云南鲁甸Ms 6.5级地震震区滑坡易发性分析
2017-07-18云南省地震局云南昆明650041
常 昊,张 吕(云南省地震局,云南 昆明 650041)
云南鲁甸Ms 6.5级地震震区滑坡易发性分析
常 昊,张 吕
(云南省地震局,云南 昆明 650041)
根据野外科考结果,对2014年鲁甸6.5级地震滑坡易发性成因进行了分析研究。研究表明:鲁甸震区位于凉山次级活动块体SE向运动的前缘部位,是我国陆内地震活动最强的地区之一,平均7年左右就有一次5级以上地震发生。长趋势缓慢的地壳运动和频繁的地震活动,对斜坡的力学强度产生累积效应并逐步降低其稳定性,对滑坡的孕育有积极的促进作用,这是地震滑坡易发的内在成因。构造隆升和强烈的河流下蚀作用,使得该地区地形高差巨大、地形陡峻,它是地震滑坡普遍发生的重要的地形条件。在该地区独特的气候环境下,外动力地质作用类型繁多而强烈。易于风化的玄武岩、硬质的碳酸盐岩的广泛分布,是有利于特大型地震滑坡和崩塌发育的重要岩性条件。内、外动力地质作用的叠加和耦合,是地震滑坡广泛发生的主要成因。
地震活动;地震滑坡;易发性;地形高差;岩石风化
0 引言
2014年8月3日云南省鲁甸县发生Ms 6.5级地震,极震区烈度达Ⅸ度。地震造成617人死亡,112人失踪,3 143人受伤,直接经济损失236亿元。一次中强地震,造成如此严重的人员伤亡在中国乃至世界历史上较为罕见,且在Ⅶ~Ⅸ度烈度范围内,广泛出现了1 000余处滑坡(崩塌)[1-5],体积数十立方米至数百万立方米乃至上千立方米,其中最大的为红石岩滑坡和甘家寨滑坡。红石岩滑坡位于牛栏江干流上,体积1.000~1.200×107m3,滑坡体堵塞河道形成2.6×108m3的堰塞湖,是四川唐家山堰塞湖的4倍。堰塞湖淹没江边村、王家坡等数个村庄、红石岩水电站取水坝和厂房,对上、下游的居民区及沿河水电站工程造成严重威胁[6-8]。甘家寨大滑坡位于牛栏江支流沙坝河右岸,方量达1.220×107m3,致使甘家寨32户房屋和55名村民被掩埋。地震中滑坡(崩塌)造成的死亡和失踪人数,占总死亡和失踪人数的1/3。
令人关注的是,2012年9月7日彝良Ms5.6、Ms5.7级双震,导致彝良县15个乡镇、大关县9个乡镇、昭阳区11个乡镇和镇雄县1个乡镇大量的房屋倒塌和人员伤亡,造成81人死亡、832人受伤,诱发滑坡、崩塌等地质灾害448处[9-11]。此次中强地震能造成如此重大伤亡,一个重要因素就是山体滑坡、崩塌的发生,如彝良龙海乡镇河村滑坡造成19人遇难,1人受伤,滑坡还阻断洛泽河形成堰塞湖。更有甚者,2006年7月22日盐津5.1级地震产生多处滑坡崩塌,造成22死亡,其中包括崩塌滚石所致[9]。
与此形成鲜明对比的是,2014年10月7日景谷Ms6.6级地震仅造成1人死亡,滑坡崩塌的数量也较少[12]。除了森林覆盖率和人口密度的差别外,最重要是该地区主要发育中生界碎屑岩,与昭通地区岩性和构造背景明显不同。
由此可见,包括鲁甸、彝良在内的昭通地区,不同震级的中强地震均可造成普遍而严重的地震滑坡,数量多且规模大,具有“小震大灾”的共同特征,也意味着该地区地震滑坡具有明显的高发规律性和内在的控制因素。随着经济的发展,人类社会的聚集区逐渐向山岳地区靠拢,山岳地区地震中滑坡、崩塌造成的灾害已经超过了地震灾害本身[13-14]。近年来昭通地区中强地震的频繁发生,尤其是鲁甸6.5级地震及产生的严重滑坡等次生灾害,促使人们更加关注这一地区的地震滑坡灾害分布特征及其形成机制。加强该地区地震地质灾害尤其是地震滑坡的研究具有重要的理论和实际意义。本文在研究区域构造背景、地震活动特征、自然地理条件等基础上,结合特大型典型滑坡的特征和成因分析,重点对该地区地震触发滑坡的成因和易发性进行了分析、归纳,以便对该地区应急救援、灾后恢复重建选址等起到指导和参考作用。
