錢(qián)海濤，張力方，修立偉，呂悅軍

（中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所，北京 100085）

我國(guó)的地震地質(zhì)災(zāi)害種類(lèi)多、災(zāi)害重，對(duì)此，諸多學(xué)者已做了大量的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和理論分析研究工作，其成果之豐富、研究之深入是毋庸置疑的，但多是專(zhuān)注一類(lèi)或幾類(lèi)災(zāi)害或是局部地區(qū)的地震地質(zhì)災(zāi)害，在面向全國(guó)存在多種類(lèi)型的地震地質(zhì)災(zāi)害這一特征上尚顯得不夠全面，難以很好反映中國(guó)地震地質(zhì)災(zāi)害的總體特征。

要分析我國(guó)地震地質(zhì)災(zāi)害的分布特征，應(yīng)首先界定清楚地震地質(zhì)災(zāi)害的基本概念、類(lèi)型及其定義，以避免不同研究者在分析研究過(guò)程中因所持基本概念本身定義不同而導(dǎo)致的概念替換或誤用。因此本文在對(duì)大量已有研究成果進(jìn)行梳理的基礎(chǔ)上，重新做了分類(lèi)，并對(duì)其總體分布規(guī)律予以闡述。

1 目前幾類(lèi)關(guān)于地震地質(zhì)災(zāi)害概念與分類(lèi)的代表性觀點(diǎn)

地震地質(zhì)災(zāi)害，顧名思義，是指地震誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，其與人類(lèi)工程活動(dòng)具有直接的關(guān)系，它往往會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的后果，這在國(guó)內(nèi)外歷史上屢見(jiàn)不鮮，因此備受重視。對(duì)此，不同學(xué)者從不同的角度對(duì)其定義和內(nèi)涵進(jìn)行了闡述。

從地震學(xué)的角度，一些學(xué)者認(rèn)為地震地質(zhì)災(zāi)害是地震災(zāi)害的重要組成部分。代表性的學(xué)者如蔣溥等［1～2］將其定義為“地震導(dǎo)致的地質(zhì)環(huán)境的變化與破壞”；在具體內(nèi)涵上將其等同于地震的地面破壞效應(yīng)并歸納為三種類(lèi)型，即:地表破裂、斜坡失效、地基變形和失效，其基本特點(diǎn)見(jiàn)表1。

表1 基于破壞效應(yīng)的地震地質(zhì)災(zāi)害分類(lèi)方案Table 1 Classification scheme for earthquake induced geological disasters based on ground damage effect

我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)》［3］將地震地質(zhì)災(zāi)害定義為“在地震作用下，地質(zhì)體變形或破壞引起的災(zāi)害”；在對(duì)應(yīng)的宣貫教材［4］中，基于對(duì)工程的影響，進(jìn)一步具體詮釋為“由地震動(dòng)或斷層錯(cuò)動(dòng)引起的可能影響場(chǎng)地上工程性能的場(chǎng)地失效”，并將其分為三大類(lèi):(1)由地震動(dòng)作用導(dǎo)致的對(duì)工程有直接影響的地基基礎(chǔ)失效，如液化、震陷等；(2)由于地震動(dòng)作用導(dǎo)致的對(duì)工程有可能間接影響的工程場(chǎng)地失效，如崩塌、滑坡等；(3)由地震斷層作用導(dǎo)致的地表錯(cuò)動(dòng)、地裂縫與地面變形等地質(zhì)災(zāi)害。

從災(zāi)害學(xué)的角度，一些學(xué)者則認(rèn)為地震地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)隸屬于地質(zhì)災(zāi)害的范疇。如圖1所示，基于災(zāi)害的承載體，將地震引起的地質(zhì)災(zāi)害劃分為地震構(gòu)造力的直接破壞、巖體破壞、土體破壞和水體破壞4大類(lèi)［5］。

圖1 基于承載體的災(zāi)害分類(lèi)Fig.1 Classification scheme based on the object of disasters

劉玉海等［6］認(rèn)為基于地震地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的成因和成災(zāi)方式來(lái)開(kāi)展研究更具意義，首先將其分為直接破壞效應(yīng)和間接破壞效應(yīng)，而后按成因?qū)⑵浞譃闃?gòu)造破壞效應(yīng)、振動(dòng)破壞效應(yīng)和誘發(fā)效應(yīng)(表2)，特別是其將一些誘發(fā)地震納入地震地質(zhì)災(zāi)害的范疇。

