地震地質(zhì)災(zāi)害論文范文

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1研究區(qū)地形地質(zhì)條件

據(jù)前人調(diào)查研究，海原地震滑坡主要有三個(gè)集中分布區(qū)，即Ⅺ、Ⅻ烈度區(qū)位于海原縣東南區(qū)域，Ⅸ、Ⅹ烈度區(qū)位于西吉縣西南區(qū)域和Ⅷ烈度區(qū)位于通渭縣附近(圖1)。但在通渭縣附近，1718年發(fā)生了7.5級(jí)強(qiáng)震，所以很難確定通渭縣附近集中區(qū)的滑坡是由海原地震觸發(fā)還是1718年的地震觸發(fā)。所以本研究將海原地震Ⅸ度烈度區(qū)作為研究區(qū)，研究區(qū)面積23.5×103km2。研究區(qū)中部為六盤(pán)山山脈，出露上新統(tǒng)基巖，海拔高程2000～3000m。山脈周?chē)鷮儆邳S土丘陵地貌，海拔高程1200～2000m。研究區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫5～7℃，該區(qū)較干旱，年平均降雨量200～500mm，總的趨勢(shì)是從東南向西北遞減。研究區(qū)屬中國(guó)著名的強(qiáng)震發(fā)生區(qū)———六盤(pán)山地震區(qū)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至1976年，該區(qū)共記載到6級(jí)以上的破壞性地震51次，其中7級(jí)以上的強(qiáng)震22次，8級(jí)及大于8級(jí)的特大地震6次［15］。1920年海原地震地表破裂帶全長(zhǎng)237km。以南華山東端為界，地表破裂帶可分為兩段，西段總體走向NWW，東段走向?yàn)镹W向，兩段總體走向之間的夾角為30°左右。發(fā)震斷裂為左旋平移斷裂，該地震中其最大水平位移約10m，最大垂直位移為7.6m。

2滑坡解譯

2.1遙感數(shù)據(jù)源和解譯方法GoogleEarth影像在研究區(qū)的覆蓋情況較好，大部分區(qū)域有Quickbird(0.6m)、Worldview－2(0.5m)和Geoeye－1(0.5m)等高精度影像，只有少部分區(qū)域?yàn)镾pot－5(5m)影像(圖2)。滑坡解譯直接在GoogleEarth軟件三維視圖下進(jìn)行，采用添加多邊形的方式直接進(jìn)行滑坡的解譯。由于研究區(qū)面積較大，為了避免遺漏和重復(fù)解譯，全區(qū)被劃分為34小塊，逐一對(duì)每小塊進(jìn)行解譯，如圖2所示。為了后期滑坡分布規(guī)律統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性，將滑坡滑源區(qū)和堆積區(qū)分別用不同的多邊形表示，并賦予相同的滑坡編號(hào)。所有解譯的滑坡多邊形都放在同一個(gè)文件夾下，解譯完成后將該文件夾存為KLM格式文件，再由GlobalMapper軟件轉(zhuǎn)換為Shapefile文件。

2.2解譯標(biāo)志區(qū)別于其他植被覆蓋較茂密的區(qū)域，黃土高原地區(qū)植被稀少，地表光禿，通過(guò)以下影像特征可以較容易識(shí)別出滑坡。(1)圈椅狀滑坡后壁滑坡后壁是滑坡解譯最直接的解譯標(biāo)志。海原地震滑坡發(fā)生已有90多年，雖然經(jīng)歷了長(zhǎng)期的水土侵蝕和人工改造，但由于海原地震觸發(fā)的滑坡后壁都很高陡，其圈椅狀特征仍然非常明顯，在影像上呈弧狀深色調(diào)，尤其在GoogleEarth三維視圖下，較容易識(shí)別出滑坡(圖3)。圈椅狀滑坡后壁是本次遙感解譯中最主要的解譯標(biāo)志。(2)影像紋理黃土斜坡在遙感影像上一般呈現(xiàn)與等高線平行的連續(xù)條狀紋理，滑坡位置條狀紋理會(huì)突然錯(cuò)位或者中止(圖4)，是識(shí)別黃土滑坡的重要標(biāo)志。(3)堰塞湖大量規(guī)模較大的海原地震滑坡堵斷河流形成堰塞湖，共有43處保留至今，主要集中分布在西吉縣境內(nèi)。在影像上堰塞湖呈深色調(diào)，容易識(shí)別，可以作為地震滑坡的輔助解譯標(biāo)志(圖5)。