1 区域构造与地震活动背景
鲁甸震区位于青藏高原东缘南北地震带的中南段川滇块体东侧的凉山次级块体南缘昭通-莲峰断裂带内。昭通-莲峰断裂带主要由昭通-鲁甸、莲峰两条NE向断裂组成,是一条挤压逆冲为主的结构复杂的区域性大断裂。其新构造活动与青藏高原的形成演化和构造变形过程密切相关[6]。
始新世以来印度板块与欧亚板块碰撞形成青藏高原。随着向北推挤运动的持续青藏高原构造变形过程不断加强,高原物质存在着向北推移、挤压隆起和向周边挤出的运动图像[15-19],远程边缘效应逐步显著,最终导致羌塘块体、巴颜喀拉块体和川滇菱形块体向E和SE挤出逃逸[20-25](图1a)。经过川滇块体边界—鲜水河—小江断裂带和巴颜喀拉边界—龙门山断裂带后,这种向东和南东方向运动图像仍在延续。由于块体变形响应与能量交换传递,在川滇块体东侧形成了凉山次级活动块体[6,24]。其东边界马边-盐津断裂带表现出左旋走滑和挤压逆冲的活动特征,沿断裂带曾发生1216年马湖7级地震、1917年大关7 1/4级地震、 1936年马边6 3/4级地震、1974年大关7.1级地震等多次强震。该块体西边界为鲜水河—小江断裂带,该断裂带以左旋走滑为主,历史上发生多次强震,如1850年西昌-普格7 1/2级地震等。块体内部还发育有近SN向的大凉山断裂带,主要表现为左旋走滑兼逆冲运动,在大凉山断裂带上有9次7级以上古地震事件发生[26]。以上表明凉山次级块体是一个构造活动和地震活动均较为强烈的活动块体[27]。
昭通—鲁甸断裂带,主要由3条右阶斜列的次级断裂即昭通—鲁甸、洒渔河和龙树断裂组成(图1b)[6]。这些NE向断裂与区域褶皱轴向基本一致,是古华蓥山褶皱构造带的重要组成部分[6,24]。这些断裂在晚更新世~全新世有明显的活动特征,运动性质以挤压逆冲运动为主兼有右旋走滑分量。昭通-鲁甸断裂带正位于凉山次级活动块体向南东运动前缘位置,它独特的地理位置成为凉山次级块体构造变形的主要承载体之一,吸收、调节块体南东向运动应变,并构成了凉山次级活动块体的南部边界[6,24]。
图1 昭通-鲁甸断裂带及邻区地震构造图(修改自常祖峰等,2014)a. 区域构造格架与动力学背景;b. 昭通-鲁甸断裂带分布图Fig.1 Seismological tectonic map of Zhaotong-Ludian faults and its vicinity(modified from Chang Zufeng et al,2014)F1—峨边-金阳断裂;F2—莲峰断裂;F3—昭通-鲁甸断裂带:F3-1 —昭通-鲁甸断裂,F3-2—洒渔河断裂,F3-3 —龙树断裂;F3-4—包谷垴-小河断裂;F4—小江断裂;F5—翻身村断裂;F6—者海-石门坎断裂。
在凉山次级块体强烈的南东向运动的影响下,鲁甸震区不仅受到鲜水河—小江断裂带、马边—盐津断裂带、安宁河—则木河断裂带和大凉山断裂带等区域断裂活动的强烈影响,同时还受到昭通—鲁甸断裂带活动的影响,在该断裂带上历史上发生过多次中强地震。据统计,自1885年有地震记载以来至2014年鲁甸地震近130年间,昭通—鲁甸断裂带及其附近地区共计发生了18次5级以上地震(表1,含1935年昭通、威宁交界5.5级地震,图1b中未标出),平均7年左右就有1次中强地震发生。这些地震活动,不仅表明昭通-鲁甸断裂带上的地震活动程度,同时对该地区岩体造成累积的破坏效应,极大地降低斜坡的力学强度,使得岩石更为破碎,并成为滑坡、崩塌等灾害敏感区。
2 自然地理条件
2.1 地形条件与气候环境
