揭秘活動(dòng)斷裂帶的滑坡災(zāi)害形成機(jī)制與危害

發(fā)布時(shí)間：2020-12-21

作者：

郭長(zhǎng)寶袁浩倪嘉偉楊志華吳中康

　　活動(dòng)斷裂又稱活動(dòng)斷層，一般是指晚更新世（12.6萬(wàn)年）以來(lái)曾經(jīng)活動(dòng)過(guò)，或現(xiàn)今正在活動(dòng)，并且在將來(lái)一段時(shí)間仍有可能活動(dòng)的斷裂。活動(dòng)斷裂往往沿一個(gè)方向組成帶狀延伸發(fā)育，構(gòu)成活動(dòng)斷裂帶，大型活動(dòng)斷裂帶一般寬5千米~10千米，延伸幾百千米以上，世界上最長(zhǎng)的斷裂帶是東非大裂谷，它由板塊張裂形成，綿延近6000千米，長(zhǎng)度約為地球周長(zhǎng)的1/7，最大寬度可達(dá)幾十千米至二百千米，從衛(wèi)星照片上看猶如地球的一道巨大傷疤。活動(dòng)斷裂帶在我國(guó)也密集分布，如著名的龍門山斷裂帶、紅河斷裂帶、郯廬斷裂帶和鮮水河斷裂帶等。

　　活動(dòng)斷裂帶往往是不同板塊、不同地塊的結(jié)合帶，是地殼的相對(duì)薄弱帶，而且活動(dòng)斷裂帶內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)復(fù)雜，除了誘發(fā)極為嚴(yán)重的地震災(zāi)害、斷錯(cuò)建設(shè)于其上的建筑外，活動(dòng)斷裂帶也是崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的集中發(fā)育帶。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已查明的近30萬(wàn)處滑坡災(zāi)害隱患點(diǎn)中，約有接近一半位于活動(dòng)斷裂密集發(fā)育的西南高山峽谷區(qū)。

　　滑坡是一種破壞性極強(qiáng)的外動(dòng)力地質(zhì)災(zāi)害，主要是指斜坡上的巖土體在降雨、人類工程擾動(dòng)、地震等作用下發(fā)生快速下滑的一種自然現(xiàn)象，往往造成人員傷亡、田地毀壞、房屋掩埋、河流堵塞等嚴(yán)重災(zāi)難，而沿著斷裂帶發(fā)育的滑坡災(zāi)害，更具有規(guī)模大、速度快、復(fù)發(fā)頻繁等特點(diǎn)。如2000年5月，沿嘉黎-察隅斷裂帶發(fā)生舉世聞名的易貢高位遠(yuǎn)程滑坡，堵塞易貢藏布江，并在一個(gè)月后潰壩摧毀了下游20多座橋梁，造成100多人死亡，5000多人無(wú)家可歸的重大災(zāi)害；2008年，沿龍門山斷裂發(fā)生的汶川8級(jí)強(qiáng)震，誘發(fā)滑坡2萬(wàn)余處，誘發(fā)的大光包滑坡體積達(dá)11億立方米，整個(gè)山頭發(fā)生了約1.7千米的高速滑動(dòng)，為我國(guó)有史料記載以來(lái)規(guī)模最大的滑坡，也是目前世界上已知為數(shù)不多的幾個(gè)超大規(guī)?；轮唬?018年10月和11月先后兩次發(fā)生滑動(dòng)的西藏白格滑坡也位于金沙江斷裂帶內(nèi)，其造成了近百億元的經(jīng)濟(jì)損失，最大影響范圍到達(dá)白格滑坡下游700余千米的云南虎跳峽一帶。這些地質(zhì)災(zāi)害實(shí)例表明，活動(dòng)斷裂帶內(nèi)滑坡災(zāi)害發(fā)育密集且危害嚴(yán)重，已經(jīng)給人類生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大威脅。

　　為什么沿活動(dòng)斷裂帶滑坡災(zāi)害極為發(fā)育、危害如此嚴(yán)重呢？

　　首先，活動(dòng)斷裂帶內(nèi)歷史構(gòu)造活動(dòng)頻繁，在構(gòu)造擠壓和走滑等作用下，斷裂帶內(nèi)巖體極為破碎，為滑坡災(zāi)害的發(fā)生提供了基本巖體條件。

　　地球的形成經(jīng)歷了極其漫長(zhǎng)復(fù)雜的過(guò)程，形成了不同類型的巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。在未受外界條件擾動(dòng)之前，花崗巖、砂巖等巖體完整性好、力學(xué)強(qiáng)度極高，而在斷裂活動(dòng)、地震擾動(dòng)后，其巖體力學(xué)強(qiáng)度發(fā)生急劇變化，多為原巖強(qiáng)度的1/3~1/5，所以沿活動(dòng)斷裂帶也成為了地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)。地質(zhì)工作者開展了地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)的1∶5萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與填圖，建立了地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(kù)，研究發(fā)現(xiàn)在鮮水河活動(dòng)斷裂帶、巴塘活動(dòng)斷裂帶等活動(dòng)性較強(qiáng)的活動(dòng)斷裂帶內(nèi)，滑坡災(zāi)害在越靠近斷裂的地方發(fā)育越密集，如鮮水河斷裂帶兩側(cè)各10千米的調(diào)查范圍內(nèi)，約有80%的滑坡災(zāi)害發(fā)生在距斷裂帶3千米范圍內(nèi)，同時(shí)約有1/3的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育于距斷裂帶500米范圍內(nèi)，鮮水河斷裂帶直接穿越并控制著55道班滑坡、呷拉宗滑坡等目前正在強(qiáng)烈變形的滑坡。鉆探表明，組成這些滑坡災(zāi)害的巖體結(jié)構(gòu)極為破碎，已失去原巖結(jié)構(gòu)，部分巖體的強(qiáng)度僅為粘性土的程度。在降雨、地下水滲流活動(dòng)作用下，其強(qiáng)度會(huì)降至更低，為滑坡的形成和發(fā)育提供了內(nèi)在因素。因此活動(dòng)斷裂帶區(qū)域內(nèi)一旦受降雨入滲、河流侵蝕、人類活動(dòng)擾動(dòng)、地震等作用，便容易觸發(fā)大規(guī)模的滑坡災(zāi)害，造成極大損失。

