四川省汶川大地震災(zāi)害成因及次生災(zāi)害初探

宋洪偉，夏 凡，劉繼朝

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所，河北 石家莊050061;2石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河北 石家莊050031)

地震是指地殼的天然震動(dòng)，同臺(tái)風(fēng)、暴雨、洪水、雷電等一樣，是一種自然現(xiàn)象。在所有的自然災(zāi)害中，地震最為危險(xiǎn)。它在短短幾秒鐘內(nèi)突然降臨，令人難有機(jī)會(huì)逃生。除了生命的傷亡，它所造成的損害也要花上許多年才能恢復(fù)[1]。

全球每年發(fā)生地震約500萬次，其中能被人感覺到的地震有5萬多次，能造成破壞性的5級(jí)以上的地震約1000次，而7級(jí)以上有可能造成巨大災(zāi)害的地震約十幾次。

中國地震活動(dòng)頻度高、強(qiáng)度大、震源淺，分布廣，是一個(gè)震災(zāi)嚴(yán)重的國家。20世紀(jì)以來，中國共發(fā)生6級(jí)以上地震近800次，遍布除貴州、浙江兩省和香港特別行政區(qū)以外所有的省、自治區(qū)、直轄市;死于地震的人數(shù)達(dá)55萬之多，占全球地震死亡人數(shù)的53%?？梢姷卣馂?zāi)害確系中國地質(zhì)災(zāi)害的“群害之首”[2－4]。

1 汶川地震概況

1.1 地震基本參數(shù)

北京時(shí)間2008年5月12日14時(shí)28分，四川阿壩藏族羌族自治州境內(nèi)的汶川縣(31°N，103.4°E)發(fā)生了里氏8.0級(jí)大地震，除了吉林、黑龍江和新疆地區(qū)外，全國都有震感。據(jù)有關(guān)專家估計(jì)，震中烈度為10°左右，深度為12～19 km，為淺源地震。

據(jù)中國地震局報(bào)告，截至2008年5月21日12時(shí)，共監(jiān)測(cè)到4級(jí)以上余震162次，其中5級(jí)以上26次，6級(jí)以上4次。

1.2 震區(qū)附近地震記載

根據(jù)1999年9月中國地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司預(yù)報(bào)管理處整編的《中國強(qiáng)地震目錄》，四川地區(qū)共有18次7級(jí)以上地震，其中1800年以來發(fā)生過8次7級(jí)以上地震。1973在四川的爐霍發(fā)生了7.9級(jí)地震，之后三年發(fā)生了四川松潘—平武7.2級(jí)地震[5－6]。

1.2.1 1973年四川爐霍7.9級(jí)地震

1973年2月6 日，在四川省甘孜藏族自治州境內(nèi)的爐霍縣發(fā)生了7.9級(jí)地震，甘孜、道孚、色達(dá)、新龍、壤塘等縣受到不同程度的破壞[7]。

地震區(qū)位于青藏高原東南部的鮮水河中游。區(qū)內(nèi)層狀地貌發(fā)育。這次地震發(fā)生在川西印支期的甘孜－阿壩褶皺帶內(nèi)的爐霍－道孚斷裂帶上。斷裂帶呈北50°西方向展布，沿?cái)嗔褞в兄?、基性巖侵入，具有深斷裂特征。斷裂帶上新構(gòu)造活動(dòng)十分顯著，沿此斷裂帶歷史上曾發(fā)生過多次強(qiáng)震。

地震形成的地裂縫帶呈北50°～60°西方向沿鮮水河谷、以斜列式或鋸齒狀斷續(xù)展布。在地震區(qū)內(nèi)，由于山體巖性軟弱破碎，在較陡的公路邊坡出現(xiàn)不同規(guī)模的崩塌和滑坡，對(duì)公路交通造成了嚴(yán)重的影響。

震區(qū)房屋建筑以木結(jié)構(gòu)為主，倒塌十分嚴(yán)重。建筑在基巖上的房屋一般破壞較輕，而建筑在高河漫灘及一級(jí)階地上的房屋，由于土質(zhì)疏松，地下水位較高，破壞較重。

1.2.2 1976年四川北部?jī)纱?.2級(jí)地震

1976年8月16 日和23日，在四川省北部松潘、平武之間相繼發(fā)生了兩次7.2級(jí)的強(qiáng)烈地震，使松潘、平武、南坪、文縣等縣遭到破壞[8]。