鲁甸震区处于滇东北乌蒙山区,境内群山林立,巍峨磅礴。金沙江由SW流向NE,水流湍急,横贯全区。区域地貌上,该地区属青藏高原东缘中国东、西部地貌过渡带,新生代以来一直处于间歇性上升状态,新构造运动强烈。因金沙江及其支流垂直切割,地形高差巨大,形成高山峡谷相间分布、河谷深切的地貌景观[28-30]。区内最高点药山海拔4 041.6 m,最低点金沙江河谷海拔仅459 m,最大高差3 540 m。金沙江支流牛栏江流域切割深度达1 200~3 300 m,形成两岸陡立的嶂谷和隘谷地貌。构造抬升和强烈的河流下蚀作用,形成深切割的中山和高山地貌,山高谷深,地形陡峻,造就了高陡边坡集中发育的地形特点[8]。这种地貌特点成为导致山体边坡失稳的一个重要条件。
表1 昭通-鲁甸断裂带及其附近地区历史地震一览表Table 1 The general table of historical earthquakes along Zhaotong-Ludian faults and its vicinity
研究区属于低纬度高原山地型季风气候,年际温差大,夏季可达35 ℃以上,冬季可达-15 ℃左右,年平均气温12.1~21.1 ℃。年降雨量801.2~923.5 mm,约有90%的降水集中在5~10月份。受独特的自然地理条件影响,本地区外动力地质作用类型繁多,不仅有亚热带地区普遍存在的化学溶蚀、流水侵蚀剥蚀等作用,还有机械崩解、下坡运动以及温差风化、寒冻风化等外动力地貌过程。在如此特殊的气候环境下,加上岩石节理、裂隙密集发育,侵蚀剥蚀、化学溶蚀、冰冻风化等各种强烈的外动力作用将其塑造成地形陡峻、岩石破碎、植被稀疏的景观,很多山顶基岩裸露,石漠化现象严重。即便在自然条件下,常有坍塌、滚石等不良物理地质现象发生。
2.2 岩性与岩石风化
鲁甸震区主要分布有元古界震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、二叠系等,少量三叠系出露(图2)。其中,下二叠统玄武岩分布最为广泛,其次为灰岩、白云岩等碳酸盐岩;中生界主要分布在震区东北部地区,是以砂岩、泥岩为主的陆相碎屑堆积,具体岩性描述见表2。从岩性分布和抗风化能力分析,上二叠统峨眉山组玄武岩原生节理及构造节理发育,抗风化能力弱,极易风化。同时,震区还广泛出露有寒武系龙王庙组,奥陶系巧家组、大箐组,泥盆系曲靖组,二叠系梁山组、栖霞-茅口组灰岩、白云质岩等碳酸盐岩,此类岩石抗风化能力较强,属于较硬质岩类,但河谷地带主要是碳酸盐岩分布区,溶蚀作用强烈,沿河谷常形成深切的陡崖地貌(图2)。
据震后科考调查,玄武岩风化主要可归纳为4种类型:①整体风化。自坡面顶部向下可分为全风化、强风化、中等分化及弱风化层,风化程度逐渐减弱,层间分界面模糊,风化层深度10~30 m,有些地段可达到50 m。此类风化主要发育在地形平坦的高原面和剥夷面上。②差异风化。在断裂破碎带附近或者玄武岩与灰岩及碎屑岩的接触面上,沿带常形成较深的风化带,深度可达数十米,宽度数米至数十米。③囊状风化。在凹坡地形中,由于汇水表面积较大,片流流水作用较强,使得玄武岩风化强烈,横剖面上呈现出自沟底向两侧岸坡风化层厚度逐渐减薄的囊状风化特征。风化层厚数米至几十米。在纵剖面上,自上而下风化层逐渐增厚,沟的底部厚度最大。④层状风化。在斜坡中下部,常呈现出强风化层(散体结构)与中等风化层(碎裂结构)相间分布的特征,厚数米至十几米。
图2 鲁甸震区岩性与滑坡分布图Fig.2 Petrology and landslide distribution of Ludian earthquake area1—三叠系;2—上二叠统峨眉山组;3—下二叠统梁山组、栖霞-茅口组;4— 泥盆系;5— 志留系;6—奥陶系;7— 寒武系;8— 震旦系;9— 元古界;10— 地震;11—逆断层;12—走滑断层;13—滑坡(崩塌);Z.T.F—昭通-鲁甸断裂;L.S.F—龙树断裂;X.H.F—小河-包谷垴断裂。
