青川縣重點(diǎn)區(qū)域地震誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查與分析

梁京濤 唐 川 王 軍

（1.地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都理工大學(xué)），成都610059；2.四川省地質(zhì)調(diào)查院，成都610081）

2008年5月12日14點(diǎn)28分04秒，四川省阿壩藏族羌族自治州的汶川縣發(fā)生里氏8.0級(jí)特大地震（“5·12”地震），震源深度14km，震中位于北緯31.0°，東經(jīng)103.4°。地震波及大半個(gè)中國(guó)，造成重災(zāi)區(qū)面積達(dá)100 000km2，是自建國(guó)以來(lái)波及范圍最廣、破壞最為嚴(yán)重、救災(zāi)難度最大的一次強(qiáng)震。本次地震發(fā)生在青藏高原東緣的龍門(mén)山斷裂帶。龍門(mén)山斷裂帶綿延近300km，迄今仍處于活動(dòng)狀態(tài)，歷史上多次發(fā)生強(qiáng)烈地震。該區(qū)為高山峽谷地貌，地形切割強(qiáng)烈，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，為崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)區(qū)。“5·12”地震Ⅺ以上的烈度造成震區(qū)山體疏松、開(kāi)裂松弛，觸發(fā)了大量滑坡、崩塌、泥石流。估計(jì)汶川地震中因地質(zhì)災(zāi)害直接造成死亡可達(dá)2萬(wàn)人［1］，地震引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)造成重大損害。本文利用航空影像對(duì)青川縣重點(diǎn)區(qū)（紅石河區(qū)域）地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行解譯，對(duì)研究區(qū)地震誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育及其分布特征進(jìn)行探討。

1 研究區(qū)概況

青川縣位于四川盆地北部邊緣，川、甘、陜交界處，白龍江下游，東經(jīng)104°36′～105°38′，北緯32°12′～32°56′。東鄰廣元市朝天區(qū)和市中區(qū)、劍閣縣、陜西省，南接江油市，西連平武縣，北與甘肅接壤，素有“雞鳴三省”、“金三角”之稱(chēng)。國(guó)道212、國(guó)道108、綿廣高速公路、川甘公路和寶成復(fù)線(xiàn)鐵路穿越縣境。縣內(nèi)地勢(shì)西北高南東低，以侵蝕構(gòu)造中山及侵蝕構(gòu)造中低山為主，海拔高度為491～3837m，山地占總面積的88.3%以上；境內(nèi)河流屬長(zhǎng)江水系，河谷發(fā)育，白龍江、清水河、喬莊河為青川縣內(nèi)3條較大河流。青川地處龍門(mén)山地震帶，距松潘、茂縣、汶川、平武等強(qiáng)震區(qū)約100 km，兼之?dāng)嗔褞c其相連，故歷次地震均受波及，時(shí)有損失。在“5·12”汶川地震中，青川縣發(fā)生多次余震，5月25日下午16點(diǎn)21分，該區(qū)域發(fā)生6.4級(jí)地震，為汶川地震中最大余震。研究區(qū)位于青川縣南部（紅石河區(qū)域），含關(guān)莊、紅光、曲河及石壩4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)部分區(qū)域，總面積193km2。“5·12”汶川地震之中央斷裂（北川－映秀斷裂）帶從研究區(qū)穿過(guò)。區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育密度高，類(lèi)型多樣。本文選取該區(qū)域作為研究對(duì)象，對(duì)探討重災(zāi)區(qū)地震誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征有重要參考價(jià)值。

2 地質(zhì)災(zāi)害航空遙感解譯

地質(zhì)災(zāi)害在航空遙感影像上具有明顯的形態(tài)、色調(diào)和紋理特征（圖1）。由于汶川地震引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害與降雨誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生機(jī)理上的不同，使得研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害在航空影像上形成了顯著的震后特征［2］：地震誘發(fā)的滑坡以長(zhǎng)條形、勺形和不規(guī)則形居多，崩塌滑坡多成群分布，且面積較大，崩塌多沿山脊呈線(xiàn)狀展布。由于地震誘發(fā)大中型滑坡多具有高速遠(yuǎn)滑的特點(diǎn)，災(zāi)害體多沿溝谷呈碎屑狀流動(dòng)，因而在紋理上具有明顯的流紋特征。相比降雨誘發(fā)泥石流災(zāi)害，地震誘發(fā)的泥石流在成災(zāi)時(shí)間上具有明顯的滯后性，在航空影像上坡面泥石流比較多見(jiàn)，大多數(shù)溝谷型泥石流溝為潛在泥石流溝，在航空影像上可見(jiàn)到豐富的物源。

