活動(dòng)斷層分段性對(duì)地震滑坡的影響
——以龍門(mén)山地區(qū)為例

呂瀾清

（成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 四川成都 610059）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

龍門(mén)山造山帶位于青藏高原和四川盆地之間，長(zhǎng)約500km，寬約30km，呈NE-SW向。北東與大巴山?jīng)_斷帶相交，南西與康滇地軸相接，由一系列走向NE、傾向NW的逆沖斷裂及其所夾的逆沖巖片構(gòu)成［3-4］。具有前展式發(fā)育模式。在走向上，大致以北川-安州和臥龍-懷遠(yuǎn)一線為界，分為北段、中段和南段；在傾向上，自NW向SE依次發(fā)育茂汶斷裂、北川斷裂和彭灌斷裂3條主干斷裂，發(fā)育典型的疊瓦狀構(gòu)造和飛來(lái)峰構(gòu)造等兩種構(gòu)造樣式，表現(xiàn)為前展式的逆沖推覆構(gòu)造帶，具有強(qiáng)烈的逆沖—走滑作用。在龍門(mén)山及前緣地區(qū)活動(dòng)斷層發(fā)育，具有明顯的地震風(fēng)險(xiǎn)性。在地形地貌方面，龍門(mén)山構(gòu)造帶為青藏高原東緣陡變帶，在40km±10km的范圍內(nèi)地形的變化范圍為500m～5000m。

2 龍門(mén)山活動(dòng)斷層分段

以北川-安縣、臥龍-懷遠(yuǎn)為界，將龍門(mén)山構(gòu)造帶劃分為3段（即北段、中段和南段）。映秀-北川斷裂是龍門(mén)山斷裂帶中活動(dòng)特征最為明顯的一條斷裂。晚第四紀(jì)以來(lái)，映秀-北川斷裂的中段發(fā)生過(guò)多次大規(guī)模地震活動(dòng)，震級(jí)均處于7.0級(jí)以上；在南段，出現(xiàn)過(guò)數(shù)次地震活動(dòng)，震級(jí)均處于6.5級(jí)以上［5］；而在北段，基本不具備活動(dòng)特征。

故晚第四紀(jì)以來(lái)，映秀-北川段斷裂表現(xiàn)出明顯的分段活動(dòng)特征。中段的活動(dòng)最明顯，南段次之，北段則基本不具備活動(dòng)特征［6］。并且，根據(jù)歷史地震資料的記錄也證明了映秀—北川斷裂帶的北段構(gòu)造活動(dòng)性弱于中、南段。

3 大型特大型滑坡分布及形成機(jī)制

從圖1可看出汶川地震大型滑坡的分布集中于5個(gè)區(qū)段：A.映秀段，B.小魚(yú)洞段，C.紅白-茶坪段，D.北川段，E.東河口段。A、B、C、D、E等大型滑坡集中區(qū)均處于映秀—北川斷裂帶的局部錯(cuò)列、轉(zhuǎn)折及末端部位，這些部位稱為“鎖固段”［7］。地震發(fā)生時(shí)，斷層整體錯(cuò)動(dòng)而產(chǎn)生破裂并釋放巨大的能量，形成局部次級(jí)地震源，為5個(gè)鎖固段提供了巨大的地震場(chǎng)地加速度。因此以上5個(gè)部位會(huì)成為大型滑坡的集中區(qū)。

圖1 汶川地震誘發(fā)大型滑坡平面分布圖

3.1 大光包滑坡

3.1.1 地震動(dòng)

