鐵永波，唐川

(1.成都地質礦產研究所，四川成都610081;2.成都理工大學地質災害防治與地質環(huán)境保護國家重點實驗室，四川成都610059)

一次強烈的地震不僅可以直接觸發(fā)泥石流，而且由于地震引起的大量巖體松動，也會產生許多崩滑體，為泥石流的孕育提供了豐富的物質來源，從而使地震后相當長時期內泥石流都很活躍[1]。從我國泥石流災害的空間分布特征上看，泥石流主要集中分布在一些大斷裂、深大斷裂發(fā)育的強震區(qū)河流溝谷兩側，這些地區(qū)的泥石流具有密度最大、活動最頻繁、危害最嚴重等特征[2]。

汶川8.0級地震發(fā)生后，震區(qū)內因地震誘發(fā)大量的滑坡和崩塌，大量的松散固體物質堆積在溝道兩側山坡或溝道內，為泥石流的孕育提供了必要條件。2008年9月24日，僅距汶川大地震后的短短4個多月，極震區(qū)北川縣境內普降暴雨，引發(fā)了大范圍泥石流災害，造成40余人死亡或失蹤，數千畝良田及房屋被沖毀和淤埋，其中北川老縣城幾乎全部被泥石流所淤埋，致使縣城多處地震遺址被破壞，造成了不可估量的損失。這次震區(qū)暴發(fā)的泥石流災害表明，汶川地震震區(qū)泥石流已進入一個新的活躍期，震區(qū)內泥石流的活動將會更加頻繁[3－4]。因此，研究汶川震區(qū)泥石流災害的發(fā)育與地震的對應關系特征對泥石流災害的防治及風險控制有著重要的意義。

1 研究區(qū)概況

四川省綿陽市北川縣屬于典型的山區(qū)，境內山高坡陡，地勢狹窄，地質環(huán)境及生態(tài)環(huán)境脆弱，為泥石流災害的發(fā)育提供了良好的條件，是典型的泥石流易發(fā)區(qū)。區(qū)內出露的分布地層有寒武系、志留系、泥盆系、石炭系及新生界第四系松散堆積層。巖石類型包括寒武系的砂巖、砂頁巖、泥質灰?guī)r;志留系的板巖、千枚巖、灰?guī)r;泥盆系和石炭系的碳酸巖鹽;第四系松散堆積層廣泛分布于河流兩側和山前溝口地帶的階地和洪積扇上。區(qū)內地質構造以北東走向為主，受構造走向控制，巖層走向亦以北東走向為主。研究區(qū)位于亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，屬四川區(qū)域著名的鹿頭山暴雨區(qū)，雨量充沛，年均降雨量1 399.1 mm，年最大降雨量2 340 mm，日最大降雨量101 mm，小時最大降雨量42 mm。區(qū)內降雨主要集中在6－9月，占全年降雨量83%，空間分布不均，年均降雨量具有從東南向北西逐漸變小的規(guī)律。據震區(qū)次生地質災害排查結果顯示，汶川大地震后，震區(qū)內發(fā)育有大量的滑坡、崩塌及不穩(wěn)定斜坡等不良地質體形成的大量松散固體物質，這些固體物質堆積在坡面或溝道內，為泥石流的孕育和發(fā)生提供了有利的條件，一旦遭遇暴雨，就容易引發(fā)泥石流。

2 汶川地震與泥石流發(fā)育的響應特征

2.1 泥石流發(fā)育數量與斷層上下盤的對應關系

斷裂帶活動的上下盤與泥石流的發(fā)育有著密切的關系，許多大斷裂帶和深大斷裂帶附近發(fā)育的河流或溝谷兩側往往是泥石流集中分布區(qū)[2]。雖然目前沒有較系統(tǒng)的研究成果專門論述泥石流的分布特征與斷裂帶上下盤的關系，但這種現象在汶川地震后表現得尤為明顯。從斷裂帶的運動特征上分析，北川縣境內的汶川—映秀斷裂是鮮水河斷裂帶的中央斷裂，受其影響，上盤地表破壞強烈，使得滑坡、崩塌等不良地質體較為發(fā)育，并成為泥石流的主要物源，這就必然導致相應區(qū)域內的泥石流也較為發(fā)育。根據前期的研究，北川縣境內緊靠映秀—北川斷層西北端的泥石流溝在空間上呈“帶狀”展布，且泥石流溝沿湔江等河流兩岸分布密度也較高，反映出斷層和水系對泥石流空間分布特征的控制性[5]。為直觀地了解北川—映秀斷裂帶上下盤與暴雨泥石流的發(fā)育特征，將兩者在圖上進行疊加分析。從圖1中可以看出，在斷裂帶的兩側，泥石流的發(fā)育數量和密度也呈顯著的差異，主要體現在泥石流溝集中發(fā)育在北川—映秀斷裂帶的上盤:在72條泥石流溝中，有65條泥石流溝發(fā)育在上盤，占總數的90%;有4條泥石流溝發(fā)育在下盤，占總數的5.6%，剩下的3條泥石流溝流域跨過上下盤(圖1)。