松潘、平武地區(qū)處于龍門山北東向構(gòu)造帶、西秦嶺東西向構(gòu)造帶和岷山南北向構(gòu)造帶的匯合部位，構(gòu)造比較復(fù)雜。這次地震發(fā)生在岷山南北向構(gòu)造帶的虎牙斷裂帶上?；⒀罃嗔褞Э傮w走向近南北，長(zhǎng)約40 km。該斷裂帶形成較早，有多期活動(dòng)。

震區(qū)由于地處高山峽谷之中，地表崩塌嚴(yán)重，地裂縫一般不太發(fā)育，僅在8月16日7.2級(jí)地震震區(qū)的元寶山見橫切山脊、開口寬大的近東西向張裂縫。

本區(qū)絕大多數(shù)是質(zhì)量較好的穿斗木架結(jié)構(gòu)房屋，抗震性能良好，故破壞較輕。但是由于震區(qū)處于強(qiáng)烈上升的剝蝕區(qū)，巖石破碎、風(fēng)化嚴(yán)重，加之震后連續(xù)暴雨、崩塌、泥石流等災(zāi)害嚴(yán)重，使得交通阻塞，河流壅塞，房屋被破砸壞或沖垮，大量農(nóng)田被毀壞。

1.3 受災(zāi)概況

據(jù)民政部報(bào)告，截至2008年5月24日12時(shí)，四川汶川8級(jí)地震已造成60560人遇難，352290人受傷，累計(jì)失蹤26221人。

據(jù)交通運(yùn)輸部報(bào)告，截至24日12時(shí)，汶川地震已造成四川、甘肅、陜西、重慶、云南、湖北等省市受損高速公路17條，國省干線133條，農(nóng)村公路4470條，損毀公路里程31140.46 km，橋梁4657座，隧道84座，涵洞2459道，損失金額達(dá)509.08億元。

據(jù)電監(jiān)會(huì)報(bào)告，截至2008年5月24日12時(shí)，四川北川縣尚未恢復(fù)供電，原部分恢復(fù)供電的紅原因余震再次停電。茂縣、臥龍等已部分恢復(fù)供電。

據(jù)水利部報(bào)告，截至2008年5月24日12時(shí)，四川的9個(gè)縣市已發(fā)現(xiàn)34處堰塞湖。其中水量在300萬m3以上的大型堰塞湖8處，100萬m3至300萬m3的中型堰塞湖11處，100萬m3以下的小型堰塞湖15處。

這次地震破壞性之大，影響范圍之廣，在國內(nèi)實(shí)數(shù)罕見。

2 地震形成條件及誘發(fā)因素

2.1 震區(qū)地質(zhì)條件

2.1.1 自然地理

汶川縣位于四川盆地西北部，居阿壩藏族自治州東南部，總?cè)丝?2005年)106119人，南距省會(huì)成都159 km，北至州府馬爾康246 km。岷江穿過汶川縣境東部地區(qū)，長(zhǎng)達(dá)88 km?？h城威州鎮(zhèn)位于雜谷腦河與岷江交匯地為全縣經(jīng)濟(jì)文化中心?？h域東西寬84 km，南北長(zhǎng)105 km，總面積4084 km2。東鄰彭縣、都江堰，南靠崇慶、大邑縣，西接寶興、小金縣，西北和東北分別與理縣、茂汶縣(現(xiàn)茂縣)相連，界于北緯30°45'37″～31°43'10″與東經(jīng) 102°51'46″～103°44'37″之間。汶川縣交通較為便利，形成了以縣城威州鎮(zhèn)為中心的交通網(wǎng)。

2.1.2 地形地貌

汶川縣以高中山地形為主，僅有沿田壩河谷分布一些平壩地貌。區(qū)內(nèi)最低處漩口鎮(zhèn)海拔780m，最高點(diǎn)四姑娘山海拔6 250m，相對(duì)高差1>汶川余米，山地發(fā)育，相對(duì)高差大，地形坡度大，地形臨空面發(fā)育，溝谷縱橫，切割強(qiáng)烈，支溝縱坡降大。

2.1.3 地質(zhì)構(gòu)造

四川地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多樣，它跨中國三大構(gòu)造域:西部是特提斯－喜馬拉雅構(gòu)造域，東部屬濱太平洋構(gòu)造域，北部為古亞洲構(gòu)造域。四川境內(nèi)東、西部構(gòu)造分帶明顯，大致以北川－汶川－康定－小金河為界，該界以東為揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)(臺(tái)區(qū))，以西是松潘－甘孜褶皺系和三江褶皺系(槽區(qū))。

2.2 發(fā)震條件分析

2.2.1 區(qū)域構(gòu)造背景

四川省位于印度板塊和歐亞板塊兩個(gè)大陸板塊的交界處附近，特別容易發(fā)生地震。目前印度板塊在以每年50 mm的速度向北推移，這種快速運(yùn)動(dòng)意味著在大陸板塊的邊緣部位積聚了較大的能量，進(jìn)而引發(fā)能量的劇烈釋放，也就是地震。

