地震次生地質(zhì)災(zāi)害淺析

陸松林

引言

我國地處歐亞大陸東南部，位于環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶之間，受太平洋板塊、印度洋板塊和菲律賓板塊的擠壓作用，我國地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地震斷裂帶十分發(fā)育，地震活動的范圍廣、強(qiáng)度大、頻率高。在全球大陸地區(qū)的大地震中，約有?至?發(fā)生在我國。我國的地震活動范圍十分廣泛，除浙江、貴州兩省外，其他各省、自治區(qū)、直轄市，都發(fā)生過6級以上強(qiáng)震，其中18個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）發(fā)生過7級以上大震，約占全國省（自治區(qū)、直轄市）的60%。

地震次生地質(zhì)災(zāi)害是指由地震活動誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，主要有崩塌、滑坡、泥石流和不穩(wěn)定斜坡等。其中不穩(wěn)定斜坡作為潛在的災(zāi)害隱患點，在一定的條件下將轉(zhuǎn)化為前述三種災(zāi)害。

強(qiáng)烈地震不僅會使以前存在的一些滑坡、崩塌、泥石流隱患點發(fā)生災(zāi)害，而且在地震力的作用下，會產(chǎn)生大量新的地質(zhì)災(zāi)害隱患點，這些地質(zhì)災(zāi)害具有種類多、危害大、分布廣、治理難的特點。如2008年汶川8.0級大地震，僅四川省內(nèi)由地震引發(fā)的對人民生命財產(chǎn)安全構(gòu)成直接威脅的地質(zhì)災(zāi)害隱患點就達(dá)18000多處。據(jù)統(tǒng)計，此次地震共造成50000余處滑坡，導(dǎo)致20000余人死亡，占到整個地震死亡人數(shù)的25%。其中規(guī)模大于1000萬立方米的滑坡有數(shù)十處，掩埋上百人的滑坡達(dá)十余處，僅北川縣城王家?guī)r滑坡就掩埋了1600余人。地震次生地質(zhì)災(zāi)害直接威脅著人民生命財產(chǎn)安全，制約經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。因此，我們需要重視對地震次生地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生機(jī)理的研究并提出有針對性的應(yīng)對措施，以最大限度地減少這類災(zāi)害造成的損失。

次生災(zāi)害的類型

（一）崩塌和滑坡

1.崩塌和滑坡概述

崩塌是較陡斜坡上的巖土體在重力作用下突然脫離母體崩落、滾動、堆積在坡腳（或溝谷）的地質(zhì)現(xiàn)象。滑坡是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定的軟弱面或者軟弱帶，整體或者分散地順坡向下滑動的自然現(xiàn)象。

崩塌和滑坡造成的災(zāi)害是毀滅性的，尤其是滑坡掩埋城鎮(zhèn)村莊，在突如其來的情況下，根本無法及時使用大型機(jī)械挖掘，一般難以施救，或者根本無法施救。如2008年汶川地震造成龍門山山區(qū)大面積滑坡和崩塌（圖1），連續(xù)數(shù)十天，滑坡3627處、崩塌2383處、泥石流837處、不穩(wěn)定斜坡1694處，直接威脅80萬名群眾的生命財產(chǎn)安全（杜瑋，2009）。地震時造成死亡30人以上的有17處（表1）。

山區(qū)公路滑坡和崩塌滾石毀壞公路橋梁，還砸中不計其數(shù)的汽車和行人。此外，地震造成崩塌巖土或滑坡體墜入江河，會堵塞河流，形成堰塞湖，存在潰壩危及下游地區(qū)和蓄水淹沒上游地區(qū)的水災(zāi)隱患。如1933年8月25日四川茂縣發(fā)生7.5級地震，在岷江干流形成3個堰塞體，支流形成9個堰塞體，最高者達(dá)160米。隨著上游來水量增多和水位升高，干流堰塞湖合并成巨大的峽谷湖泊。堰塞壩在45天后潰決，洪水沖毀沿江下游250千米范圍內(nèi)的房屋和設(shè)施，導(dǎo)致2500人死亡。2008年5月28日，位于唐家山堰塞湖上游地區(qū)的北川縣禹里鄉(xiāng)水位持續(xù)上漲，越來越多的房屋、道路、農(nóng)田被淹（圖2）。