表2 鲁甸地震震区地层岩性简述Table 2 The sketch description of strata and lithology in Ludian earthquake area
在光明村调查发现,玄武岩中普遍有三组构造节理发育,产状分别为340°/NE∠45°、15°/SE∠80°和40°/SE∠52°,密度3~10条/m。三组构造节理相互交切,将岩体切割成豆腐块状碎裂结构或散体结构。红石岩和甘家寨河谷中,灰岩地层中卸荷裂隙普遍发育,可见长度10~20 m,宽度1~10 cm。据野外调查,红石岩附近近河地段两岸岩体垂直强风化深度可达20~25 m,水平深度北岸约20~25 m,南岸约25~30 m。红石岩附近灰岩、白云岩分布地段,溶蚀风化现象严重,其风化裂隙垂直深度达20~60 m[8]。强烈的岩石风化作用,不仅破坏了斜坡稳定性,使斜坡处于基本稳定或亚稳定状态,也为滑坡、崩塌体的发育提供了重要物质来源。
3 地震滑坡主要特征
3.1 地震滑坡总体特征
此次鲁甸6.5级地震触发滑坡(崩塌)1 000余处,科考工作中我们主要调查了650处能够到达的大中型滑坡及部分小型滑坡,其余的主要依靠卫星解译结果进行分析。归纳起来,地震滑坡(崩塌)的主要特征有:数量多,分布广,大型、特大型滑坡发育,地质灾害重。大大小小滑坡广泛分布于震中方圆15 km的范围内,玄武岩、碳酸盐岩地层中普遍发育,沿河谷岸坡、公路边坡地带连续带状分布。在红石岩、甘家寨、王家坡、光明村等地形成特大型、大型滑坡,堵塞江水形成堰塞湖。滑坡造成了重大人员伤亡,主要是高速滑坡体掩埋村庄和公路上等待通过的大巴车造成,死亡人数达250人,占地震死亡总人数的34%,是同等震级地震中滑坡死亡人数比例最高的一次。
3.2 地形和岩性的影响
地形条件,对地震滑坡的发生有着重要影响,一般情况下,大于30°的陡坡比缓坡更易发生滑坡。祁生文等(2011)对汶川地震中长距离岩质崩滑的源区特点进行研究发现,地势陡峻是产生远距离崩滑的重要条件,而且多数长距离崩塌都发生在具有高陡地形的硬岩地区[31]。从地形条件分析,坡度>30°的斜坡主要沿牛栏江及其支流河谷分布(图3),河谷两岸形成高达数百米的地形高差。鲁甸地震滑坡灾害,主要沿牛栏江及其支流龙泉河和沙坝河两岸呈带状密集分布,而夷平面上灾害分布较稀疏,充分表明地震滑坡与地形高差和坡度之间关系密切。
从岩性分布看,地震滑坡主要分布于灰岩、白云岩和玄武岩等较硬岩分布地区(图2),这与2008年汶川大地震中滑坡、崩塌广泛地发育于硬岩和较硬岩区域具有相似特征[31-32]。2012年彝良地震时,洛泽河镇龙潭村崩塌同样发生在栖霞-茅口组灰岩地区[11]。
图3 鲁甸震区地形坡度与滑坡分布图Fig.3 Map showing slope angles and landslide distribution in the Ludian earthquake area
3.3 大型、特大型滑坡
此次地震形成了红石岩、甘家寨、光明村、天生桥、王家坡多处特大型和大型滑坡体,堵塞江河形成堰塞湖,淹没村庄和公路,造成重大伤亡。下面以红石岩和甘家寨特大型滑坡为例,分析滑坡特征及其成因。
4 特大型滑坡特征及其成因
4.1 红石岩特大型滑坡
红石岩滑坡位于鲁甸县李家山村和巧家县红石岩村交界的牛栏江干流上(27.035°N,103.397°E),该河段呈近东西向,滑体滑动方向为190°~195°。堆积体堵塞牛栏江形成堰塞体,平面投影上最长1 000 m,宽270 m,投影面积为8×104m2。堰塞体坝顶高程约1 216 m,坝底高程1 100 m,坝体高116 m,总方量约1.000×107~1.200×107m3(图4a-c)。