表2 基于成因的地震地質(zhì)災(zāi)害分類(lèi)方案Table 2 Classification scheme based on the causes of earthquake induced geological disasters

2 建議的分類(lèi)方案及其控制因素

綜合上述分類(lèi)方案，筆者認(rèn)為，以對(duì)工程建設(shè)影響為目標(biāo)的分類(lèi)涉及工程建筑本身相關(guān)特性，不利于普遍規(guī)律的分析；相對(duì)地，劉玉海等以災(zāi)害成因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的分類(lèi)方案更具普遍意義。但考慮到:(1)由于地質(zhì)體本身的復(fù)雜性，過(guò)于細(xì)致的分類(lèi)方案可能導(dǎo)致在實(shí)際工作中類(lèi)似災(zāi)害之間難以清楚界定、易于引起混淆；(2)過(guò)細(xì)的分類(lèi)方案不便于把握災(zāi)害總體發(fā)育與分布特征；(3)我們研究的最終目標(biāo)還是服務(wù)于社會(huì)防震減災(zāi)工作的需要，完全不考慮工程需求的分類(lèi)研究也是不合適的。

因此我們將基于地震地質(zhì)災(zāi)害的成因，并適度面向工程建設(shè)需求，在綜合上述已有分類(lèi)方案特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)最新研究成果，做了重新劃分(表3)，提出了新的分類(lèi)方案，并分析給出了其控制因素。

(1)地表破裂

指強(qiáng)震條件下由于巖土體的突然破裂和位移而在地表形成的地面破壞，包括地震斷層和地震地裂縫。陳達(dá)生指出地震引起的地表破裂長(zhǎng)度與震級(jí)密切相關(guān)［7］；吳章明等通過(guò)研究認(rèn)為以走滑為主的發(fā)震斷層可產(chǎn)生大規(guī)模的地震地表破裂，以?xún)A滑為主的高角度發(fā)震斷層有時(shí)可產(chǎn)生一定規(guī)模的地震地表破裂，以?xún)A滑為主的低角度發(fā)震斷層或連通不好的發(fā)震斷層地震地表破裂不發(fā)育［8］；王建民認(rèn)為由于覆蓋層的存在，發(fā)震斷裂活動(dòng)時(shí)斷距會(huì)被土層吸收一部分或全部吸收［9］；萬(wàn)波等［10］通過(guò)進(jìn)一步系統(tǒng)研究后指出，地震地表破裂是強(qiáng)地震作用的產(chǎn)物，其發(fā)育規(guī)模和特點(diǎn)不僅受到地震震級(jí)、震源距的制約，還與基巖地質(zhì)條件、第四系松散土層發(fā)育狀況等環(huán)境條件密切相關(guān)。綜合這諸多學(xué)者的研究成果可見(jiàn)，地表破裂的產(chǎn)生與發(fā)震斷層的性狀(斷層性質(zhì)、活動(dòng)速率、潛在震級(jí))、基巖地質(zhì)條件、上覆第四系覆蓋層的厚度及物理力學(xué)特性相關(guān)。

表3 建議的地震地質(zhì)災(zāi)害分類(lèi)及其控制因素Table 3 Proposed classification scheme and corresponding control factors

(2)砂土液化

包括一般砂土、粉土的液化和特殊的亞粘土和黃土的液化。對(duì)砂土液化的概念，存在過(guò)多種不同的解釋?zhuān)?1～12］，實(shí)際的震害調(diào)查主要是從地面冒水噴砂現(xiàn)象上來(lái)判斷［13］。然不管如何爭(zhēng)議，從諸多研究成果來(lái)看［11～16］，都認(rèn)為砂土液化的產(chǎn)生主要取決于可液化土層的埋深分布與土層特性(固結(jié)程度、密度、結(jié)構(gòu)特征、顆粒構(gòu)成與粘粒含量等)、地下水埋深和地震動(dòng)強(qiáng)度。

(3)斜坡失穩(wěn)

斜坡失穩(wěn)指各種形式的斜坡破壞現(xiàn)象，包括地震作用下產(chǎn)生的滾石、崩塌、剝落、滑坡、塌滑和流滑，黃土滑坡也屬于此類(lèi)。根據(jù)已有研究成果［17～21］，斜坡失穩(wěn)主要與地質(zhì)地貌、斜坡結(jié)構(gòu)、巖土體物理力學(xué)特性和地震動(dòng)特性(地震波方向、峰值加速度、時(shí)程等)有關(guān)。