圖1 汶川地震烈度與北川縣泥石流發(fā)育數量關系圖

2.2 泥石流密度與地震烈度的對應關系

泥石流的發(fā)育密度與發(fā)震時不同的地震烈度區(qū)有著很好的對應關系，并與某具體的地震序列或某一次強震的時空相關，主要分布在烈度≥Ⅶ度的地區(qū)，這也是泥石流分布密度的突變轉折烈度區(qū)[1，6]。根據1976年四川松潘—平武地震烈度與泥石流的耦合關系圖可看出，隨地震烈度增大，地震泥石流發(fā)生的條數增多，密度急劇增加，并在烈度Ⅷ～Ⅸ度之間形成地震泥石流密度分布的突變轉折區(qū)，可稱為地震泥石流突增耦合烈度區(qū)[6](圖2)。

圖2 松潘—平武地震烈度與泥石流分布關系圖[6]

根據余斌等的研究，汶川地震后岷江上游地震烈度在Ⅶ以下的泥石流溝發(fā)育較少，從Ⅷ度區(qū)開始，泥石流的發(fā)育數量增多，Ⅹ度及以上地區(qū)影響顯著增加[7]。為驗證北川縣境內暴雨泥石流的分布是否與地震烈度也呈現這樣的特征，論文將72條泥石流溝與汶川地震的烈度進行了統(tǒng)計分析，結果顯示，在地震烈度為Ⅹ度以上的地區(qū)，泥石流溝的發(fā)育數量急劇增加，說明在汶川震區(qū)內地震烈度為Ⅹ以上的地區(qū)泥石流較為發(fā)育，這與其它學者的研究基本一致[8－9](圖3)。

圖3 汶川地震震級與北川縣泥石流發(fā)育密度對應關系圖

根據地震烈度與泥石流發(fā)育數量的比例統(tǒng)計結果可以看出，離地震斷裂帶越遠，泥石流的發(fā)育密度具有明顯減小的趨勢，這主要是因為地震烈度較大的地區(qū)，泥石流松散物源的匯集程度及匯集量相對較大，泥石流發(fā)育的密度就相對較大，反之則較小。此外，還可以看出，泥石流分布數量最多的是在Ⅺ度區(qū)(37條)，其次為Ⅷ度區(qū)(15條)，兩個烈度區(qū)泥石流發(fā)育數量占總數的72%(表1)。

表1 北川縣泥石流發(fā)育密度與汶川地震烈度對應關系表

從表1可以看出，雖然泥石流溝的發(fā)育數量與地震烈度沒有明顯的函數關系，但泥石流的發(fā)育密度與地震烈度的對應關系較為明顯。但從泥石流發(fā)育的密度上看，Ⅺ度區(qū)泥石流密度最大，Ⅷ度區(qū)泥石流發(fā)育密度最小，泥石流發(fā)育密度隨著地震震級的增大而增加，兩者具有顯著的正相關關系(圖2)。

3 結論

四川省綿陽市北川縣位于汶川大地震發(fā)震的主斷裂區(qū)，地表破裂程度和范圍都較大，大量的滑坡、崩塌等不良地質體也隨之發(fā)育，為震區(qū)泥石流的孕育和發(fā)生提供了條件。通過對北川縣境內震后發(fā)生的72條暴雨泥石流溝和汶川地震的耦合關系分析，主要得到以下幾點結論。

(1)泥石流發(fā)育數量具有明顯的“上下盤效應”。從汶川地震后北川縣暴雨泥石流的發(fā)育數量和所處斷層上下盤的對應關系分析可以看出，泥石流主要集中發(fā)育在北川—映秀主斷裂帶的上盤(上升盤)，而下盤泥石流的發(fā)育數量顯著減小。這主要是因為龍門山斷裂帶為左旋逆沖斷層，斷層上盤的逆沖使得地表破裂程度強烈，致使滑坡、崩塌等不良地質體發(fā)育，為泥石流的發(fā)育提供了充足的物源條件，致使該區(qū)域內泥石流相對下盤較為發(fā)育。

(2)泥石流發(fā)育密度與地震烈度具有明顯的正對應關系。研究區(qū)內泥石流主要分布在地震烈度大于Ⅶ度的地區(qū)，且泥石流發(fā)育的密度與地震震級呈現出顯著的正相關性，即泥石流發(fā)育密度隨震級的增加而增大。泥石流發(fā)育密度與震級的正效應可以解釋為:離主斷裂越近，震級越大，地震發(fā)生時其地表的震動程度也就越強烈，這就直接導致坡表滑坡、崩塌等不良地質體的發(fā)育密度也相應增大，最終導致泥石流發(fā)育的密度也較大。雖然泥石流發(fā)育密度與震級烈度呈明顯的正比對應關系，但泥石流發(fā)育的數量與地震震級卻沒有明顯的函數關系，這可能與不同震級區(qū)的巖性特征有很大的關系。

(3)汶川震區(qū)內暴雨泥石流活動將會更頻繁。一次地震將使震區(qū)在未來很長一段時間內泥石流都較為活躍，如1847年日本信濃善光寺7.4級地震及1923年關中7.9級地震發(fā)生后，震區(qū)內暴雨泥石流持續(xù)強烈活動數年;1973年我國爐霍7.6級地震地震、1974年永善—大關7.1級地震、1976年的松潘—平武7.2級地震以及1996年的麗江7.0級地震，均導致災區(qū)在震后很長一段時間內泥石流災害異?；钴S[10]。從汶川地震后兩個雨季誘發(fā)的暴雨泥石流特征可以看出，震區(qū)已進入一個新的泥石流活躍期，在未來很長一段時間內，泥石流將成為震區(qū)的主要地質災害之一，有針對性地對震區(qū)泥石流開展風險評價及風險控制對災后重建及災區(qū)經濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

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