该河段基岩多裸露,两岸斜坡陡峻。左岸坡度35°~50°,右岸坡度50°~60°,局部为70°以上的陡崖,滑坡崩塌处斜坡垂直高差800 m[8]。
该滑坡发生在上硬下软的岩质斜坡上。斜坡上部为下二叠统厚层至块状灰岩夹少量白云质,中部为中泥盆统灰色泥质白云岩及泥岩、白云质砂岩,下部为中奥陶统灰岩、白云岩夹页岩、泥岩。堰塞体两岸岩层走向具有明显差异,但倾角都较平缓,北岸岩层产状20°~60°/NW∠10°~30°,南岸岩层倾向下游,岩层产状20°~60°/NW∠10°~30°。位于斜坡中下部的奥陶系泥岩夹层、泥盆系泥页岩夹层等软弱夹层,在地震动作用下产生强烈的压缩变形,为上部岩体崩裂、变形腾出空间并促使上部岩石结构变形破坏,并有可能成为潜在的滑动面。野外调查证实,这套泥岩、泥页岩夹层就是此次滑坡的滑动面。
图4 红石岩堰塞体Fig.4 The landslide dam on the Niulanjiang River at Hongshiyan induced by the 2014 Ludian earthquake
斜坡岩体节理、裂隙发育。坡体上部普遍发育陡倾角卸荷裂隙,裂隙面较平整,张开宽度一般1~2 cm,大部分无充填,部分被钙质或泥沙质充填。坡面岩体发育有三组节理,即横河向陡倾节理(I)、顺河向陡节理(II)及层间节理(III),节理I产状为 330°/NE∠80° ,节理II产状为 EW/S∠80°~83°,节理III产状为20°~60°/NW∠10°~30°(图4d)。陡倾的节理(I)和节理(Ⅱ)和缓倾的节理(Ⅲ)几组节理面组合起来,使得斜坡变成了一个不稳定块体(图4d)。在地震力作用下,这个不稳定块体向坡体的凌空面一侧(河流方向)滑动(图4d中箭头方向)[8]。
据以上地形地貌、岩性及其结构面组合特征,分析其成因主要有:
①由于近期区域地壳活动和强烈的整体上升,河流强烈的下切侵蚀造成该地区巨大的地形高差。陡坡和高边坡的普遍发育,是发生地震滑坡的基础条件。虽然鲁甸6.5级地震属于中强地震,但由于独特的地形和场地条件,斜坡岩体产生了异常放大的地震动效应,直接引发了此次特大型滑坡。
②顺河发育的卸荷裂隙,陡倾的顺河节理、横向节理和缓倾的层面节理联合构成了有利的结构面组合。此外,坡体上硬下软的坡体结构也为滑坡形成提供了有利条件[33]。
③红石岩堰塞体位于昭通—鲁甸活动断裂附近,岩石破碎和风化强烈。沿昭通—鲁甸断裂及其附近历史上曾发生多次中强地震,长期而频繁的地震活动使得震区表层岩石松动,从而加剧了节理、裂隙发育和岩石风化,使山体处于亚稳定状态。换言之,此次滑坡是在长期地震作用累积效应的基础上发生的。
4.2 甘家寨特大型滑坡
甘家寨滑坡位于牛栏江支流沙坝河右岸(27.069°N,103.381°E),长约700 m,宽约300 m,高约30~60 m,体积1.220×107m3。滑坡致使甘家寨32户人家顷刻间消失,55 名村民被埋。滑坡前缘被掩埋的公路上等待通过的车辆及失踪人数不详[2]。
图5 甘家寨滑坡体Fig.5 The landslide at Ganjiazhai induced by the 2014 Ludian earthquake
滑坡发生处,河谷高程1 210 m,山顶高程2 000 m,垂直高差790 m。滑坡发生在大型凹坡的中下部(图5a),地形坡度50°左右。主体滑动方向160°。滑坡发生后与沙坝河左岸滑坡一起掩埋公路和河床(图5b),沿沙坝河形成堰塞湖。滑坡体具有长距离高速滑动特征,形成多台阶状堆积体(图5d-e)。