表1 汶川地震災(zāi)難性滑坡、崩塌一覽表

圖1 北川縣陳家壩鄉(xiāng)大型滑坡掩埋村莊

圖2 唐家山堰塞湖

2.地震對崩塌和滑坡的影響分析

崩塌、滑坡、泥石流屬于斜坡地質(zhì)災(zāi)害，而斜坡破壞的形式主要為崩塌和滑坡，崩塌實際上是滑坡的一種特殊情況。地震是引發(fā)崩塌、滑坡以及不穩(wěn)定斜坡的重要因素。下面從斜坡穩(wěn)定性的角度分析地震對崩塌和滑坡的影響。

（1）從力平衡的角度

山區(qū)地形陡峻，松散碎屑物質(zhì)豐富，生態(tài)環(huán)境脆弱，許多山區(qū)本來就具備形成地質(zhì)災(zāi)害的條件。在地震前，大部分斜坡在自身重力作用下處于相對穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。地震發(fā)生時，特別是強(qiáng)烈地震發(fā)生時，地震波在巖土體中傳播，引起地面運動，使斜坡發(fā)生振動，相當(dāng)于給斜坡附加了一個振動荷載。這個荷載削弱了重力對斜坡的穩(wěn)定作用，加劇了斜坡巖土體開裂和下滑的趨勢，使穩(wěn)定的巖土體變得不穩(wěn)定，原本不穩(wěn)定或處于極限平衡狀態(tài)的巖土體則有可能出現(xiàn)崩塌和滑坡。同時強(qiáng)烈地震及其后續(xù)的余震還會造成大量潛在的地質(zhì)災(zāi)害隱患點，這些不穩(wěn)定斜坡隱蔽性很強(qiáng)，防范難度很大。

（2）從地震波傳播破壞的角度

地震波按傳播方式可分為縱波和橫波，地震發(fā)生時，縱波傳播速度比橫波快，縱波先到達(dá)，使地面發(fā)生上下振動，山體先是因縱波上下振動而松散破裂。接下來，傳播速度慢的橫波到達(dá)，使得已經(jīng)松散破裂的山體前后左右搖動。這樣一來，山體的穩(wěn)定性就會受到破壞，要重新調(diào)整應(yīng)力平衡狀態(tài)。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到極限時，山體失去平衡，就會發(fā)生崩塌和滑坡現(xiàn)象。

（二）泥石流

1.泥石流概述

泥石流是指山地在地震力或重力作用下暴發(fā)的飽含大量水、泥、砂、石塊的洪流。泥石流的破壞極大。如2010年8月8日凌晨，舟曲縣城北側(cè)三眼峪、羅家峪流域突降暴雨，零時左右兩溝同時暴發(fā)特大規(guī)模的山洪泥石流。災(zāi)害造成數(shù)千畝良田被毀、縣城的月圓村和椿場村兩村全部被沖毀，三眼村、北門村、羅家峪村、瓦場村部分被毀，城區(qū)20多棟樓房被沖毀，泥石流還造成650余米自龍江河道堵塞，回水使舟曲縣城城區(qū)三分之一被淹，縣城交通、電力、通信中斷。這次特大泥石流災(zāi)害給舟曲縣城人民生命財產(chǎn)造成了巨大損失，截至2010年9月7日，舟曲特大泥石流災(zāi)害中遇難1557人，失蹤284人，累計門診治療2315人。