從區(qū)域上說，四川地塊巖石圈根極其穩(wěn)定(深約200 km)，自晚侏羅紀(jì)以來深深地扎根于地球的深部，猶如“地軸”和磐石，堅(jiān)強(qiáng)地抵抗著青藏高原的向東擠壓，迫使向東流動(dòng)的地殼物質(zhì)沿高原東緣推積，并向四川地塊超覆，形成寬大的南北向擠壓構(gòu)造帶(東經(jīng)105°～110°)，成為中國、乃至全球最活躍的地震帶，即中國中部南北向地震帶。龍門山斷裂帶是這個(gè)帶中最東緣的逆沖斷層帶。

2.2.2 龍門山斷裂帶特征

龍門山構(gòu)造帶主要有三條斷裂帶組成:從西向東分別為汶川—茂縣斷裂、北川－映秀斷裂和安縣—灌縣斷裂，這三條斷裂新生代以來的活動(dòng)特征均表現(xiàn)出由南西向北東斜向逆沖，并伴隨右旋滑動(dòng)分量。

3.3 發(fā)震原因初探

根據(jù)這次地震震源資料推斷，汶川強(qiáng)震的發(fā)震構(gòu)造是龍門山構(gòu)造帶中央斷裂帶，也稱北川—映秀斷裂，該斷裂在北西西—南東東向擠壓應(yīng)力作用下，發(fā)生逆沖運(yùn)動(dòng)，屬于逆沖型地震。地震破裂滑動(dòng)面向西傾，傾角約60°。發(fā)震斷裂上盤由西向東有逆沖和右旋走滑活動(dòng)分量，形成能量釋放。

根據(jù)主震和余震分布情況，初步推斷這次大地震屬于單向破裂地震，由南西向北東遷移。破裂方向主體受北東向龍門山構(gòu)造帶控制。

四川盆地是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的地塊。從歷史記錄來看，盡管龍門山主體沒有發(fā)生過大地震，但它北邊的松潘在20世紀(jì)初曾經(jīng)發(fā)生過強(qiáng)震，以前長(zhǎng)時(shí)間地震釋放的能量，幾乎都被同在四川的鮮水河斷層消耗掉。因此，雖然龍門山地區(qū)看上去構(gòu)造活動(dòng)性不強(qiáng)，但是可能是處在應(yīng)力的蓄積過程中，蓄積到了一定程度，地殼就會(huì)破裂，從而發(fā)生地震。這次“復(fù)活”的龍門斷層破裂面，從震中汶川縣往北北東方向以每秒3 km速度裂向廣元，約用時(shí)100 s裂完，震區(qū)范圍長(zhǎng)240 km、寬30 km，尤以破裂至北川縣時(shí)錯(cuò)動(dòng)最為顯著[9]。

地震發(fā)生地北川－映秀斷裂帶以東的四川地塊相對(duì)堅(jiān)硬，地震波傳播的能力比較強(qiáng)，因此可以傳播很遠(yuǎn)而能量卻沒有明顯衰減。

從歷史經(jīng)驗(yàn)性上看，以前四川地區(qū)7級(jí)以上強(qiáng)震發(fā)生之前幾年，周圍都有一個(gè)接近8級(jí)左右的大震發(fā)生，根據(jù)這種現(xiàn)象，然后往前推，昆侖山2001年11月發(fā)生了8.1級(jí)地震，如果這種規(guī)律延續(xù)的話，幾年之后四川地區(qū)就會(huì)發(fā)生這種地震。汶川地震發(fā)生表明青藏高原的擠壓應(yīng)力集中區(qū)由北部轉(zhuǎn)向東部，沿龍門山北川－映秀斷裂帶北東方向約300 km長(zhǎng)的地帶釋放。

4 地震造成的次生災(zāi)害

不僅地震本身將引起各種災(zāi)害，還將誘發(fā)各種次生災(zāi)害。如山體滑坡、泥石流、火災(zāi)、毒氣泄漏、砂土液化、河流與水庫決堤等。當(dāng)傷亡人員尸體不能及時(shí)清理或污穢物污染了飲用水時(shí)，還有可能導(dǎo)致傳染病的暴發(fā)。在有些地震中，次生災(zāi)害造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失可能超過地震帶來的直接破壞。

