鄂西远安县地质灾害发育特征与形成条件分析

2017-05-31闫举生谭建民连志鹏

华南地质 2017年4期

闫举生，谭建民，连志鹏，章昱

YANJu-Sheng,TANJian-Min,LIANZhi-Peng,ZHANGYu

（中国地质调查局武汉地质调查中心，武汉430205）

(Wuhan Center of China Geological Survey,Wuhan 430205,China)

远安县地处鄂西山区，山高坡陡，县内滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等地质灾害频繁发生，广泛发育，给人民群众生命财产安全及厂矿企业生产造成巨大的威胁和经济损失。如1980年6月3日发生的盐池河崩塌[1-2]：标高830 m的鹰嘴崖部分山体从700 m标高处俯冲到500 m标高的谷地，堆积在谷底宽缓河谷地带和崖下斜坡上，乱石块将其下磷矿区五层大楼掀倒、掩埋，造成284人死亡，毁坏了该矿的设备和财产，财产损失高达2500万元，是区内造成危害最大的地质灾害。

近年来随着区内人工活动的增强，特别是矿产资源的开发和城乡基本建设，诱发或加剧了地质灾害的发生，人民的生命财产安全受到威胁，该县地质灾害防治形势日趋严峻。因此，查明本区地质灾害类型、分布特征及影响因素，总结发育规律，对当地政府管理部门防灾减灾意义重大。

1 区域地质环境背景条件

远安县处于鄂西山地向江汉平原过渡的低山丘陵地带，属荆山山脉向南东的延伸部分，山势、水系的发育明显受地质构造制约，而呈近南北向展布，总体地形西北高，东南低，沮河自中部穿境而过。受地质构造剥蚀和河流（沮河）侵蚀，县区地貌可分为构造剥蚀中低山区、构造剥蚀低山丘陵区和沮河冲积平原区等三大地貌单元（图1）。

图1 远安县地貌分区略图Fig.1 Yuan'an County geomorphology zoning map

本区属亚热带湿润季风气候，气候温和、雨量充沛、四季分明、光照充足、雨量充沛。区内多年平均降雨量（1957～2000年）为1080.2 mm，最大24小时降雨量418 mm（1990年8月14日晚至15日），最大年降雨量为1586mm（1964年），一年中降雨量多集中在4～9月，其中7月降雨量最大，1月、12月最少。

远安县地处扬子准地台一级构造单元区。位于黄陵隆起区的东侧和江汉盆地的西部，为隆起区与盆地区的过渡构造带，最典型的构造特征是区域单斜构造，即由西向东地层由老到新顺序排列。区内大的地质构造自西向东分别为黄陵背斜、石桥坪向斜、远安地堑和当阳向斜。地层除新近系外，自前南华系至新生界第四系均有出露。岩性以灰岩、白云岩等碳酸盐岩和砂岩、泥岩等碎屑岩为主，西南部分布有少量前南华系片麻岩、片岩。

2 地质灾害种类及发育特征

2.1 地质灾害种类

远安县复杂的地质背景环境条件，在降雨和人类工程活动的影响下，地质灾害十分发育，类型多样，主要灾种有滑坡、崩塌、不稳定斜坡、地面塌陷、泥石流等类型，以滑坡为主，崩塌、不稳定斜坡次之，具有点多面广、分布不均、相对集中、突发性强、危害大的特点（图2）。根据远安县地质灾害详细调查资料，全县共发育地质灾害285处，其中滑坡177处，崩塌（含危岩体）70处，不稳定斜坡25处，泥石流3处，塌陷10处，规模以中、小型为主[3]（表1）。

表1 远安县地质灾害类型、规模统计表Table 1 Type and scale of geological hazards in Yuan'an County

2.2 地质灾害发育特征

2.2.1 滑坡

滑坡是区内最主要的地质灾害，共发育滑坡177处，占灾害点总数的62.11%。全县滑坡总方量7291.73万m3。按规模等级可分为特大型、大型、中型、小型4种，其中特大型1处，大型11处，中型33处，小型132处，分别占滑坡总数的0.56%、6.21%、18.65%、74.58%。