2.泥石流的形成條件

泥石流形成必須同時具備三個基本條件，一是地形條件。高山深溝、陡峻地勢、坡降大的溝河流域有利于水和物質(zhì)匯集和泥石流流動；泥石流形成區(qū)多為三面環(huán)山、瓢狀或漏斗狀地貌；形成區(qū)周圍山高坡陡、巖石破碎、植被差等利于水和碎屑物質(zhì)集中的。流通區(qū)的地形具有能夠使泥石流急瀉而下的深狹谷、大陡降谷床特征；堆積區(qū)一般為能使碎屑物堆積的開闊山前平原和河谷階地地形。二是地質(zhì)條件。地質(zhì)條件為泥石流活動提供動能優(yōu)勢。泥石流強(qiáng)烈活動的山區(qū)，都是地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖石風(fēng)化破碎、有大量的疏松土石堆積物、新構(gòu)造運動活躍、地震頻發(fā)的地段。這種地段既能為泥石流活動準(zhǔn)備了豐富的固體物質(zhì)來源，又因地形高差對比大，具有強(qiáng)大的動能優(yōu)勢。三是氣象水文條件。泥石流形成必須有強(qiáng)烈的地表徑流，為爆發(fā)泥石流提供動力條件。水既是泥石流的組成部分，又是搬運泥石流物質(zhì)的基本動力，沒有大量的流水，泥石流就不可能形成。

3.地震對泥石流的影響分析

一方面，地震導(dǎo)致巖土體松動，觸發(fā)崩塌、滑坡等，震后河流溝道出現(xiàn)一些新的滑坡堆積體，為泥石流提供充足的松散固體物質(zhì)，一旦遇到強(qiáng)降雨，就會擴(kuò)大泥石流的規(guī)模，加大泥石流災(zāi)害的危害性。另一方面，地震加大了發(fā)生泥石流的可能性。在地震力的作用下，一些被振松的山體處于臨界狀態(tài)，即欲崩欲滑狀態(tài)，汛期到來，雨水強(qiáng)烈的侵蝕沖刷過程中，隨時可能崩塌滑移運動。此外，松散巖土體停留于河床、抬高水位， 堵塞河道、侵占行洪通道，遇到極端天氣過程也極易釀成災(zāi)害。

（1）從地震類型角度

“震群型”地震的特點是地震能量不是一次釋放完，而是分多次釋放，這樣一來，第一次地震使地表產(chǎn)生破壞，然后第二次地震，第三次地震，振動不斷，產(chǎn)生的破壞大，形成的泥石流在規(guī)模上要大得多。所以，震級相近的情況下，“震群型”地震比“主震－余震型”地震誘發(fā)的泥石流規(guī)模要大。

（2）從地震釋放能量大小的角度

地震震級越大，釋放的能量越大。地震泥石流的發(fā)生概率與地震震級有明顯的相關(guān)性，一般認(rèn)為，5級左右的地震可以誘發(fā)泥石流，5級地震誘發(fā)泥石流區(qū)域可達(dá)100多平方千米，8級以上的地震，誘發(fā)的泥石流的區(qū)域可達(dá)幾萬平方千米。在相同條件下，地震震級越大，誘發(fā)泥石流的面積也越大。另外，根據(jù)近年來多次強(qiáng)震調(diào)查及統(tǒng)計，滑坡和泥石流多發(fā)生在地震烈度Ⅶ度和Ⅶ度以上的地區(qū)，僅在特殊情況下，Ⅵ度地區(qū)才可能發(fā)生滑坡和泥石流。

（3）從時間尺度的角度

一般泥石流的形成要經(jīng)歷較長時間的發(fā)育過程，具有階段性，周期性。地震的發(fā)生會打破這種階段性和周期性。一方面，地震力會破壞斜坡體的平衡，使得穩(wěn)定的斜坡體接近極限平衡或處于極限平衡狀態(tài)，此時，一旦遭遇雨水沖刷，泥石流可能瞬間爆發(fā)。另一方面，地震誘發(fā)潛在的崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害隱患，在短期內(nèi)難以消除，其產(chǎn)生的影響將持續(xù)，甚至長達(dá)10年左右。