2.3解譯結(jié)果利用上述解譯標(biāo)志，我們前期在研究區(qū)共解譯滑坡805處。2012年7－8月對(duì)其中473處滑坡進(jìn)行了野外驗(yàn)證，這473處全部被證明為滑坡。在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上，我們進(jìn)行了第二次補(bǔ)充解譯，最終確定滑坡為1000處，如圖6所示。滑坡總面積102.6×106m2，其中滑源區(qū)總面積45.2×106m2，堆積區(qū)總面積57.4×106m2。最小滑坡面積755m2，最大滑坡面積2.3×106m2，平均面積102.5×103m2(圖7)。從圖6可以看出，地震滑坡主要集中分布于兩個(gè)區(qū)，海原縣東南部和西吉縣西南部，其中后者分布滑坡最多，約有600處滑坡分布在該區(qū)域。此外，絕大多數(shù)滑坡都分布在發(fā)震斷裂的西南側(cè)，僅有14處滑坡分布在東北側(cè)。需要說(shuō)明的是，由于海原地震距離現(xiàn)在已經(jīng)有90年，大量地震觸發(fā)的中小型滑坡由于后期自然和人為改造已經(jīng)無(wú)法通過(guò)遙感解譯辨別出來(lái)，因此海原地震觸發(fā)的滑坡應(yīng)該要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于1000處，本研究解譯的1000處滑坡是規(guī)模較大或后期改造較小，滑坡形態(tài)保持較好的滑坡。

2.4黨家岔滑坡和地震堰塞湖位于西吉縣城大約30km的黨家岔滑坡(35°50''''3″N，105°27''''38″E)是海原地震觸發(fā)的大規(guī)模、低角度、高速、遠(yuǎn)程災(zāi)難性滑坡的最典型代表。該滑坡為黃土滑坡，滑體由同一山脊的兩部分組成，如圖8所示。滑坡先沿著溝谷快速運(yùn)移了約2km，直至溝口主河，再順主河向下游運(yùn)動(dòng)了約1.1km。滑坡壩堵塞主河，形成了一個(gè)長(zhǎng)約5km，寬約400m的堰塞湖，是海原地震觸發(fā)堰塞湖中保留至今規(guī)模最大的，滑坡體積約1500萬(wàn)m3。該滑坡滑源區(qū)原始坡度約20°，前后高差僅約170m，卻總共運(yùn)動(dòng)了約3100m，其視摩擦角僅0.05，表現(xiàn)出了非常大的運(yùn)動(dòng)性。ZhangDX等［23］通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和大量環(huán)剪試驗(yàn)認(rèn)為主要是由于地震過(guò)程中黃土液化和孔隙水壓力導(dǎo)致該滑坡具有大的運(yùn)動(dòng)性。

3地震滑坡分布規(guī)律

地震滑坡的分布主要受到地震參數(shù)、地質(zhì)構(gòu)造背景和地形地貌等因素的影響和控制。本文擬從震中距離、地震烈度、發(fā)震斷層距離、高程、坡高、坡度和坡向等參數(shù)來(lái)分析海原地震滑坡的分布規(guī)律。統(tǒng)計(jì)分析利用ARCGIS9.3的Spatiala-nalysis功能完成，分別將滑坡滑源區(qū)多邊形與對(duì)應(yīng)參數(shù)進(jìn)行疊加，統(tǒng)計(jì)滑源區(qū)面積在各參數(shù)內(nèi)的百分比。