按物质组成结构可分为土质滑坡和岩质滑坡，其中土质114处，岩质63处，分别占滑坡总数的77%，23%，前者多发育在第四系残坡积及崩坡积松散堆积物中，滑移结构面较为单一，多为松散盖层与下伏基岩接触面，或松散层内错动面，后者多发育于侏罗系下统香溪群（J1xn）、三叠系中统巴东组（T2b）、志留系下统的龙马溪组（S1l）和罗惹坪组（S1lr）、奥陶系上统临湘组（O3l）和五峰组（O3w）地层中，这些地层为工作区内易滑地层，岩性多为砂岩夹炭质、泥质页岩、泥岩和砂质页岩互层，多具软弱夹层。

按滑坡厚度可划分浅层、中层、深层滑坡三类，其中浅层158处，中层16处，深层3处，分别占灾害点总数的89.3%、9%、1.7%。

按滑坡现今稳定状态可分为稳定、较稳定和不稳定3种，其中稳定8处，较稳定85处，不稳定84处，所占比例分别为4.5%、48%和47.5%。

按滑坡运动形式划分为牵引式和推移式，数量分别为134处和43处，所占比例分别为75.7%和24.3%。

2.2.2 崩塌

崩塌是区内危害最大的灾害类型之一，且均为岩质崩塌，共发育崩塌（含危岩体）70处，主要分布于荷花镇西部神龙河—沙泥坡及洋坪—旧县—花林寺石桥坪向斜一带中低山区。

按规模分为大型、中型、小型3种，其中大型24处、中型28处、小型18处，分别占崩塌点总数的34.3%、40%、25.7%。按破坏模式可分为倾倒式、滑移式、拉裂式、错断式4种类型,其中倾倒式37处，滑移式3处，拉裂式28处，错断式2处。工作区以倾倒式和拉裂式为主，占总数的92.8%。

区内崩塌主要发育在具上硬下软岩性组合特征的坡体中，主要发育地层为 Z1d、Z2dn、C1t、P1q，岩性主要为燧石结核灰岩、白云质灰岩、白云岩、石英岩、石英砂岩等。据调查统计,二叠系、震旦系共发育崩塌 (危岩)22处，占崩塌灾害总数的31%。Z1d、Z2dn、C1t、P1q地层中的燧石结核灰岩、白云质灰岩等厚层状岩体崩塌一般规模较大，崩塌堆积物块体也较大。典型的如旧县镇的黄岩屋崩塌，崩塌堆积物粒径多在数十厘米，最大可达数米（图2、图3）。

图2 黄岩屋崩塌特征（镜向北）Fig.2 Huangyanwu Collapse characteristics

图3 黄岩屋崩塌剖面示意图Fig.3 Profile of Huangyanwu collapse

2.2.3 泥石流发育特征

区内植被覆盖率较高，泥石流灾害不甚发育，据调查全境目前发育泥石流3处，规模小型为主，2处同采矿弃渣有关。

2.2.4 不稳定斜坡发育特征

区内发育不稳定斜坡25处，占全县灾害点总数的8.77%，面密度1.427处/km2。其中岩质斜坡17处，土质斜坡8处。从发展趋势来看，区内不稳定斜坡将来发展为滑坡的15处，发展为崩塌的10处。产生不稳定斜坡的原因多与坡脚开挖、矿山开采等不合理的工程活动有关。