次生地質(zhì)災(zāi)害實例

2008年汶川8.0級特大地震，不僅造成慘重的人員傷亡，而且直接引發(fā)了大量的崩塌、滑坡、泥石流、碎屑流等地質(zhì)災(zāi)害，這些地質(zhì)災(zāi)害沿主發(fā)震斷裂帶和河流、溝谷成帶狀分布，規(guī)模之大、數(shù)量之多、密度之高、類型之復(fù)雜、造成損失之重，舉世罕見，是改變山河面貌的主要因素。其中，安州區(qū)大光包-紅洞子溝滑坡是典型的地震引發(fā)的潰滑型山體滑坡。

大光包-紅洞子溝巨型滑坡是汶川地震觸發(fā)的最大規(guī)?；拢▓D3），其體積達(dá)7.42×109立方米，堰塞壩高達(dá)690米，共產(chǎn)生堆積土石方11.5億立方米，是我國已知的最大規(guī)模地震滑坡和最高的滑坡堰壩。據(jù)地質(zhì)專家估算，大光包垮塌體量多達(dá)10平方千米，是世界第二，亞洲最大的崩塌山體。

據(jù)目擊者稱，地震時山體從開始強(qiáng)烈搖動到轟然而下，時間不到1分鐘，本來晴朗的天空立刻變暗。濃密的粉塵漂浮在滑坡區(qū)上空，粉塵夾著細(xì)砂擋住了人們視線，3小時后視距仍不足5m。躲在巨石后僥幸逃過劫難的目擊者發(fā)現(xiàn)深達(dá)500m以上(據(jù)他本人估計)的河壩已被巨大的碎石塊填為平地。所幸大光包滑坡遠(yuǎn)離人口集中的村鎮(zhèn)，僅造成38人死亡和一座年產(chǎn)值近2000萬元的磷礦和一家伐木廠被摧毀。

圖3 大光包-紅洞子溝滑坡航片圖（引自：黃潤秋，2008）

如此大體量的滑坡，其形成過程是什么樣的呢？能否為未來減輕此類災(zāi)害提供經(jīng)驗？研究人員通過一系列調(diào)查研究工作，從科學(xué)研究的角度找出了滑坡的原因，還原了滑坡形成的整個過程。從滑坡的形成原因上講，滑坡位于發(fā)震斷層上盤，距發(fā)震斷裂 —— 映秀 — 北川斷裂不足7千米，距離震中很近，強(qiáng)烈地震是導(dǎo)致滑坡產(chǎn)生的根本因素。其次大光包震前為三面切割的孤立型山脊，相對高差達(dá)1500m，這種孤立型山脊會對地震有顯著的放大作用，使得山包上部的振動遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地面振動，同時山體巖層分層明顯，這兩項是滑坡產(chǎn)生的基礎(chǔ)。

研究表明如此大規(guī)?；率钦鸷笠淮涡酝瓿傻模纬蛇^程經(jīng)歷了坡體震裂、松弛和解體、高速潰滑、震動堆積、二次拋射和碎屑流堆積幾個階段。地震作用下山體被拉裂，失穩(wěn)的坡體在地震力和重力作用下高速下滑， 形成了沿主滑方向長4.2千米， 寬2.2千米，最大厚度690米的堆積體。下滑過程中，失穩(wěn)坡體與下游山體之間相碰撞，形成破碎巖體，進(jìn)而形成巖石碎屑高速流動并削切沿途地表，甚至越過下游山脊， 沿溝谷形成了長1千米的碎屑流堆積區(qū)?；逻^程中激起的塵屑物質(zhì)降落覆蓋在堆積體表層，形成平均厚度20～30厘米，局部厚度達(dá)2米的碎屑土層。這從另一個側(cè)面反映了該滑坡規(guī)模之大、速度之快， 動力過程之強(qiáng)烈， 也印證了幸存者所描述的地震當(dāng)時“塵埃物質(zhì)彌漫在整個天空、天頓時黑暗下來， 數(shù)日難以散盡”的情景。

