán)重破壞,部分民房倒塌,多數(shù)樓房破裂或局部坍塌成為危房。

3.3 地形地貌的影響

朝天區(qū)屬摩天嶺中山區(qū)向龍門山中低山區(qū)及丘陵地帶過渡區(qū),海拔475～1 989 m,地勢(shì)東西高,中部低,由北向南傾斜。東部巖溶地貌,海拔1 200～1 989 m,由東北向西南傾斜。北部、西部屬米倉山、龍門山褶皺地帶,以中低山為主,海拔800～1 600 m,因風(fēng)化層很薄,基巖裸露,侵蝕嚴(yán)重,其間峰巒高聳,溝壑深切,峭壁叢生。中南部嘉陵江、羊木河、潛溪河沿岸地形切割強(qiáng)烈,溝谷下切深度大,河流岸坡結(jié)構(gòu)較薄弱,斜坡坡度陡,臨空面發(fā)育,有利于地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。震前107處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn),在海拔600～1 000 m范圍內(nèi)就發(fā)育了73處。位于嘉陵江主河道及潛溪河兩岸的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)就有62處。震后,新增的85處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)發(fā)育在海拔600 m以上的就有84處,分布在嘉陵江主河道、羊木河及潛溪河兩岸的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)有63處。

3.4 地層巖性的影響

朝天區(qū)北西部主要出露摩天嶺地層,南東部為龍門山地層。摩天嶺地層分區(qū)主要分布于朝天區(qū)北西部的柏楊、陳家、花石、東溪河、馬家壩、青林等鄉(xiāng),區(qū)內(nèi)主要為震旦系至前泥盆系碧口群的地層,而龍門山地層分區(qū)則分布于朝天區(qū)其余各鄉(xiāng)鎮(zhèn),區(qū)內(nèi)主要出露志留系至侏羅系的地層[12-13]。由于研究區(qū)地處兩個(gè)地層的交匯處,巖性復(fù)雜,有灰?guī)r、砂巖、泥巖、頁巖、片巖、板巖、千枚巖等[14]。受龍門山和摩天嶺多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響,褶皺、斷裂縱橫交錯(cuò),地層切割強(qiáng)烈,巖性復(fù)雜,軟硬巖石交替出露,巖石節(jié)理裂隙十分發(fā)育,巖石較為破碎,為崩塌、滑坡的發(fā)育提供了有利條件。在軟頁巖、片巖、板巖、千枚巖、灰?guī)r與頁巖或泥巖互層的軟巖分布區(qū)以滑坡為主,在灰?guī)r、砂巖、硬質(zhì)頁巖等硬巖分布區(qū)崩塌發(fā)生較多。

3.5 降雨及人類工程活動(dòng)的影響

朝天區(qū)年降雨量800～1 000 mm,主要集中在每年5-9月,年日照數(shù)1 300～1 400 h,年平均氣溫17℃左右,氣溫年差較大,雨量充沛,屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候。地震前朝天區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生時(shí)間多集中于雨季,震前107處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)5-9月發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害就有75處,占總數(shù)的70%。另外,朝天區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率最高的年份有1981年、1987年、1998年、1999年、2000年和2001年,所發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)分別為6處、7處、17處、8處、10處和8處,共56處,占震前總數(shù)的52.34%。其中,1981年和1987年是朝天區(qū)降雨量最大的兩個(gè)年份,1998-2001年則是朝天區(qū)內(nèi)修筑108國道等大型線狀工程活動(dòng)最強(qiáng)烈的幾年。

近年來由于大量的工程建設(shè)開挖山體坡腳,破壞了斜坡形態(tài)及穩(wěn)定性,其它如修建鄉(xiāng)村公路、小城鎮(zhèn)建設(shè)及采礦等人類工程活動(dòng),破壞了山體的穩(wěn)定性,為地震地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生提供了更加有利條件。

4 結(jié)論

通過對(duì)朝天區(qū)地震地質(zhì)災(zāi)害的分布特征和影響因素進(jìn)行分析研究,可以得出如下結(jié)論。

(1)廣元市朝天區(qū)地震次生地質(zhì)災(zāi)害以滑坡為主,崩塌次之。地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)主要沿龍門山斷裂帶、嘉陵江水系和交通線呈線或呈帶分布,且構(gòu)造線與構(gòu)造線或河流的交匯處,巖層破碎,地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育規(guī)模相對(duì)較大。

(2)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)多集中在高程800 m以上的陡坡或陡崖部位,主要是這些部位的坡度較大,巖體破碎,地震在這些部位的放大效應(yīng)最為顯著;地震地質(zhì)災(zāi)害在各類巖層均有發(fā)育,滑坡多發(fā)育在軟頁巖、片巖、板巖、千枚巖、灰?guī)r與頁巖或泥巖互層的軟巖區(qū),崩塌多發(fā)育在灰?guī)r、砂巖、硬質(zhì)頁巖等硬巖分布區(qū)。

(3)朝天區(qū)地震地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育受地震力、斷裂構(gòu)造帶、地形地貌、地層巖性、水文條件及人類工程活動(dòng)的影響,其中地震縱橫波的耦合作用和構(gòu)造斷裂帶是決定性因素。由于受汶川強(qiáng)烈地震力的影響,滑坡滑動(dòng)面呈階梯狀、鋸齒狀,凹凸不平,表現(xiàn)出明顯的張剪特性;崩塌則表現(xiàn)出顯著的平拋、彈射和遠(yuǎn)程滾動(dòng)的特點(diǎn)。

(4)地震觸發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害具有長期性和滯后性,強(qiáng)烈地震使山體結(jié)構(gòu)遭受嚴(yán)重破壞,穩(wěn)定性大大降低,隨著雨季到來,在降雨等因素的誘發(fā)下,會(huì)形成新一輪的地質(zhì)災(zāi)害。

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