魯甸8.03地震區(qū)甘家寨特大型滑坡發(fā)育特征及演化過程研究*

徐永強　殷志強　撒蘭鵬

(①中國地質環(huán)境監(jiān)測院　北京　100081)

(②云南地質工程勘察設計研究院昭通分院　昭通　657000)

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魯甸8.03地震區(qū)甘家寨特大型滑坡發(fā)育特征及演化過程研究*

徐永強①殷志強①撒蘭鵬②

(①中國地質環(huán)境監(jiān)測院北京100081)

(②云南地質工程勘察設計研究院昭通分院昭通657000)

2014年8月3日魯甸縣MS6.5級地震造成了617人死亡，并誘發(fā)了大量次生滑坡崩塌災害。其中紅石巖滑坡堆積體方量最大，甘家寨滑坡造成的人員傷亡最多。根據筆者對甘家寨特大型滑坡的實地調查和遙感影像解譯，分析了該滑坡堆積體的發(fā)育特征及演化期次，從活斷層破裂角度研究了滑坡的主控因素，認為甘家寨滑坡分為兩個發(fā)育期次，最新一期滑坡體(本次地震誘發(fā))長約700m，寬約250m，滑體面積約18×104m2，體積約140×104m3，是在20kaBP前發(fā)生的古崩塌堆積體在地震誘發(fā)下的復活型滑坡，受控于NW向的下水溝斷層。最后建議進一步防范魯甸8.03地震次生災害的可能危險，加強該地區(qū)活動斷層的復發(fā)周期研究，為災害恢復重建中的地質環(huán)境安全提供基礎依據。

魯甸地震甘家寨特大型滑坡發(fā)育特征演化過程

0　引　言

2014年8月3日16時30分，云南省昭通市魯甸縣龍頭山鎮(zhèn)發(fā)生MS6.5級地震，震源深度12km，極震區(qū)烈度為Ⅸ度，震源深度12km(中國地震臺網中心)，發(fā)震斷層為昭通—魯甸斷裂的分支斷裂包谷垴—小河斷裂(李西等，2014)。地震造成了魯甸、昭陽、巧家、會澤等縣(區(qū))617人死亡，同時觸發(fā)了1700多處崩塌滑坡等次生地質災害，其中造成人員傷亡最大的一處是甘家寨滑坡，其位于牛欄江支流的沙壩河右岸，該滑坡將位于坡體上的甘家寨村28戶人家、50余人掩埋，同時將昭(通)至巧(家)二級公路甘家寨段完全摧毀，給震后的抗震救災帶來極大困難。圍繞地震引發(fā)大型滑坡體的發(fā)震構造和成生原因，已開展了多項宏觀方面的研究工作，如地震滑坡往往沿著發(fā)震構造呈線性分布，與發(fā)震構造往往表現出位置一致性(Gorum et al.，2011; Tang et al.，2011; 殷志強等，2013; Yin et al.，2014; Xu et al.，2015)。許沖等(2014)、許沖(2015)、周慶等(2015)認為本次地震誘發(fā)的甘家寨滑坡與地震的發(fā)震構造有關；陳興長等(2015)認為甘家寨滑坡受下水溝走滑斷層下盤向左走滑的影響，在地震和慣性共同作用下脫離坡面向下滑動；張小趁等(2015)認為甘家寨滑坡是在斷裂活動控制下被水平擠出，在重力作用下發(fā)生滑動。一個滑坡的發(fā)生不僅與誘發(fā)因素有關，還與所處的地形地貌等孕災背景密不可分，因此，關于該滑坡體的原始斜坡成因、穩(wěn)定性以及滑坡的孕災、演化過程等更細觀的信息有待揭示。作者在野外實地調查、年齡測定和無人機航空影像空間分析的基礎上，分析該大型滑坡堆積體的發(fā)育特征，研究其原始斜坡體的演化過程，探討該滑坡體的成因機制，為地震滑坡災害預防與移民安置選址提供基礎地質依據。

1　滑坡區(qū)地質地貌環(huán)境

云南省滇東北受云貴高原新構造運動間歇性抬升、流水剝蝕和河流侵蝕切割影響，“V”型河谷發(fā)育、地形相對高差達約3000m，河谷區(qū)坡度多在50°以上，地層風化、破碎(胡金等，2007)，古滑坡、現代滑坡密集發(fā)育(王治華，1996；李會中等，2006)。甘家寨滑坡體周邊的牛欄江、沙壩河、龍泉河切割強烈，平壩地形極少，居民區(qū)和可開發(fā)利用土地主要分布在河谷區(qū)的階地、古滑坡古洪積扇和坡度較緩的山地上，環(huán)境容量極其有限，在全國范圍內屬于地質災害高易發(fā)區(qū)。