根據(jù)研究人員的觀測，滑坡拉裂邊界上，直至震后4個月，仍時有崩塌產(chǎn)生，崩塌的平均間隔時間為20～30分鐘。夜靜時分陡崖傳來的垮塌聲甚至比雷聲還響。這說明巖體在強(qiáng)震過程中， 已經(jīng)被強(qiáng)烈震動松弛，形成震裂山體。

根據(jù)對山頂區(qū)域的現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)， 大光包滑坡的主體在2700～2800米高程以下;該高程以上， 至原大光包山頂(3047米)， 這部分坡體在主滑體失穩(wěn)后， 又被再次拋射出去。拋射后， 大光包被“削”低約150米。另外在相對平緩的堆積體上有一個明顯突起的“飛來峰”?！帮w來峰”巖性為大光包頂上的泥灰?guī)r， 其上生長著大光包頂上特有的灌木—— “盤香子”及工人搭建的帳篷?？梢酝茢?，這個“飛來峰”是在主滑體發(fā)生后， 由大光包頂山體拋射而來，水平拋射距離約2100m， 垂直落距近1500m。由于拋射過程中無任何碰撞事件發(fā)生， 拋射體幾乎保持了原狀。大光包山頂部位的拋射體和滑坡堆積上的飛來峰反映了地震滑坡與暴雨等觸發(fā)滑坡的一個不同點。即地震滑坡啟動時會受到一個強(qiáng)大的地震力作用，該地震力使滑坡體產(chǎn)生一個很大的瞬間速度甚至臨空拋射，這就使得地震滑坡多為高速遠(yuǎn)程滑坡，其危害性、破壞性比一般滑坡更大。

專家指出汶川8.0級特大地震地震力使得大光包區(qū)域巖體結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，形成大量松散碎屑物質(zhì)，山體抗變形能力變?nèi)?，生態(tài)環(huán)境脆弱，整個坡體要重新調(diào)整應(yīng)力平衡狀態(tài)、達(dá)到堅固穩(wěn)定的狀態(tài)需要漫長的時間，這個過程隱蔽性強(qiáng)，存在潛在的崩塌滑坡威脅，因此，大光包—紅洞子溝在今后一段時期（斜坡達(dá)到堅固穩(wěn)定狀態(tài)前）存在發(fā)生崩塌滑坡的可能性，特別是在遭遇未來地震、強(qiáng)降雨作用時，發(fā)生崩塌滑坡的可能性很大，要加強(qiáng)防范。

地震次生地質(zhì)災(zāi)害的防治

云南省是我國地震最多、震災(zāi)最重的省份之一。在近幾年遭遇強(qiáng)震且地震烈度Ⅶ度及Ⅶ度以上地區(qū)，大部分的斜坡巖土體結(jié)構(gòu)松散，容易發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流等災(zāi)害。在云南省國土資源廳發(fā)布的《2018年云南省地質(zhì)災(zāi)害防治方案》中將2014年發(fā)生地震的魯?shù)闉?zāi)區(qū)、盈江災(zāi)區(qū)、景谷災(zāi)區(qū)，2013年發(fā)生地震的迪慶災(zāi)區(qū)、洱源災(zāi)區(qū)，2012年發(fā)生地震的彝良災(zāi)區(qū)列為地質(zhì)災(zāi)害重點防范區(qū)域。對地震次生地質(zhì)災(zāi)害防治，現(xiàn)提出如下建議。

（一）政府高度重視

要從講政治，對人民生命財產(chǎn)安全負(fù)責(zé)的高度，從組織保障、經(jīng)費保障、編制防治規(guī)劃、技術(shù)保障、人力保障等方面扎實做好地震次生地質(zhì)災(zāi)害的防治工作。要建立政府主要領(lǐng)導(dǎo)負(fù)總責(zé)、分管領(lǐng)導(dǎo)具體抓的防災(zāi)機(jī)制，層層簽訂責(zé)任書，把防災(zāi)減災(zāi)納入干部考核和工作目標(biāo)考核。

