四川省汶川大地震成因及次生灾害

宋洪伟,夏 凡,龙文华,殷 夏

(中国地质科学院水文地质环境地质研究所,石家庄 050803)

地震是部分地壳的震动.在所有的自然灾害中,地震最为危险.它在短短几秒钟内突然降临,令人难有机会逃生.除了生命的伤亡,它所造成的损害也要花上许多年才能恢复[1].

全球每年发生地震约500万次,其中能被人感觉到的5万多次,具破坏性5级以上的地震约1000次,可能造成巨大灾害的7级以上地震约十几次.

我国地震活动频度高、分布广.20世纪以来,共发生6级以上地震近800次,地震灾害系中国地质灾害的"群害之首"[2-4].

1 汶川地震基本参数概况

2008年5月12日14时28分,四川阿坝藏族羌族自治州境内的汶川县(31°N,103.4°E)发生了里氏8.0级大地震,除了吉林、黑龙江和新疆地区外,全国都有震感.震中烈度为10度左右,深度12～19km,为浅源地震.

据中国地震局报告,截至2008年5月21日12时,共监测到4级以上余震162次,其中5级以上26次, 6级以上4次(图1).

这次地震造成严重地质灾害和社会经济损失.

图1 汶川地震震中分布图(据互联网上资料)

2 地震形成条件及诱发因素

2.1 震区地形地貌和区域地质构造

(1)自然地理

汶川县位于四川盆地西北部,居阿坝藏族自治州东南部,总人口(2005年)106119人,岷江穿过汶川县境东部地区,长达88km.县城威州镇位于杂谷脑河与岷江交汇地.县域东西宽84km,南北长105km,总面积4084km2.

(2)汶川地形地貌

汶川县以高、中山地形为主,仅沿田坝河谷分布一些平坝地貌.区内最低处漩口镇海拔780m,最高点四姑娘山海拔6250m,相对高差5000余m,山地发育,沟谷切割强烈,支沟纵坡降大.

(3)区域构造

四川省位于印度板块和欧亚板块两个大陆板块的交界处,容易发生地震.目前印度板块以每年50mm的速度向北推移,其快速运动意味着在大陆板块的边缘部位积聚了较大的能量,进而引发能量的剧烈释放,常形成地震.

(4)龙门山断裂带特征

龙门山构造带主要有3条断裂带组成:从西向东分别为汶川-茂县断裂、北川-映秀断裂和安县-灌县断裂,这3条断裂新生代以来的活动特征均表现出由南西向北东斜向逆冲,并伴随右旋滑动分量.

3 地震发震原因初探

根据地震震源推断,汶川强震的发震构造是龙门山构造带中央断裂带,也称北川--映秀断裂.该断裂在北西西--南东东向挤压应力作用下,发生逆冲运动,属于逆冲型地震.地震破裂滑动面向西倾,倾角约60°.发震断裂上盘由西向东有逆冲和右旋走滑活动分量,形成能量释放.

根据主震和余震分布情况,初步推断这次大地震属于单向破裂地震,由南西向北东迁移.破裂方向主体受北东向龙门山构造带控制(见图2).

图2 四川强震成因图(资料来源:王乾盈教授)

四川盆地是一个相对稳定的地块.从历史记录来看,尽管龙门山主体没有发生过大地震,但它北边的松潘在20世纪初曾经发生过强震,以前长时间地震释放的能量,几乎都被同在四川的鲜水河断层消耗掉.因此,虽然龙门山地区看上去构造活动性不强,但是可能是处在应力的蓄积过程中,蓄积到了一定程度,地壳就会破裂,从而发生地震.这次"复活"的龙门断层破裂面,从震中汶川县往北北东方向以每秒3km速度裂向广元,约用时100s裂完,震区范围长240km、宽30km,尤以破裂至北川县时错动最为显著[9].

地震发生地北川-映秀断裂带以东的四川地块相对坚硬,地震波传播的能力比较强,因此可以传播很远而能量却没有明显衰减.

4 地震造成的次生灾害

地震诱发各种次生灾害,如山体滑坡、泥石流、砂土液化、河流与水库决堤等;还有可能导致传染病的暴发、人员伤亡和财产损失.

(1)山体滑坡与泥石流

震后大雨致使多处地区的山体发生大面积的滑坡,掩埋了道路,也造成了严重的人员伤亡.5月18日,德阳市红白镇通往三江村的道路完全被山体滑坡所摧毁;在24km2中,发现崩塌、滑坡、泥石流上百处.汶川等灾区所在的高山峡谷区,遇到强降雨本就容易发生滑坡、泥石流灾害.