2.2.5 地面塌陷发育特征

区内发育地面塌陷10处，其中岩溶塌陷8处、采空塌陷2处，占地质灾害总数的3.51%，规模均为小型，主要分布在矿区及碳酸盐岩分布区。岩溶塌陷均为土洞型陷坑，平面形态为圆形、椭圆形，剖面形态多呈漏斗状、竖井状，深1～30m。溶洞上覆土体被水带走产生的潜蚀作用，或地下岩溶水急剧下降产生真空吸蚀而诱发。采空区塌陷发育在震旦系与三叠系地层中，由于不规范开采矿体而引起地面塌陷，陷坑形状各异，主要为圆形及不规则形。陷坑陷落的深度各处不一，剖面形态各异，有圆柱形、长条形、锅底形，陷坑四周一般参差不齐，局部沿裂隙拉张陷落，坑壁较平直。如三宝山铜矿采空塌陷（图4）。

图4 三宝山铜矿采空区塌陷(镜向W)Fig.4 Characteristics of gob collapse in Sanbaooshan copper mine

3 地质灾害分布规律

3.1 各乡镇发育分布情况

从全县行政辖区分布看，远安县地质灾害分布遍及全县7个乡（镇），灾害点数量最多的是茅坪场镇，达80处，以下依次是荷花镇和河口乡，上述3个乡镇地质灾害点占总数的67%。全县地质灾害点分布密度16处/100 km2，密度较大的乡（镇）依次为鸣凤镇、荷花镇、茅坪场镇，分别为32处/100 km2、19 处 /100 km2、18 处 /100 km2，密度较小的乡（镇）有旧县镇、花林寺镇和洋坪镇（表2）。

3.2 空间分布规律

区内地质灾害分布受南北向构造控制，以远安地堑为界，西侧为磷矿开采区崩塌带，位于黄陵背斜东翼震旦系地层带内；中部为煤矿开采区崩塌滑坡带，位于石桥坪向斜两翼二叠系-三叠系地层带内；东部为煤矿采区滑坡带，位于红层侏罗系地层带内。远安县地质灾害重点分布区可大致分为五个片区（图5）：即西边①神龙—盐池崩塌区，②花林寺镇西北部横岩坪—宝华一带崩塌区，③旧县镇西南部中南—台子一带崩塌高易发区，④洋坪镇百井—水磨冲—余家畈一带滑坡崩塌高易发区，⑤赵家河—两河一带滑坡高易发区。

3.3 时间分布规律

地质灾害的发育与降雨关系密切，尤其是强降雨。远安县降雨具有年际变化大、4-8月份集中的特点，地质灾害发生时间也具备此特点。区内4-8月份这一时段的地质灾害较发育，全县在此时间段发生地质灾害点164处，占有时间记录总数的91.1%。年际分布不均，个别年份突发，如2010年7月15日2小时降雨量为180 mm，暴雨发生后在荷花镇谭坪、青峰两村产生一定规模、并造成经济损失的滑坡、泥石流点就有12处。

4 地质灾害形成条件

地质灾害是内、外地质营力及人为活动综合作用的结果，因而控制地质灾害发育的因素，不仅是地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件等，还与气象水文、人类工程活动密切相关。

4.1 地形地貌对地质灾害的控制

地貌单元和斜坡坡度控制着崩塌、滑坡的发育。县域西部荷花镇盐池河—九女及洋坪—旧县—花林寺石桥坪向斜一带中低山区，地形陡峻，沟谷切割强烈，悬崖峭壁林立，在山顶部陡崖段（坡度65～90°）易产生崩塌灾害，而山麓处堆积的残坡积松散土体易产生滑坡灾害。县区中、东部鸣凤、茅坪场、河口等地为低山丘陵区，山势低、坡度较缓，地质灾害主要以滑坡为主，多发生于沟谷两岸山坡的中、下段斜坡坡度转折（上缓下陡）的部位，主要原因是前缘谷坡存在高陡临空面，利于岩土体的重力位移而产生滑坡。

表2 远安县各乡镇地质灾害统计表Tabel 2 Geologic hazard statistics in Yuan'an County

图5 远安县地质灾害多发区分布图Fig.5 Distribution diagram of geohazards in Yuan'an County

4.2 地层岩性对地质灾害的影响

地层岩性是影响斜坡变形的主要因素，岩性不同，其地质灾害的发育程度及类型也不同。统计表明,区内灾害主要发育在松散土体中，共发育122处，占灾害总数的44.3%，碳酸盐岩类次之，发育灾害86处，占30.5%，碎屑岩类中发育74处，占灾害总数的26.2%。（表3）