（二）加強(qiáng)監(jiān)測預(yù)警

建立監(jiān)測預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)，適時掌握滑坡、崩塌和泥石流的活動跡象，特別是汛期要加強(qiáng)監(jiān)測力度，對易發(fā)多發(fā)地段要24小時巡查，發(fā)現(xiàn)異常及時進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警預(yù)報，出現(xiàn)災(zāi)情及時組織群眾轉(zhuǎn)移到安全地方，避免和減輕災(zāi)害損失。要對未來發(fā)震時崩塌、滑坡、泥石流的規(guī)模、大小進(jìn)行預(yù)測，制定綜合防災(zāi)減災(zāi)措施。

（三）強(qiáng)化地質(zhì)災(zāi)害隱患排查

地震發(fā)生后，要及時開展地質(zhì)災(zāi)害隱患排查調(diào)查工作，針對排查出的安全隱患，及時采取治理措施，比如擋墻，抗滑樁，錨桿，支撐工程，排水，減荷反壓，護(hù)坡、改善巖土性質(zhì)等措施，使之不再繼續(xù)向破壞的方向發(fā)展。對受地質(zhì)災(zāi)害隱患點威脅的群眾，要動員搬遷躲避到安全地段，確保人民群眾生命財產(chǎn)安全。

（四）工程建設(shè)選址要避開不穩(wěn)定地段

工程、城鎮(zhèn)、村莊、鐵路、公路、橋梁、工礦等規(guī)劃建設(shè)時，要盡可能選在開闊的盆地和平原上，盡量避開崩塌、滑坡、泥石流易發(fā)區(qū)、危險區(qū)和隱患點，選擇穩(wěn)定或安全的地段進(jìn)行建設(shè)。確實不能避開的，必須采取安全防治措施。

（五）加強(qiáng)水土保護(hù)，植樹種草，恢復(fù)植被

保護(hù)植被可有效地防止滑坡和泥石流的發(fā)生，還可以改善生態(tài)自然環(huán)境。要嚴(yán)格水土、植被監(jiān)督檢查。大力種樹種草，通過封山育林，退耕還林，退草還林，固結(jié)土壤，保持水土，減少土壤、松散堆積物裸露，降低崩塌、滑坡、泥石流發(fā)生的概率和規(guī)模。

（六）普及地質(zhì)災(zāi)害知識，加強(qiáng)應(yīng)急演練，提高防災(zāi)減災(zāi)能力

只有充分認(rèn)識了解，才能有效識別和防范。地質(zhì)災(zāi)害防治亦是如此。我們必須加強(qiáng)地震、滑坡、崩塌、泥石流等知識的宣傳普及和演練，提高人民群眾的防災(zāi)減災(zāi)意識和能力?？赏ㄟ^發(fā)放宣傳冊、防災(zāi)避災(zāi)知識問答、電視、網(wǎng)絡(luò)、廣播等形式開展地質(zhì)災(zāi)害科普知識的宣傳和學(xué)習(xí)。同時，加大地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急演練力度。

結(jié)束語

地震次生地質(zhì)災(zāi)害給人民的生命和財產(chǎn)安全帶來巨大威脅，對地震次生地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行研究及防治，是一項需要投入技術(shù)、人力、財力、物力的系統(tǒng)工程。天災(zāi)不可避免，但我們可以盡最大努力將災(zāi)害帶來的損失降低到最小程度。易發(fā)地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域，特別是地震危險性高的區(qū)域，要強(qiáng)化組織保障、科學(xué)研究、監(jiān)測預(yù)警、治理搬遷、水土保持、群測群防等各個環(huán)節(jié)，統(tǒng)籌考慮、協(xié)調(diào)配合，綜合運用防災(zāi)減災(zāi)手段，形成合力，高位推動，最大限度減少地震次生地質(zhì)災(zāi)害損失，保障人民群眾生命財產(chǎn)安全。