滑坡區(qū)水平EW、SN和垂直UD三個(gè)方向上的地震場(chǎng)地加速度峰值（PGA）分別高達(dá)0.623g、-0.824g和-0.803g，處于高值水平，見(jiàn)圖2。從圖3可看出，區(qū)內(nèi)地震峰值加速度比值（SN/UD）小于1.2。表現(xiàn)出大光包滑坡區(qū)內(nèi)具有強(qiáng)烈的水平地震加速度，也具有幾乎同樣大小的垂向地震加速度［8］。地震發(fā)生后，地震波從滑坡南西向傳來(lái)，形成強(qiáng)烈的水平和垂向地震動(dòng)。上覆山體強(qiáng)烈的垂向震動(dòng)作用致使山體內(nèi)部層間錯(cuò)動(dòng)帶遭受強(qiáng)烈擠壓、拉張和剪切作用力，造成巖體振沖碎裂。

3.1.2 地質(zhì)構(gòu)造

滑坡位于龍門(mén)山前陸推覆體的大水閘推覆體中，表現(xiàn)為脆性推覆體，在推覆過(guò)程中還產(chǎn)生了諸多的褶皺斷裂。巖體發(fā)育兩組結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)狀分別為：N40°W/NE/80°～85°和N55°～60°E/SE/60°。

3.1.3 地形地貌

大光包滑坡區(qū)原始地形西高東低，在高程2700m～3047m大光包表現(xiàn)為突兀的山峰，坡度55°～60°?；聟^(qū)原始地形溝谷切割強(qiáng)烈，受黃洞子溝、背面?zhèn)葲_溝和門(mén)檻石溝的深切，呈多面臨空。在高程1500m～1700m，為紅洞子溝深切溝谷，坡度50°～55°。如此地形條件有利于地形放大效應(yīng)的影響。

3.2 東河口滑坡

3.2.1 地震動(dòng)

圖2 垂直向地震加速度等值線圖（UD）

圖3 地震加速度比值等值線圖（SN/UD）

約有300個(gè)臺(tái)站記錄了5.12汶川大地震的PGA值，但東河口地區(qū)并無(wú)臺(tái)站。最近的臺(tái)站位于江油地區(qū)，坐標(biāo)為(31.8°N，104.7°E)。該臺(tái)站所獲得的水平EW、SN和垂直UD三個(gè)方向上的PGA監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分別為：0.51g、0.45g、0.19g。受到地形放大效應(yīng)的影響，斜坡頂部的PGA值必定大于所獲取的檢測(cè)值(可能超過(guò)3倍)［9］。與此同時(shí)，受到上盤(pán)效應(yīng)的影響，東河口地區(qū)的真實(shí)PGA值勢(shì)必會(huì)更大。據(jù)前人的研究結(jié)果：在上盤(pán)區(qū)域，垂直和水平PGA值比率(aV/aH)大于2/3，在下盤(pán)區(qū)域，該比值則小于2/3。因此我們可以利用這個(gè)比率值來(lái)估計(jì)東河口地區(qū)的PGA值。所以，對(duì)斜坡上部的PGA值進(jìn)行估算可獲得大致范圍：EW：1.02g～1.53g，SN：0.9g～1.35g，UD：0.92g～1.35g。以上的估算值證明該地區(qū)確實(shí)存在較大的水平和垂直地震動(dòng)加速度，足以引發(fā)滑坡體的拋射。

3.2.2 地質(zhì)構(gòu)造

滑坡區(qū)位于映秀-北川斷裂帶上，該斷裂發(fā)育數(shù)條次級(jí)斷裂，整體呈疊瓦狀構(gòu)造?；轮苓厰鄬印Ⅰ薨櫚l(fā)育，石坎斷層、康壩橫斷層、東河口-大院向斜皆在其周邊，石坎斷層更是作為東河口滑坡的右邊界出露于滑坡后緣。石坎斷層為該斷裂帶中的一條逆沖斷層，并兼具右旋走滑的性質(zhì)。地震作用加劇了斷層的活動(dòng)，斷層錯(cuò)動(dòng)的慣性力是觸發(fā)東河口滑坡的一個(gè)重要因素。