(2)环境污染

汶川大地震后,造成什邡市的化工厂倒塌,大量液氨泄漏,造成环境污染.

(3)堰塞湖

地震形成的山体崩塌、滑坡或泥石流常堵断河流,形成堰塞湖;而后又因湖水漫溢、堤坝溃决,给下游造成洪水灾害.在绵竹市最偏僻的小木岭伐木场,就是因山体滑坡堵塞河道形成悬河,对外交通完全阻断[10].

汶川大地震使什邡市红白镇山体大面积滑坡,数万方的土石从山上滑落到低洼深沟,改变了原有的自然形态,阻塞了河道,使原有河道分隔,形成了多处堰塞"悬湖".其中,位于松林村六组的悬湖,近2km长,最深处约30m.在马槽滩塌方区,由于多处榻方,也形成了数个悬湖.

离北川县城1.6km的唐家山境内出现一个堰塞湖,水面面积达3.2km2,蓄水量已达7100万m3.堰塞湖对灾区群众安全形成了一定的威胁.

(4)耕地受损

地震损害12个重灾县市上百万亩耕地,其中,北川、汶川山区损毁耕地50%以上,其他10个县市耕地损毁率10%～20%.

5 防震减灾对策

地震瞬间迸发的能量如此巨大,依据当前的科学水平和技术能力,最大限度地减轻地震灾害应采取"避"、"防"、"预"和"救"四方面工作[11-14].

(1)"避",即远离强震区,特别是避开潜在的发震断裂.根据历史地震活动时空分布特征和活断层等地震地质研究,居住区应避开可能发生强震的地区.

(2)"防",即把各种建筑物、构筑物进行抗震设计或抗震加固,即使遭遇地震也不会被破坏或者不致倒塌.诸多大地震显示,造成伤亡是建筑物的坍塌.此次地震房屋倒塌多为农村地区.

(3)"预",即地震预报.准确的地震预报,可以让在没有足够抗震能力的建筑物内工作和生活的人们临时躲到空旷的地方或抗震能力足够强的建筑物里,以保障安全.但地震预报至今还是世界科学难题,还需要努力探索.

(4)"救",即发生强震后及时的抢险救灾.为了做好这一点,必须有应急预案和准备.

6 结论

(1)汶川地震的发震原因为龙门山构造带中央北川--映秀断裂带在北西西--南东东向挤压应力作用下,发生逆冲运动,释放能量造成的.地震造成滑坡泥石流、堰塞湖等严重地质灾害,给人们的生命财产造成了重大损失.

(2)龙门山断裂带处于地震高发带,此次地震带来了巨大人员伤亡和经济损失.今后应加强该地区地震地质调查研究,为地震科学预报做出贡献.

[1] 潘 懋,李铁锋.地质灾害学[M].北京:北京大学出版社,2002.14～361.

[2] 马宗晋,中国自然灾害和减灾对策(之三)--我国的地震灾害及其应对.[J]防灾科技学院学报,2007(3):1～5.

[3] 陆仲家,黄培华.地震地质学简明教程[M].北京:地震出版社,1991.

[4] 国土资源部地质环境司,国土资源部宣传教育中心.中国地质灾害与防治[M].北京:地质出版社,2003.141～671.

[5] 国家地震局西南烈度队.川滇强震区地震地质调查汇编[M].北京:地震出版社,1979.

[6] 程 思,易加强.四川省汶川县地质灾害的成因及防治对策[J]地质灾害与环境保护,2007(12):1～6.

[7] 朱皆佐,江在雄.松潘地震[M].北京:地震出版社,1978.

[8] 何冬晓,谢世友,孙在斌,邓晓军.2005年8月5日云南省会泽-四川省会东5.3级地震四川震区地震宏观烈度考察.[J]四川地质学报,2007(27):31～36.

[9] 白兰香,闻学泽.龙门山断裂带茂汶--汶川段的长期强震潜势[J]四川地震,1994(3):51～58.

[10] 胡先明,钟国平.四川省天然地震的次生水灾害[J].四川地震,2007(3):28～32.

[11] 韩渭宾.地震灾害基本特点及防震减灾对策的几点思考[J]四川地震,2004(3):1～5.

[12] 中国灾害防御协会,北京减灾协会编.中国减灾与新世纪发展战略[M].北京:气象出版社,1999.

[13] 张 梁,张业成等.地质灾害灾情评估理论与实践[M].北京:地质出版社,1998.120～281.

[14] 蒋承菘.中国地质灾害的现状与防治工作[J].中国地质,2000(4):3～51.