(4)地面變形

主要指地震引起的地面變形，包括地面下沉、軟土震陷、不均勻沉降和地面隆起現(xiàn)象，可以局部或大面積分布，并可能伴隨有砂土液化現(xiàn)象［22］。根據(jù)以往諸多學(xué)者的研究［7，13，23～25］，主要取決于土層的分布特征、土層物理力學(xué)特性和地震動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)與地表建筑荷載狀況相關(guān)。

(5)地震塌陷

指強(qiáng)震作用下地面發(fā)生的塌陷，嚴(yán)格意義上屬于地面變形災(zāi)害的一種，但因其特殊性而與一般地面變形災(zāi)害相區(qū)分。首先其為特殊的地質(zhì)條件或人為因素限制［2～6］，在如溶洞、礦坑、人工填土等分布區(qū)才可能出現(xiàn)，其災(zāi)害影響區(qū)局限在塌陷區(qū)這一很小范圍內(nèi)的。近幾十年來(lái)礦山開(kāi)發(fā)和工程建設(shè)的迅猛發(fā)展，溶洞、礦坑、人工填土這一災(zāi)害特殊地質(zhì)條件廣為存在，地震塌陷已成為一個(gè)不可忽視的重要災(zāi)害，故單獨(dú)提出作為一種災(zāi)害類(lèi)型。根據(jù)已有研究成果［2，6］，地震塌陷受其特殊地質(zhì)條件和地震動(dòng)兩方面因素控制。

(6)泥石流

泥石流屬于地震間接誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的一種，是地震崩塌、滑坡的產(chǎn)物在山區(qū)適當(dāng)?shù)匦蔚孛埠徒涤陾l件形成的地質(zhì)災(zāi)害。根據(jù)部分震害現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和總結(jié)分析研究成果［1，6，26～28］，適當(dāng)?shù)纳降氐匦蔚孛矖l件是泥石流災(zāi)害發(fā)生的基本環(huán)境，地震引發(fā)的崩塌、滑坡為其提供物質(zhì)來(lái)源，而降雨則提供了必要的動(dòng)力條件。

(7)堰塞湖與潰決

地震形成的堰塞湖與潰決災(zāi)害在我國(guó)歷史上早有記載［6，29］，2008年的汶川地震則直接展示了地震堰塞湖災(zāi)害［30～31］。從其形成過(guò)程來(lái)看，它是由地震滑坡、巖崩體阻塞河道形成暫時(shí)天然堆積壩后又潰決導(dǎo)致，因此存在較大地表水系和水系兩岸存在較大規(guī)模的潛在不穩(wěn)定巖土體是其形成的基本地質(zhì)條件，地震引發(fā)岸邊大規(guī)模斜坡失穩(wěn)或泥石流產(chǎn)物入河是基本物質(zhì)條件，而堰塞湖的潰決則是其成災(zāi)的后續(xù)動(dòng)力要素。

(8)河湖涌浪

河湖涌浪屬于間接地震地質(zhì)災(zāi)害的一種［6］，與堰塞湖災(zāi)害類(lèi)似，其基本地質(zhì)條件是要求在較大的地表水體(河流、湖泊、水庫(kù))周邊存在不穩(wěn)定的較大規(guī)模的巖土體，地震引發(fā)岸邊的突發(fā)性大規(guī)模斜坡失穩(wěn)產(chǎn)物高速?zèng)_入地表水體則構(gòu)成其成災(zāi)的基本物質(zhì)條件和涌浪的動(dòng)力條件。

(9)地震海嘯

地震海嘯屬于涌浪的一種，但與由地震崩塌滑坡激發(fā)的河湖涌浪根本不同。地震海嘯是因地震震中處海底地殼發(fā)生的瞬時(shí)垂直錯(cuò)動(dòng)使震中上方及其附近水體體積和壓力發(fā)生瞬時(shí)變化而形成一種長(zhǎng)周期海浪［32］，這種海浪高度很大、波長(zhǎng)很長(zhǎng)、速度非?？?，對(duì)海岸產(chǎn)生巨大沖擊而造成毀滅性災(zāi)難［33］。但并非所有海域地震都會(huì)產(chǎn)生海嘯［34］，陳運(yùn)泰等的研究表明地震激發(fā)海嘯的主要因素有地震的大小、地震機(jī)制、震源深度、震源破裂過(guò)程［35］；薛艷等進(jìn)一步指出海嘯災(zāi)害的強(qiáng)弱不僅與激發(fā)因素有關(guān)，還與海底地形及海岸線的幾何形狀等因素有關(guān)［36］。