3.2.3 地形地貌

滑坡區(qū)屬青川縣西南部山區(qū)，兼有中山、低山、丘陵等地貌特征，地形復(fù)雜。東河口滑坡前后緣高差700m左右，坡下毗鄰青竹江流域，河谷下切作用明顯，陡峭的地形地勢(shì)為滑坡的發(fā)生埋下隱患?；滤谏襟w龐大，邊坡陡峻，平均斜坡坡度35°～40°，局部陡峭地段可達(dá)80°左右。地形的突變是滑體拋射而出的重要條件，坡度多變也是形成如此巨型滑坡的地形地貌基礎(chǔ)。

3.3 唐家山滑坡

3.3.1 地震動(dòng)

唐家山滑坡區(qū)在位于虎牙斷裂、岷江斷裂和龍門(mén)山斷裂帶所圍限的塊體南部，并處在龍門(mén)山中央斷裂和后山斷裂之間。距龍門(mén)山中央斷裂直線距離約為2.3km，基本靠近發(fā)震斷裂位置。汶川地震期間，該地臺(tái)站所獲得的地震場(chǎng)地加速度峰值（PGA）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)高達(dá)1.39g，其坐標(biāo)為（31.900°N104.300°E），處于高值水平。地震發(fā)生后，地震波從滑坡南西向傳來(lái)，形成強(qiáng)烈的水平和垂向地震動(dòng)，致使唐家山順層基巖邊坡高速下滑。

3.3.2 地質(zhì)構(gòu)造

在滑體前緣，滑體地層剖面中出露多層層間剪切帶。這些層間剪切帶沿滑動(dòng)方向有明顯的剪切變形。層間剪切帶物理力學(xué)特性較差，是滑坡發(fā)生滑動(dòng)的軟弱層。另外唐家山滑坡主滑方向與斷層走向幾乎垂直，并位于背面坡。以上的宏觀構(gòu)造關(guān)系是造成唐家山滑坡的重要因素。

3.3.3 地形地貌

唐家山原地形坡度約在35°±5°，表現(xiàn)為獨(dú)立的山脊，坡腳高程約為665m，坡頂高程約為1500m，相對(duì)高差為835m，滑坡體的重力勢(shì)能較大。并且唐家山斜坡三面臨空，為滑坡的發(fā)生提供了有利的地形地貌［10］。除此之外還有人為因素，修建省道公路時(shí)，施工人員挖過(guò)唐家山坡腳，致使坡體在受到強(qiáng)烈外力作用時(shí)極易失穩(wěn)。以上條件也是形成唐家山滑坡的重要因素之一。

3.4 文家溝滑坡

3.4.1 地震動(dòng)

據(jù)USGS發(fā)布的數(shù)據(jù)資料可知，滑坡區(qū)的地震烈度大于X度。文家溝滑坡區(qū)位于極震區(qū)，場(chǎng)地峰值加速度（PGA）在發(fā)震后1.0s內(nèi)立刻高達(dá)180%g。強(qiáng)烈的場(chǎng)地峰值加速度（PGA）致使山體內(nèi)部層間錯(cuò)動(dòng)帶遭受強(qiáng)烈擠壓、拉張和剪切作用力，造成巖體振沖碎裂。

3.4.2 地質(zhì)構(gòu)造

滑坡區(qū)地質(zhì)構(gòu)造作用強(qiáng)烈，斷裂發(fā)育，褶皺保存不完整，方向多變，陡緩并存。此外，研究區(qū)內(nèi)巖層多陡傾，節(jié)理裂隙發(fā)育，為滑坡的形成與發(fā)展提供了巨大的可能。

3.4.3 地形地貌

文家溝滑坡在地貌上屬構(gòu)造侵蝕中切割陡峻低—中山地貌、斜坡沖溝地形?；聟^(qū)內(nèi)海拔最高點(diǎn)是位于九頂山的頂子崖，海拔2402m；最低點(diǎn)是溝口的綿遠(yuǎn)河河面，海拔約883m。研究區(qū)內(nèi)地形最高點(diǎn)與最低夷平面的相對(duì)高差為1519m?；虑?，滑坡區(qū)溝谷切割深度為30m～50m，局部更深，坡度為35°～55°。此等地形條件是形成大型滑坡的基礎(chǔ)。