甘家寨滑坡位于二叠系玄武岩和灰岩的不整合面上。构成滑坡的岩性主要为上二叠统峨眉山组玄武岩(约占1/3)和下二叠统栖霞-茅口组灰岩(图5c-d)。玄武岩发育三组构造节理,产状分别为270°/N∠85°、20°/NW∠55°和10°/SE∠50°,可见长度10~50 m。玄武岩风化强烈,全~强风化层可见厚度30~50 m(图5d)。灰岩中发育三组节理,产状分别为300°/SW∠80°、30°/NW∠65°和0°/W∠75°,可见长度10~30 m。灰岩地层产状350°/NE∠15°(图5c)。灰岩风化层厚度约20~30 m(图5c)。灰岩倾向与冲沟右壁斜坡向基本一致(图5c)。
发生甘家寨特大型地震滑坡,主要原因有:
①地形高差巨大、坡度陡峻,是发生地震滑坡有利的地形条件[34]。
②滑坡体位于玄武岩和灰岩地层交界地带(不整合面上),岩石差异风化强烈。
③多组构造节理破坏了岩体结构,且灰岩地层斜坡为顺向坡,有利于顺坡向滑动。
④甘家寨滑坡处于大型凹坡地带,地表水汇水面积大,在地形低洼处形成较厚的囊状风化层,而下部厚度最大且含水量高。地震发生时,在地震力和重力双重作用下,四周土层向凹坡中轴部的下部运动聚集,加上下部本身含水量高、容重大,因此其所遭受的地震惯性力最大,使其最先产生塑性变形破坏,在凹坡底部具有临空条件下就会导致滑坡的发生。
红石岩堰塞湖库区的王家坡滑坡,体积2.28×106m3,属于大型滑坡。其地形条件与甘家寨类似,也是发生在凹坡的中下部,其形成原因与之相同。
此外,在甘家寨滑坡体的河对岸,苗寨子以北成群发育3~4个大、中型玄武岩滑坡,滑坡体主要由玄武岩坡体上部全-强风化层构成,厚30 m左右(图5b)。这些滑坡体的形成,与玄武岩强烈的风化作用密切相关。
5 地震滑坡易发性
鲁甸6.5级地震触发滑坡(崩塌)的主要特征是:数量多,分布广,大型、特大型滑坡发育,地质灾害严重。滑坡广泛分布于玄武岩、碳酸盐岩出露地区,沿河谷地带连续分布。这种地震滑坡的空间分布规律,主要与河谷地带巨大的地形高差、陡峻的地形有关。红石岩、甘家寨等特大型滑坡的形成不仅与地形相关联,还与碳酸盐岩及其结构面发育情况以及强烈的风化作用有关。
(1)鲁甸震区分布的昭通-鲁甸断裂带正位于凉山次级活动块体向南东运动的前缘部位,独特的地理位置使之成为凉山次级活动块体构造变形的主要承载体之一,吸收、调节块体南东向的运动应变。鲁甸震区不仅受到周边区域断裂活动和历史强震的影响,还受到昭通—鲁甸断裂带活动的强烈影响。鲁甸地区平均7年左右就有一次中强地震发生。频繁的地震活动,对该地区岩体造成了累积的破坏效应,极大地降低了斜坡的力学强度,使得该地区岩石更为破碎和易于风化,并成为滑坡灾害敏感区。强烈的地壳运动和频繁的地震活动,是该地区地震滑坡频繁而严重发生的共同的内在成因和基础条件。
(2)该地区属青藏高原东缘中国东、西部地貌过渡带,新生代以来一直处于间歇性上升状态,新构造运动强烈。构造抬升和强烈的河流下蚀作用,形成山高谷深、地形陡峻的地形。这是地震滑坡普遍发生的最重要的地形条件。鲁甸地震滑坡,沿高差巨大的河谷密集发育的带状特征,充分证实了这一关系。
(3)该地区位于低纬度高原山地型季风气候区,年际温差大。独特的气候环境下,外动力地质作用类型繁多,不仅有化学溶蚀、流水侵蚀等作用,还有机械崩解、下坡运动以及温差风化、寒冻风化等外动力地貌过程。各种强烈的外动力地质作用,使得岩石风化强烈,岩石破碎。
(4)从岩性分布分析,该地区广泛分布有上二叠统峨眉山组玄武岩,同时还广泛出露寒武系、奥陶系、泥盆系、二叠系灰岩、白云岩等碳酸盐岩。前者易于风化,强烈的风化作用破坏了斜坡稳定性,也为滑坡的发育提供了重要物质来源。后者属于硬质、脆性岩类,抗风化能力较强,但河谷地带主要是此类岩性,沿河谷常形成深切的陡崖。红石岩、甘家寨等特大型滑坡的发生,均与此二类岩性有关。