3.1震中距離與地震滑坡分布不同的研究人員確定的海原地震的震中位置差別較大，本文以蘭州地震研究所確定的海原縣干鹽池(36°39″N，105°17″E)為震中位置(見(jiàn)圖6)。利用ARCGIS9.3軟件，以5km為間隔統(tǒng)計(jì)地震滑坡的分布情況，結(jié)果如圖9所示。地震滑坡距離震中最大距離約140km。與大部分地震滑坡不一樣，海原地震滑坡并不是距離震中越近滑坡就越多，大部分(67%)的滑坡分布于距離震中80～100km范圍，這說(shuō)明海原地震滑坡主要不受震中距離控制。

3.2地震烈度與地震滑坡分布海原地震震中位置地震烈度達(dá)到Ⅻ度，本研究解譯滑坡分布范圍為Ⅸ～Ⅻ度范圍。統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，滑坡分布密度隨地震烈度遞減，47.4%的滑坡位于Ⅸ度區(qū)，35.0%的滑坡位于Ⅹ度區(qū)，10.3%的滑坡位于Ⅺ度區(qū)，而Ⅻ度區(qū)內(nèi)滑坡最少，占總滑坡的7.3%(圖10)。可見(jiàn)Ⅸ、Ⅹ度區(qū)內(nèi)的滑坡要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于Ⅺ和Ⅻ度區(qū)，而且Ⅺ和Ⅻ度區(qū)內(nèi)滑坡總體上較小，這可能主要由于Ⅺ和Ⅻ度區(qū)主要為六盤(pán)山脈(見(jiàn)圖6)，黃土厚度較小或?yàn)榛鶐r出露。

3.3斷層距離與地震滑坡分布發(fā)震斷層矢量化于1:50萬(wàn)地質(zhì)圖，并根據(jù)遙感影像特征進(jìn)行了局部修改，如圖6所示。以5km為間隔對(duì)地震滑坡與發(fā)震斷裂的關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖11所示。地震滑坡具有兩個(gè)集中分布區(qū)，即0～5km(22.0%)和40～70km(66.8%)范圍，分布對(duì)應(yīng)海原縣和西吉縣集中分布區(qū)，其中40～70km范圍內(nèi)地震滑坡最多。兩集中分布區(qū)之間為六盤(pán)山脈，可見(jiàn)地震滑坡還主要受到地層巖性和地形地貌等因素的影響。

3.4高程與地震滑坡分布高程數(shù)據(jù)來(lái)源于ASTERG-DEM，ASTERG-DEM單元格大小為30m，高程標(biāo)準(zhǔn)差為7～14m。整個(gè)研究區(qū)高程范圍為1245～2992m，而地震滑坡的滑源區(qū)分布范圍為1407～2423m，且集中分布于1800～2200m高程范圍(90.3%)。

3.5斜坡高度與地震滑坡分布斜坡高度由ASTERG-DEM數(shù)據(jù)利用ArcGIS軟件計(jì)算得來(lái)，即斜坡坡底至坡頂?shù)母叱滩睢Ｕ麄€(gè)研究區(qū)斜坡高度范圍為0～496m，而地震滑坡滑源區(qū)斜坡高度范圍為0～224m，且集中分布于15～100m坡高范圍(74.0%)。

3.6坡度與地震滑坡分布斜坡坡度也由ASTERG-DEM數(shù)據(jù)利用ArcGIS軟件計(jì)算得來(lái)。整個(gè)研究區(qū)地形坡度都較小，91.6%的范圍斜坡坡度都小于20°，而地震滑坡滑源區(qū)的坡度范圍為0°～41°，且集中分布于5°～20°坡高范圍(87.9%)。