4.1 山體滑坡與泥石流

震后大雨致使多處地區(qū)的山體發(fā)生大面積的滑坡，崩塌的山石不但掩埋了道路，也造成了嚴(yán)重的傷亡。5月18日，德陽市紅白鎮(zhèn)通往三江村的道路完全被山體滑坡所摧毀;在24 km2中，發(fā)現(xiàn)崩塌、滑坡、泥石流上百處，沒有受到地質(zhì)災(zāi)害影響的面積只占20%。汶川等災(zāi)區(qū)所在的高山峽谷區(qū)，如果遇到強(qiáng)降雨本就容易發(fā)生滑坡、泥石流現(xiàn)象，更不用說遭遇如此劇烈的地震震動(dòng)。

4.2 環(huán)境污染

汶川大地震后，造成什邡市的化工廠倒塌，大量液氨泄漏，造成環(huán)境污染。

4.3 堰塞湖

次生災(zāi)害還不僅僅是滑坡、泥石流。由于山體崩塌、滑坡或泥石流堵斷河流，就會(huì)形成堰塞湖，而后又因湖水漫溢、堤壩潰決，給下游造成洪水災(zāi)害，在綿竹市最偏僻的小木嶺伐木場(chǎng)，就是因山體滑坡堵塞河道形成懸河，對(duì)外交通完全阻斷[10]。

汶川大地震使什邡市紅白鎮(zhèn)山體大面積滑坡，數(shù)萬方的土石從山上滑落到低洼深溝，改變了原有的自然形態(tài)，阻塞了河道，使原有河道分隔，形成了多處堰塞“懸湖”。其中，位于松林村六組的懸湖，近2 km長(zhǎng)，最深處約30m。在馬槽灘塌方區(qū)，由于多處榻方，也形成了數(shù)個(gè)懸湖。

近來，離北川縣城1.6 km的唐家山境內(nèi)就已經(jīng)出現(xiàn)一個(gè)堰塞湖，水面面積達(dá)3.2 km2，蓄水量已達(dá)7100萬m3。近期水位每天上漲約2.9m，成為目前災(zāi)區(qū)內(nèi)最大的一個(gè)堰塞湖。而如此大的水量對(duì)堰塞湖滑坡體的壓力越來越大。這些堰塞湖對(duì)災(zāi)區(qū)群眾以及救災(zāi)工作人員的安全形成了一定的威脅。

4.4 耕地受損

地質(zhì)災(zāi)害影響所到之處，村鎮(zhèn)被埋、江湖被堵、道路被斷，同時(shí)還損毀12個(gè)重災(zāi)縣市上百萬畝耕地，其中，北川、汶川山區(qū)損毀耕地50%以上，其他10個(gè)縣市耕地?fù)p毀率多在10%～20%。

5 防震減災(zāi)對(duì)策

鑒于地震為源于地殼運(yùn)動(dòng)的自然災(zāi)害，其瞬間迸發(fā)的能量如此巨大，依據(jù)當(dāng)前的科學(xué)水平和技術(shù)能力，想壓抑地震的發(fā)生或通過抗御不讓地震災(zāi)害出現(xiàn)是不可能的。能夠達(dá)到并且應(yīng)該努力的目標(biāo)是最大限度地減輕地震災(zāi)害，所能做的多為:“避”、“防”、“預(yù)”、和“救”四方面工作[11－14]。

(1)“避”，即遠(yuǎn)離強(qiáng)震區(qū)，特別是避開潛在的發(fā)震斷裂。既然地震的發(fā)生是不可抗拒的，那么最好的辦法是遠(yuǎn)離地震區(qū)，避免遭災(zāi)。根據(jù)歷史地震活動(dòng)時(shí)空分布特征和活斷層等地震地質(zhì)研究，避開可能發(fā)生強(qiáng)震的地區(qū)。

(2)“防”，即把各種建筑物、構(gòu)筑物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)或抗震加固，即使遭遇地震也不會(huì)被破壞或者不致倒塌。地震對(duì)于空曠地區(qū)造成的影響相對(duì)較小，然而在地震中遭到堅(jiān)硬建筑物的襲擊卻會(huì)造成災(zāi)難性的后果。諸多大地震顯示，造成傷亡的不是地震，而是建筑物的坍塌。此次地震房屋倒塌多為農(nóng)村地區(qū)，而離震中距離較近成都市卻沒有較大的傷亡和影響，可以看出這跟比較規(guī)范的大中型城市預(yù)防有關(guān)系。

(3)“預(yù)”，即地震預(yù)報(bào)。準(zhǔn)確的地震預(yù)報(bào)，可以讓在沒有足夠抗震能力的建筑物內(nèi)工作和生活的人們臨時(shí)躲到空曠的地方或抗震能力足夠強(qiáng)的建筑物里，以保障安全。但地震預(yù)報(bào)至今還是世界科學(xué)難題，還需要長(zhǎng)期努力探索，才能真正突破。