　　其次，活動(dòng)斷裂的蠕滑造成斜坡應(yīng)力場(chǎng)復(fù)雜，導(dǎo)致斜坡失穩(wěn)破壞形成滑坡災(zāi)害。

　　根據(jù)斷裂的活動(dòng)方式差異，活動(dòng)斷裂主要有蠕滑活動(dòng)和粘滑活動(dòng)兩種類型，我們常見的地震即是在斷裂粘滑作用下形成的災(zāi)害。

　　斷裂蠕滑是指斷裂帶的兩盤以微小的速率發(fā)生相反方向的位錯(cuò)，如渾河斷裂每年平均活動(dòng)距離約為1毫米，僅為2根頭發(fā)絲的寬度；鮮水河斷裂帶蠕滑速率平均為每年7毫米~10毫米，僅為小拇指的寬度。雖然蠕滑型斷裂的活動(dòng)速率通常較小，但是它會(huì)導(dǎo)致穿越于其中的斜坡應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)變，在長(zhǎng)時(shí)間作用下會(huì)引起斜坡的失穩(wěn)變形破壞。在安寧河斷裂每年約6.5毫米的活動(dòng)作用下，引起了沿?cái)嗔褞?千米內(nèi)的應(yīng)力場(chǎng)異常、巖體結(jié)構(gòu)破碎，地質(zhì)災(zāi)害極為發(fā)育，沿?cái)嗔褞Оl(fā)育泥石流溝144條、滑坡45個(gè)；2018年7月29日，雅西高速公路石棉縣境內(nèi)發(fā)生兩次山體滑坡，導(dǎo)致西昌至成都方向交通兩度中斷，這些滑坡都位于安寧河斷裂帶內(nèi)。由此可見，斷裂蠕滑作用雖然非常緩慢，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間累加，其引起的地質(zhì)災(zāi)害卻不可忽視。

　　第三，活動(dòng)斷裂粘滑主要是指在地殼遭受長(zhǎng)期擠壓作用下，沿?cái)嗔褞Хe蓄的能量超過(guò)巖石破裂極限時(shí)，沿?cái)嗔褞Оl(fā)生長(zhǎng)距離錯(cuò)動(dòng)形成地震，故粘滑型斷裂又稱“地震斷裂”。在地震的同時(shí)會(huì)誘發(fā)大量崩塌、滑坡、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害，并且其造成的損失往往大于地震本身，2008年四川汶川8級(jí)強(qiáng)震誘發(fā)了20000余處崩塌、滑坡等斜坡地質(zhì)災(zāi)害，地震滑坡災(zāi)害沿龍門山斷裂呈帶狀分布，其中地震加速度越大、地震烈度越大、越靠近斷裂的區(qū)域，滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育越密集，地震滑坡造成了重大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

　　地震滑坡具有觸發(fā)時(shí)間短、體積大、破壞性強(qiáng)等特點(diǎn)，特別是地震誘發(fā)的高位遠(yuǎn)程滑坡極為發(fā)育，該類型的高位遠(yuǎn)程滑坡形成過(guò)程主要分為地震拋擲-撞擊崩裂-高速滑流三個(gè)階段，如北川縣城城西滑坡，在地震的作用下，啟動(dòng)時(shí)約200萬(wàn)立方米的巖土體斜向上高位拋出，飛速下滑撞擊下部基巖并鏟刮滑動(dòng)，形成的滑坡體總體積約480萬(wàn)立方米，滑坡體掩埋了滑坡下方數(shù)百間房屋和1600余人，是汶川地震觸發(fā)的最嚴(yán)重的滑坡災(zāi)難，舉世罕見。唐家山滑坡下滑時(shí)間僅30秒就堵塞河流，形成庫(kù)容1.45億立方米的唐家壩堰塞湖，其水量相當(dāng)于10個(gè)杭州西湖，一旦發(fā)生潰壩，形成的洪水及涌浪將對(duì)下游造成毀滅性的影響。

　　我國(guó)活動(dòng)斷裂帶密集分布，沿?cái)嗔褞У刭|(zhì)災(zāi)害多發(fā)、頻發(fā)，對(duì)城鎮(zhèn)安全、國(guó)家鐵路、公路、水利水電等工程建筑設(shè)施危害嚴(yán)重?；顒?dòng)斷裂帶地質(zhì)災(zāi)害具有成災(zāi)機(jī)理復(fù)雜、隱蔽性強(qiáng)、突發(fā)性顯著等特點(diǎn)，因此，為科學(xué)促進(jìn)防災(zāi)減災(zāi)，特別是對(duì)于高山峽谷區(qū)活動(dòng)斷裂帶重大地質(zhì)災(zāi)害防治，需要加強(qiáng)活動(dòng)斷裂帶發(fā)育特征與活動(dòng)性調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害成災(zāi)機(jī)理調(diào)查與監(jiān)測(cè)預(yù)警，做好活動(dòng)性強(qiáng)的地質(zhì)災(zāi)害技術(shù)防治和群測(cè)群防。

　　（作者單位：中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所）

　　網(wǎng)站編輯：宮莉

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