(10)誘發(fā)水庫(kù)地震

誘發(fā)水庫(kù)地震是指在主震同期，因應(yīng)力場(chǎng)調(diào)整導(dǎo)致某些與發(fā)震斷層構(gòu)造相關(guān)性緊密的水庫(kù)發(fā)生地震。因此，誘發(fā)水庫(kù)地震的必備地質(zhì)條件是水庫(kù)下覆斷層構(gòu)造與發(fā)震斷層之間存在緊密的構(gòu)造聯(lián)系［6］。

綜合分析上述各災(zāi)害對(duì)應(yīng)的控制因素可見(jiàn)，地震地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生取決于其所處的災(zāi)害環(huán)境，主要包括地形地貌、地震構(gòu)造、地層巖性、坡體結(jié)構(gòu)、水系分布及降雨等因素。

3 中國(guó)地震地質(zhì)災(zāi)害總體分布特征

將上述各類(lèi)地震地質(zhì)災(zāi)害的控制因素和我國(guó)的地震地質(zhì)災(zāi)害環(huán)境相對(duì)比，并綜合大量震害調(diào)查與分析研究成果［37～46］可得，中國(guó)地震地質(zhì)災(zāi)害總體分布上具有的基本特征就是:分布廣泛、類(lèi)型多樣，差異明顯。

(1)分布廣泛，但不同地區(qū)災(zāi)害發(fā)育頻度差異強(qiáng)烈。

我國(guó)的地震災(zāi)害主要圍繞強(qiáng)震頻發(fā)、山地高峻、巖體破碎的西部地區(qū)，特別是青藏高原周邊的四川、云南、陜西、甘肅、寧夏等地，是地震地質(zhì)災(zāi)害最為頻發(fā)的地區(qū)；此外，我國(guó)的臺(tái)灣島和新疆的天山周邊也是地震地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)。

在華北地區(qū)，雖然強(qiáng)震頻度略低，但由于其多地處河流階地或沖擊平原上，存在有利于地震液化和軟土震陷等災(zāi)害的地質(zhì)條件，總體上也屬于災(zāi)害頻發(fā)地區(qū)。

福建東南沿海、廣東南部雷州半島和海南島北部，震級(jí)大小和頻度偏低，但存在一些有利震害發(fā)生的地質(zhì)條件(如海岸山地、濱海軟土等)和降雨量大的特點(diǎn)，也有一定程度的地震地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育。

與之相對(duì)地，在除上述地區(qū)之外的廣大地區(qū)，屬弱震區(qū)，地震地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的頻度很低。

(2)類(lèi)型多樣，但不同類(lèi)型災(zāi)害在發(fā)育頻度上差異明顯。

地震導(dǎo)致的斜坡失穩(wěn)(滑坡、崩塌)、泥石流、地表破裂、砂土液化和地面變形是最常見(jiàn)的災(zāi)害。相較而言，地震斜坡失穩(wěn)災(zāi)害最為常見(jiàn)；其次是砂土液化、地面變形和泥石流災(zāi)害；而后是地震引起的地表破裂災(zāi)害。

關(guān)于地震引起的地表塌陷，歷史記載數(shù)量較少，但考慮我國(guó)巖溶洞穴、黃土洞穴、采礦空洞廣布，故也是一種常見(jiàn)災(zāi)害。

地震引起的堰塞湖與潰決災(zāi)害和河湖涌浪災(zāi)害，相對(duì)較少見(jiàn)。地震誘發(fā)的水庫(kù)地震是極為少見(jiàn)的地震地質(zhì)災(zāi)害。對(duì)于我國(guó)歷史是否發(fā)生過(guò)地震海嘯，尚存在爭(zhēng)議，崔秋文、雷土成和王峰等均認(rèn)為我國(guó)歷史上發(fā)生過(guò)地震海嘯［33，42，43］，而高中和等則認(rèn)為其是對(duì)歷史記載的誤判［32］。