3.5 五里坡滑坡

3.5.1 地震動(dòng)

五里坡滑坡地處龍門(mén)山構(gòu)造帶上，距映秀—北川斷裂、二王廟斷裂不足20km，且該處構(gòu)造活動(dòng)較頻繁且強(qiáng)烈。汶川地震期間，該地臺(tái)站所獲得的地震場(chǎng)地加速度峰值（PGA）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)高達(dá)1.51g，其坐標(biāo)為（31.020°N103.630°E），處于高值水平。地震發(fā)生后，強(qiáng)烈的水平和垂向地震動(dòng)導(dǎo)致五里坡滑坡后緣拉陷槽內(nèi)產(chǎn)生平行于后緣陡壁的地震裂縫，加之后期地震的重復(fù)拉-剪作用，導(dǎo)致坡體逐步開(kāi)裂變形和破壞，使得巖體結(jié)構(gòu)不斷松動(dòng)，降低了原坡體的穩(wěn)定性。

3.5.2 地質(zhì)構(gòu)造

五里坡滑坡位于二王廟斷層SE側(cè)，所處斜坡為一單斜構(gòu)造山體。受構(gòu)造活動(dòng)作用，該區(qū)域容易產(chǎn)生近東西向和近南北向的構(gòu)造裂隙，兩組裂隙呈近正交的結(jié)構(gòu)面。且該區(qū)域斜坡山脊走向近東西向，形成斜坡過(guò)程中的卸荷作用有利于近東西走向的構(gòu)造裂隙貫通。

3.5.3 地形地貌

五里坡滑坡地處青城山后山，屬侵蝕構(gòu)造低山—丘陵地貌。該區(qū)域山脈走向總體為NE-SW向展布，山頂平緩，起伏不大，滑源區(qū)受NE-SW向和E-W向節(jié)理裂隙控制，其北西側(cè)、南東側(cè)和北東側(cè)三面臨空，為坡體失穩(wěn)提供了臨空條件，同時(shí)滑源區(qū)前緣和中部發(fā)育有兩條近平行陡壁，造成坡腳處應(yīng)力集中，坡形總體較陡。

4 結(jié)論

（1）上述5個(gè)典型滑坡均處于映秀—北川斷裂帶的錯(cuò)列、轉(zhuǎn)折和末端等部位，由于該部位應(yīng)力集中，能量釋放時(shí)形成5個(gè)次級(jí)震源，為5個(gè)鎖固段提供了巨大的地震場(chǎng)地加速度，即地震場(chǎng)地加速度處于0.6g～1.8g之間，使得山體內(nèi)部層間錯(cuò)動(dòng)帶持續(xù)處于剪切、拉張狀態(tài)，引發(fā)滑坡的形成。

（2）上述5個(gè)典型滑坡屬于構(gòu)造侵蝕中切割陡峻低—中山地貌、斜坡沖溝地形，滑坡區(qū)坡頂與坡腳的相對(duì)高差（700m～1500m）和溝谷切割深度（數(shù)十米）較大，在震前地形總體坡度較陡，均處于35°～60°，局部可達(dá)80°，且多面臨空，如此陡峭的地形地勢(shì)為滑坡的發(fā)生埋下隱患［3］。

（3）滑坡區(qū)位于映秀—北川斷裂帶上，受強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)作用，該斷裂發(fā)育數(shù)條次級(jí)斷裂，整體呈疊瓦狀構(gòu)造。褶皺保存不完整，多為推覆體內(nèi)部的次級(jí)褶皺，方向多變，陡緩并存。并且?guī)r層多陡傾，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，為滑坡的形成與發(fā)展提供巨大的可能性。