(4)“救”，即發(fā)生強(qiáng)震后及時(shí)的搶險(xiǎn)救災(zāi)。顯然，這是遭遇強(qiáng)震襲擊減少人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失的最后一道關(guān)口。為了做好這一點(diǎn)，必須有應(yīng)急預(yù)案和準(zhǔn)備。

6 結(jié)語

(1)汶川地震的發(fā)震原因?yàn)辇堥T山構(gòu)造帶中央北川—映秀斷裂帶在北西西—南東東向擠壓應(yīng)力作用下，發(fā)生逆沖運(yùn)動(dòng)，后右旋走滑，釋放能量。地震造成滑坡泥石流、堰塞湖等地質(zhì)災(zāi)害，給人們的生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失，也給地質(zhì)災(zāi)害防治部門敲響了警鐘。

(2)據(jù)現(xiàn)行地震目錄，1748年2月23日汶川一帶發(fā)生過5.5級(jí)地震(震中位置為北緯31.1度，東經(jīng)103.5度)，與此次地震震中位置幾乎相同，龍門山斷裂帶有近260年的空白運(yùn)動(dòng)。1994年第3期《四川地震》上曾發(fā)表了一篇名為《龍門山斷裂帶茂汶—汶川段的長(zhǎng)期強(qiáng)震潛勢(shì)》的文章。文中指出龍門山斷裂段在未來10年(1995－2005)發(fā)震概率較低，在未來50年內(nèi)發(fā)震的條件概率和累計(jì)概率為0.29和0.45，以接近中等危險(xiǎn)程度，未來100年內(nèi)屬高危險(xiǎn)程度。

(3)處于極震區(qū)的龍門山斷裂帶，本來處于地震高發(fā)帶，這方面的設(shè)防準(zhǔn)備是不可缺少的，對(duì)于這次巨大地震，顯然準(zhǔn)備是不充分的。此次地震帶來的巨大損失為我們敲響了警鐘，地質(zhì)災(zāi)害在什么時(shí)候都是提到頭等大事上的事情，不能因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間沒有出現(xiàn)情況而放松警惕。

[1]潘懋，李鐵鋒.地質(zhì)災(zāi)害學(xué)[M].北京:北京大學(xué)出版社.2002.14～361.

[2]馬宗晉.中國自然災(zāi)害和減災(zāi)對(duì)策(之三)——我國的地震災(zāi)害及其應(yīng)對(duì)[J].防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報(bào).2007(3):1～5.

[3]陸仲家，黃培華.地震地質(zhì)學(xué)簡(jiǎn)明教程[M].北京:地震出版社.1991.

[4]國土資源部地質(zhì)環(huán)境司.國土資源部宣傳教育中心.中國地質(zhì)災(zāi)害與防治[M].北京:地質(zhì)出版社.2003.141～671.

[5]國家地震局西南烈度隊(duì).川滇強(qiáng)震區(qū)地震地質(zhì)調(diào)查匯編[M].北京:地震出版社.1979.

[6]程思，易加強(qiáng).四川省汶川縣地質(zhì)災(zāi)害的成因及防治對(duì)策[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù).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]何冬曉，謝世友，孫在斌，鄧曉軍.2005年8月5日云南省會(huì)澤——四川省會(huì)東5.3級(jí)地震四川震區(qū)地震宏觀烈度考察[J].四川地質(zhì)學(xué)報(bào).2007(27):31～36.

[9]白蘭香，聞學(xué)澤.龍門山斷裂帶茂汶——汶川段的長(zhǎng)期強(qiáng)震潛勢(shì)[J].四川地震.1994(3):51～58.

[10]胡先明，鐘國平.四川省天然地震的次生水災(zāi)害[J].四川地震.2007(3):28～32.

[11]韓渭賓.地震災(zāi)害基本特點(diǎn)及防震減災(zāi)對(duì)策的幾點(diǎn)思考[J].四川地震.2004(3):1～5.

[12]中國災(zāi)害防御協(xié)會(huì).北京減災(zāi)協(xié)會(huì)編.中國減災(zāi)與新世紀(jì)發(fā)展戰(zhàn)略[M].北京:氣象出版社.1999.

[13]張梁，張業(yè)成等.地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情評(píng)估理論與實(shí)踐[M].北京:地質(zhì)出版社.1998.120～281.

[14]蔣承菘.中國地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)狀與防治工作[J].中國地質(zhì).2000(4):3～51.