3.7坡向與地震滑坡滑向分布關(guān)系整個(gè)斜坡坡向由ASTERG-DEM數(shù)據(jù)計(jì)算得來(lái)，整個(gè)研究區(qū)斜坡坡向分布比較均勻，而地震滑坡滑向是ArcGIS軟件里逐個(gè)量取得來(lái)，二者分布關(guān)系見(jiàn)圖15。可見(jiàn)地震滑坡的優(yōu)勢(shì)滑向?yàn)?0°～80°和260°～330°。結(jié)合滑坡的整體分布位置，即大部分滑坡分布于震中東南方向和發(fā)震斷裂的西南方向(圖15)，則地震滑坡的滑向主要是朝向震中和發(fā)震斷裂方向，這正好與汶川地震觸發(fā)滑坡的規(guī)律相反。

4討論

上述滑坡分布統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，海原地震滑坡的空間分布主要受高程、坡高、坡度、坡向等地形地貌因素的控制，而與距震中距離、距發(fā)震斷層距離、地震烈度等地震本身因素相關(guān)性較小。海原地震滑坡的空間分布規(guī)律與汶川地震滑坡相差較大，汶川地震滑坡主要受發(fā)震斷層的控制，可能主要是由于兩地震發(fā)震斷裂性質(zhì)和觸發(fā)滑坡類(lèi)型不同的緣故。汶川地震發(fā)震斷層為逆沖走滑型，而海原地震發(fā)震斷裂主要為左旋走滑型。汶川地震滑坡主要為巖質(zhì)滑坡，而海原地震觸發(fā)滑坡主要為黃土滑坡。陳永明等［30］認(rèn)為黃土厚度對(duì)黃土地震滑坡有重要影響，滑坡厚度越大，黃土滑坡的規(guī)模也就越大，西吉縣境內(nèi)滑坡的集中分布，也可能是由于該處黃土厚度較其它地方厚的緣故。前述研究表明，海原地震滑坡普遍發(fā)生在坡度較緩的斜坡上且運(yùn)動(dòng)距離較遠(yuǎn)。許多研究人員都試圖對(duì)其機(jī)制進(jìn)行解釋。袁麗霞［22］對(duì)西吉縣境內(nèi)的滑坡進(jìn)行了調(diào)查和室內(nèi)試驗(yàn)研究，認(rèn)為由于非飽和黃土中大量孔隙的存在，地震中地下水位迅速上升，導(dǎo)致孔隙水壓力陡增，在地震作用下，黃土瞬間液化導(dǎo)致低角度高速遠(yuǎn)程滑坡的發(fā)生。在遙感解譯中，我們發(fā)現(xiàn)位于固原縣西北約14km的石碑塬滑坡黃土液化的特征最為明顯(圖16)。該滑坡原始坡度非常緩，只有2°～5°，其滑動(dòng)距離則達(dá)1500m。圖16顯示滑坡表面呈排列整齊的波浪狀，液化流動(dòng)特征非常明顯，是黃土液化的重要證據(jù)。

5結(jié)論

利用Googleearth遙感影像對(duì)海原地震Ⅸ度以上烈度區(qū)進(jìn)行了滑坡解譯，共識(shí)別滑坡1000處，堰塞湖43處。實(shí)踐證明，Googleearth是一種快速有效的歷史地震滑坡編錄工具。海原地震滑坡主要集中分布在西吉縣西南和海原縣東南部?jī)蓚€(gè)集中分布區(qū)，其中西吉縣集中分布區(qū)滑坡最多。統(tǒng)計(jì)分析表明，海原地震滑坡主要受高程、坡高、坡度、坡向等地形地貌參數(shù)的控制，受震中距離、地震烈度和發(fā)震斷層距離等影響較小。大量低角度高速遠(yuǎn)程滑坡的存在主要是由于黃土液化的作用。

作者：李為樂(lè)黃潤(rùn)秋裴向軍張曉超張遠(yuǎn)明單位：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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室四川省華地建設(shè)工程有限責(zé)任公司