本文使用成像于2008年5月18日的航空影像進(jìn)行研究區(qū)震后地質(zhì)災(zāi)害的解譯，航空相片分辨率為0.23m，解譯采用點(diǎn)狀和面狀相結(jié)合方式，在193km2的研究區(qū)范圍內(nèi)，共解譯地質(zhì)災(zāi)害712處，其中滑坡209處，崩塌486處，泥石流17處（圖2）；采用面狀解譯共圈定滑坡和崩塌面積13.53km2，其中滑坡7.14km2，崩塌6.39km2。地震前的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)來(lái)源于成都理工大學(xué)2006年青川縣地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃報(bào)告，研究區(qū)內(nèi)共86處災(zāi)害，其中滑坡68處，崩塌13處，泥石流5處。

3 地震誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征分析

3.1 斷層上、下盤(pán)效應(yīng)分析

發(fā)震斷層的破壞主要表現(xiàn)在兩方面：一是地震地表破裂造成橫跨斷層結(jié)構(gòu)的損壞，二是斷層發(fā)震時(shí)兩側(cè)地震動(dòng)強(qiáng)度不同，從而造成斷層兩側(cè)一定范圍內(nèi)震害的顯著差異［3］。本次地震震源機(jī)制上顯示為上沖兼右旋走滑運(yùn)動(dòng)［4］，汶川地震發(fā)震斷裂 北川—映秀斷裂從研究區(qū)通過(guò)，根據(jù)全國(guó)地震區(qū)劃圖編制委員會(huì)編制的地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖，研究區(qū)斷裂帶上盤(pán)附近區(qū)域地震動(dòng)峰值加速度為0.2cm／s2，下盤(pán)區(qū)域地震動(dòng)峰值加速度為0.15cm／s2。上下盤(pán)地震動(dòng)峰值加速度大小不同，使得研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育具有典型的斷層上下盤(pán)效應(yīng)。數(shù)量上，研究區(qū)共解譯地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)712處，其中共有525處位于發(fā)震斷裂上盤(pán)，占總災(zāi)害點(diǎn)數(shù)目的73.5%，占據(jù)絕大部分。面積上，研究區(qū)采用面狀解譯，共圈定滑坡分布及崩塌堆積影響區(qū)域共計(jì)13.53km2，其中上盤(pán)災(zāi)害體面積11.58km2，占總分布面積的85.6%，下盤(pán)僅占14.4%（表1）。規(guī)模上，研究區(qū)解譯滑坡分布面積＞10×104m2的共11處，其中有10處位于發(fā)震斷裂上盤(pán)，這其中包括體積約（7～10）×106m3的大型滑坡，如東河口滑坡、石板溝滑坡等。

圖1 研究區(qū)三維航空影像模擬Fig.1 Three dimensional air image simulation in study area

圖2 研究區(qū)航空影像解譯結(jié)果Fig.2 Interpretation of the aerial photograph in study area

表1 研究區(qū)北川 映秀斷裂上下盤(pán)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育數(shù)目統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistical data of the geo－h(huán)azards development in the hanging wall and the footwall of the Beichuan－Yingxiu fault in studyarea

3.2 發(fā)育密度分析

由于本次地震震級(jí)大，能量高，研究區(qū)地震烈度達(dá)到了Ⅸ－Ⅹ，加之處于龍門(mén)山（中央）斷裂帶上，當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)環(huán)境極其脆弱，使得地質(zhì)災(zāi)害尤其發(fā)育［5－7］。從發(fā)育類(lèi)型上來(lái)看，汶川地震前地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育類(lèi)型主要以滑坡為主，多為降雨引發(fā)；汶川地震誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型以滑坡、崩塌為主，兩者分布面積比較接近。從發(fā)育密度上來(lái)看，地震誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害密度平均達(dá)到了3.7處／km2，相比該地區(qū)汶川地震前地質(zhì)災(zāi)害平均密度0.45處／km2，數(shù)量上成幾倍甚至幾十倍的增加（表2）。本文利用ArcGIS生成該區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害密度等值線(xiàn)圖（圖3），形象地說(shuō)明了汶川地震前后災(zāi)害發(fā)育對(duì)比情況。

圖3 研究區(qū)汶川地震前后地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布密度等值線(xiàn)圖Fig.3 Geo－h(huán)azards density map before and after the Wenchuan earthquake in study area

表2 研究區(qū)汶川地震前后地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育數(shù)目統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistical data of the geo－h(huán)azards development before and after the Wenchuan earthquake in studyarea