(5)在中国西部,与鲁甸地区具有类似地质、地形条件的还有甘南的舟曲地区。舟曲地区处中国第二地形阶梯向第三阶梯过渡地带,高差巨大。区内发育有光盖山-迭山北缘断裂、坪定-化马断裂、舟曲断裂等活动断裂带,地层主要为志留系石灰岩、板岩、碎屑岩、砂岩、页岩。岩石软硬相间,地表风化强烈,是著名的滑坡、泥石流多发区[35-36]。1960、1961及1962年先后发生了舟曲5.3级、岷县5.7级、甘谷5.0级地震,在背景上产生了1963年舟曲大滑坡。由于受到汶川特大地震的影响,2010年则发生舟曲特大型泥石流灾害。
通过对比说明,易于发生区域性地震滑坡、崩塌、泥石流的地区,它们具有共同的特点:即强烈的地壳运动背景、高差巨大的地形条件和易于风化的岩性条件。概言之,鲁甸地区地震滑坡的易发性或者说高发生率,是长趋势缓慢的地壳运动、频繁的地震活动、强烈的外动力作用以及岩性多重因素共同叠加、耦合,相互作用的结果。
6 结论
(1)鲁甸震区位于凉山次级活动块体SE向运动的前缘部位,是我国陆内地震活动最强的地区之一,平均7年左右就有一次5级以上地震发生。长趋势缓慢的地壳运动和频繁的地震活动,对斜坡的力学强度产生累积效应并逐步降低其稳定性,对滑坡的孕育有积极的促进作用,这是地震滑坡易发的内在成因。
(2)该地区属青藏高原东缘中国东、西部地貌过渡带,新生代以来一直处于间歇性上升状态。构造抬升和强烈的河流下蚀作用,形成高差巨大、地形陡峻的地形。这是地震滑坡普遍发生的重要的地形条件。
(3)该地区位于低纬度高原山地型季风气候区。在该地区独特的气候环境下,外动力地质作用类型繁多,不仅有化学溶蚀、流水侵蚀等作用,还有机械崩解、下坡运动以及温差风化、寒冻风化等外动力地貌过程。各种强烈的外动力地质作用,使得岩石风化强烈,岩石破碎。
(4)该地区广泛分布有易于风化的二叠系玄武岩,和寒武系、奥陶系、泥盆系、二叠系等硬质而脆性的碳酸盐岩。后者虽抗风化能力较强,但沿河谷地带常形成深切的陡崖地貌,有利于大型崩塌的发生。红石岩、甘家寨等特大型滑坡的发生,均与此二类岩性有关。
(5)鲁甸地区地震滑坡的易发性或者说高发生率,是长趋势缓慢的地壳运动、频繁的地震活动、强烈的外动力作用以及岩性多重因素共同叠加、耦合,相互作用的结果。
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Analysis of Susceptibility causes of landslides triggered by earthquake in Ludian Ms 6.5 earthquake region
CHANG Hao,ZHANG Lyu
(EarthquakeAdministrationofYunnanProvince,Kunming,Yunnan650041,China)
Based on field scientific investigations in Ludian earthquake region,a study is made on susceptibility causes and disaster formation mechanism of landslides triggered by the 2014 Ludian Ms6.5 earthquake. It is suggested that:Ludian earthquake region is situated the front boundary of Daliangshan