滑坡、崩塌与岩性关系密切，滑坡主要发育在松散岩类与碎屑岩类岩组中，共发育168处；松散土体多分布在15～35°斜坡上，易受降雨影响诱发滑坡，而碎屑岩类易风化剥蚀，加上软岩分布较广，易形成潜在滑面，为滑坡提供了物质基础和边界条件。崩塌主要发育在碳酸盐岩中，共发育61处，软硬相间的岩层中最为发育(如二叠系中)，岩性以灰岩、白云岩、白云质灰岩为主，岩体质地坚硬，以刚性变形为主，抗风化能力较强，力学强度较高，易形成陡崖、陡坡地貌，为崩塌提供了运移空间，加上局部含软弱夹层，为卸荷倾倒变形提供了边界条件。不稳定斜坡在三类岩体中均有分布，影响不明显。

表3 不同工程地质岩类地质灾害发育程度统计表Table3 Statics of geological disasters with different engineering type rocks

4.3 地质构造与地质灾害

地质构造对斜坡的变形影响明显，地质构造发育强烈地区地质灾害相对发育。受这些构造影响，在构造影响带内地质灾害发育[4-6]。通过统计分析，区内主要构造带附近发育崩塌、滑坡、泥石流等灾害点149处，占地质灾害总数的52%（表4）。

表4 主要构造附近灾害点统计表Table4 Statics of geological disaters near the main structures

远安县内大的地质构造由西向东分别是黄陵背斜、石桥坪向斜、通城河断裂、远安断裂、当阳向斜。岩层中的节理裂隙、断层构造对岩质斜坡变形有很大影响。首先是产生崩塌、滑坡的危险边界条件，崩塌的卸荷裂缝、岩滑的后缘壁大多是沿断层带或一组、二组节理追踪而形成，且控制着崩、滑体的边界。如盐池河山崩后缘壁为由NE及NNW两组节理面组合而成，猫耳朵危岩体顶部裂缝为沿岩层中产状为170°∠80°的一组节理撕裂形成。其次，断层相交或构造复合部位地质灾害较集中发育。

4.4 暴雨与地质灾害

暴雨是区内滑坡、崩塌地质灾害的主要诱发因素之一[7]。区内有76.6%的地质灾害发生在雨量大、强度高的6—8月。大气降水入渗，使岩土体含水量增加，增大岩土体自重的同时，软化各类结构面，降低软弱带岩土抗剪强度，产生动水压力，加速了岩质边坡的风化，调整了坡体应力状态，从而导致滑坡、崩塌的发生或复活。177处滑坡有时间记载的共计139处，其中98处发生在7、8月，比例为70.5%。1990年8月14日21时至次日，区内遭受罕见的特大暴雨袭击，24小时雨量达418 mm，1小时最大降雨量达123 mm，在茅坪场镇就发生了8处滑坡灾害。2010年7月15日2小时降雨量为180mm，暴雨发生后在荷花镇谭坪、青峰两村产生一定规模、并造成经济损失的滑坡、泥石流点达12处。

4.5 人类工程活动

人类工程活动是诱发地质灾害的主要因素之一[8-10]。远安县人类工程活动对地质环境的影响主要表现为矿产资源开发、修建公路切坡、居民切坡建房、垦荒种地等。大量人类工程活动破坏了斜坡原始平衡状态，诱发了地质灾害的产生。据本次调查资料统计，全县受各类工程活动诱发的地质灾害点126处，占地质灾害点总数的44.2%（表5）。其中以矿山开采引发的地质环境问题尤为突出，如在旧县镇、洋坪镇、茅坪场镇、荷花镇因开采煤、磷等矿产形成地质灾害54处。