表3 研究區(qū)汶川地震誘發(fā)滑坡發(fā)育坡度統(tǒng)計(jì)Table 3 Slope statistics of the landslides caused by the Wenchuan earthquake in study area

3.3 坡度效應(yīng)分析

邊坡的坡度對(duì)滑坡有一定的控制作用。單就滑坡而言，在某一地區(qū)條件下存在著一個(gè)容易引發(fā)的角度范圍，若大于該角度范圍，則容易引起崩塌［8］。如1973年的爐霍地震引發(fā)的滑坡多發(fā)生在坡度為30°～50°之間，1974年昭通地震引發(fā)的滑坡多發(fā)生在坡度為35°～45°之間，1996年的云南麗江地震（Ms＝7.0）引發(fā)的滑坡多發(fā)生于坡度為25°～45°斜坡上［9－11］。為了探討本次地震誘發(fā)滑坡的坡度效應(yīng)，研究區(qū)解譯過(guò)程中，對(duì)每一個(gè)滑坡體所在斜坡的平均坡度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（表3），209處滑坡中，發(fā)育滑坡的最小邊坡坡度為18.4°，最大邊坡坡度為44.4°，大部分滑坡主要發(fā)生在坡度 為20°～40°之間，尤其是25°～35°之間；研究區(qū)坡度＜20°的滑坡僅發(fā)育3處，＞40°的滑坡發(fā)育13處，兩者總計(jì)占7.6%：邊坡坡度對(duì)滑坡的控制作用明顯。

3.4 災(zāi)害鏈效應(yīng)分析

汶川地震誘發(fā)的崩塌、滑坡、泥石流具有明顯的災(zāi)害鏈效應(yīng)［12］，崩塌滑坡體往往成群出現(xiàn)，或多混合出現(xiàn)（圖4）。有時(shí)候滑坡體側(cè)翼或上方出現(xiàn)崩塌；往往一條支溝內(nèi)，谷坡上崩塌、滑坡同時(shí)發(fā)育；堆積于溝谷中的崩塌滑坡堆積體，為泥石流提供豐富的物源，在降雨條件下轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗍?；泥石流發(fā)生后，大量堆積物堵塞河道；或者，大規(guī)模崩塌滑坡體堆積物直接堵江形成堰塞湖，堰塞湖潰決后又造成新的災(zāi)害。

4 結(jié)論與建議

a.由于上沖斷裂上、下盤(pán)地震加速度大小不同，使得研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育具有典型的斷層上下盤(pán)效應(yīng)。研究區(qū)北川－映秀斷裂上盤(pán)災(zāi)害發(fā)育數(shù)量和分布面積遠(yuǎn)大于下盤(pán)；發(fā)育規(guī)模上，大規(guī)模災(zāi)害體多分布在斷裂帶上盤(pán)。

圖4 研究區(qū)汶川地震誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害鏈Fig.4 Geo－h(huán)azards chains caused by the Wenchuan earthquake in study area

b.汶川地震前后的地質(zhì)災(zāi)害在災(zāi)害類(lèi)型和發(fā)育密度上存在差別，地震前災(zāi)害類(lèi)型以滑坡為主，多為降雨引發(fā)；地震地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型以崩塌、滑坡為主，兩者分布面積比較接近；發(fā)育密度上，相比地震前地質(zhì)災(zāi)害，地震地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量上成幾倍甚至幾十倍的增加。

c.研究區(qū)地震滑坡主要發(fā)生在坡度20°～40°之間，尤其是25°～35°之間最有利于滑坡的發(fā)生，邊坡坡度對(duì)滑坡的控制作用明顯。

d.研究區(qū)地震誘發(fā)的崩塌、滑坡、泥石流具有明顯的災(zāi)害鏈效應(yīng)，鏈?zhǔn)匠蔀?zāi)特點(diǎn)顯著。

e.在強(qiáng)震區(qū)，要特別關(guān)注暴雨誘發(fā)泥石流災(zāi)害，汶川8.0級(jí)地震引發(fā)大量潛在泥石流溝，由于震區(qū)泥石流成災(zāi)時(shí)間上的滯后性，往往被人們所忽視。泥石流堆積區(qū)一般場(chǎng)地開(kāi)闊，土地平整，利于建房，這些地方容易被人們定為“最佳”選址區(qū)，往往人口較為集中，一旦發(fā)生泥石流，便會(huì)造成大的災(zāi)難。

本文所用航空影像來(lái)源于國(guó)土資源部。

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