secondary active block which moves to the southeast,and is the strongest seismically active area within intra-continent crust in China,with one earthquake greater than M5 occurred about every seven year by the statistic data of recent 130 years. The prolonged,slow tectonic deformation and frequent seismicity lead to accumulated effects on the mechanical strong of slopes and gradually lower the stability of slopes,which will help to generate landslides,and are the inner causes of the high occurrence rate of landslides triggered by earthquakes. Tectonic uplift and strong downward erosion action enlarge the terrain height difference and increase the slopes,which are the significant landform situation to landslides extensively by earthquakes in this region. Under the special weather circumstances in the region,the external dynamic geological progresses are intense and in a number of varieties. The easily weathered Basalts and tough limestone rocks widely cropped out in the earthquake region are the lithostratigraphy factors favorable for triggering super-large landslides. Superposition and coupling of endogenic and exogenic process are the main causes to extensively occur landslides triggered by earthquake.
seismicity; landslide triggered by earthquake; susceptibility; terrain height difference; rock weathering
2016-06-30;
2016-10-10
云南省地震局青年基金项目(2010010212);国家自然基金项目(41472204)
常 昊(1990-),男,河南新乡人,助理工程师,主要从事GIS和灾害地质研究。E-mail:224974214@qq.com
10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2017.02.06
P642.22;P315
A
1003-8035(2017)02-0038-11