(3)災(zāi)害類(lèi)型分布的地區(qū)性差異明顯。

地震斜坡失穩(wěn)災(zāi)害(崩塌、滑坡、塌滑等)主要分布在青藏高原周邊和天山周邊的山地和黃土高原地區(qū)；其次是郯廬地震帶、汾渭地震帶、華北平原地震帶、銀川—河套地震帶周邊的山地和丘陵地區(qū)。

受控于降雨因素，地震泥石流災(zāi)害主要發(fā)育在我國(guó)西南部的云南、四川和陜南地區(qū)；西北地區(qū)雖然有大量地震滑坡崩塌災(zāi)害，但因降雨相對(duì)稀少，故相較西南要少很多；另外其他強(qiáng)震區(qū)的山區(qū)，也有一些小規(guī)模地震泥石流災(zāi)害發(fā)育。

砂土液化和地面變形(軟土震陷、黃土震陷)災(zāi)害主要分布在強(qiáng)震區(qū)及其周邊的河流階地、沖積平原等富含砂土和淤泥土的地區(qū)，在西北、西南、華北等地均有分布；另外，在西北黃土高原地區(qū)，黃土地震液化和震陷也是常見(jiàn)的災(zāi)害。

地震造成的堰塞湖與潰決災(zāi)害主要分布在西南部金沙江、雅礱江、瀾滄江、雅魯藏布江、怒江等較大的水系上；西北黃河中上游，也有少量的地震堰塞湖災(zāi)害。

地震地表破裂災(zāi)害在我國(guó)西部和華北的強(qiáng)震高烈度區(qū)內(nèi)均有分布，但在西南部和西北天山地區(qū)，因基巖裸露，多表現(xiàn)為地震斷層和次生斷層直接錯(cuò)動(dòng)地表；而西北的黃土地區(qū)和華北的深厚覆蓋層地區(qū)，則更多地表現(xiàn)為深部地震斷層引發(fā)的上覆第四系層中地裂縫。

地震塌陷災(zāi)害主要分布在西南和西北的碳酸鹽巖分布區(qū)、黃土分布區(qū)、采礦區(qū)。河湖涌浪災(zāi)害主要在西部河流的航道和水庫(kù)區(qū)存在。誘發(fā)水庫(kù)地震災(zāi)害發(fā)生的地方則極為少見(jiàn)。我國(guó)大陸沿海本身基本不具備形成地震海嘯的充分條件，南海海域是最有可能引發(fā)地震海嘯的地區(qū)［44］。

(4)總體危害程度地區(qū)性差異顯著。

由于地震地質(zhì)災(zāi)害的活動(dòng)程度是由規(guī)模、頻次等多方面要素體現(xiàn)的，無(wú)法用某一要素反映其危險(xiǎn)性。為此，劉鳳民、張立海等采用危險(xiǎn)性指數(shù)分級(jí)的形式來(lái)反映不同地區(qū)地震地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性程度，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了地市級(jí)地震地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)［45～46］。他們的成果(表4)揭示，我國(guó)地震地質(zhì)災(zāi)害危害程度地區(qū)差異性明顯。

表4 中國(guó)地震地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分布特征表Table 4 Distribution characteristics of the risk of earthquake induced disaster in China

4 主要結(jié)論

(1)合理的地震地質(zhì)災(zāi)害分類(lèi)方案應(yīng)基于其形成原因，并適度面向工程建設(shè)需求。

(2)我國(guó)的地震地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型多樣，但不同類(lèi)型災(zāi)害的發(fā)育頻度差異明顯。主要類(lèi)型為地震作用下的斜坡失穩(wěn)、地表破裂、泥石流、砂土液化和地面變形災(zāi)害；次要類(lèi)型為地震塌陷和堰塞湖與潰決災(zāi)害；地震涌浪、海嘯、誘發(fā)水庫(kù)地震等則屬于極少見(jiàn)到的災(zāi)害類(lèi)型。

(3)我國(guó)的地震地質(zhì)災(zāi)害在強(qiáng)度分布、類(lèi)型分布和危險(xiǎn)性程度分布上地區(qū)性差異明顯，我國(guó)的西部特別是西南部是地震地質(zhì)災(zāi)害最為嚴(yán)重的地區(qū)，其次是華北的部分地區(qū)。

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