研究區(qū)整體以NE 向的魯甸—昭通斷裂構造為主(聞學澤等，2013)，零星發(fā)育有NW 向的包谷垴—小河等斷裂。甘家寨滑坡體前緣的沙壩河總體呈NE—SW向延伸，河谷寬100～400m，過水斷面8～25m，有常年流水，枯季不斷流，上、下游河水流量差別較大。河床縱坡10‰～15‰，橫坡面呈“V”形，谷坡坡度15°～50°，局部呈陡壁，河水對兩岸侵蝕強烈。

本次魯甸地震誘發(fā)的大型、特大型滑坡，如王家坡滑坡、紅石巖滑坡、光明村滑坡群和甘家寨滑坡等均位于牛欄江或沙壩河兩岸的Ⅸ度烈度區(qū)(圖1)，山高谷深，有利的地形地貌、頻繁的斷層活動為大型滑坡發(fā)育提供了臨空條件和觸發(fā)因素。

圖1　甘家寨滑坡在魯甸地震區(qū)位置圖Fig.1　The location map of Ganjiazhai landslide in Ludian earthquake area

2　甘家寨同震滑坡發(fā)育特征

筆者2014年9月在野外實地調查發(fā)現，魯甸地震誘發(fā)的3處最大同震滑坡分別為牛欄江干流上的紅山巖滑坡，王家坡滑坡，以及牛欄江一級支流沙壩河左岸的甘家寨滑坡，其中紅石巖滑坡和甘家寨滑坡均不同程度堵塞河道形成了滑坡堰塞湖。由于文章篇幅限制，本文僅以甘家寨特大型滑坡為研究對象，討論其發(fā)育特征及演化過程。

2.1甘家寨滑坡災前災后影像對比

甘家寨滑坡位于龍頭山鎮(zhèn)的沙壩河右岸甘家寨子，滑坡分為上下兩部分(圖2)，上半部分(圖2c)為P1y大塊破碎灰?guī)r在本次地震和重力作用下發(fā)生順向滑動，該滑坡體后部山脊高程2007m，滑坡后緣高程1871m，滑坡體沿坡體滑動約580m，滑坡前緣到達下半部分滑坡的后邊界。對比災前、災后影像，明顯看出甘家寨村的房屋坐落在一處古崩塌滑坡堆積體上，古滑坡體前緣將河道擠壓，明顯發(fā)生彎曲(圖2)，通過影像對比可以看出該滑坡體上原來的民房完全被掩埋或破壞，造成了巨大的人員傷亡與財產損失。

圖2　甘家寨滑坡災前災后影像對比及典型特征照片Fig.2　Contrast on the pre-and post-images of Ganjiazhai landslide and some typical characterized photosa.甘家寨滑坡前緣；b.甘家寨滑坡后壁及中部堆積體；c.滑坡后部順層滑動；d.滑坡左側壁磨光面和擦痕；e.古滑坡體14C取樣位置；f.光明村淺表層滑坡帶

圖4　甘家寨滑坡剖面圖(剖面位置見圖3)Fig.4　The profile of Ganjiazhai landslide(the profile location shown in Fig.3)

2.2甘家寨滑坡堆積體發(fā)育特征

滑坡下半部分后緣高程1512m，前緣高程1209m，前后緣高差約300m，主滑方向：130°，滑坡體長約700m，寬約250m，滑體面積18×104m2，體積約140×104m3，滑坡體主要由塊石、碎石、含黏性土組成，碎石土含量約95%，滑坡發(fā)生后摧毀了甘家寨子32戶50余人和停在公路上的20多輛汽車(圖2a)。同時，滑坡體對岸的光明村河谷也發(fā)生了大規(guī)模的淺表層滑坡，成條帶狀展布，長約2km，坡度約30°～60°，碎石含量達90%，為表層的風化層和第四系的殘坡積表層滑動，滑坡群面積約0.6km2，上部平臺為光明村(圖2f)。

甘家寨滑坡邊界清楚，整體呈典型的圈椅狀地形(圖2b)，運動方式上為推移式順向滑坡?；潞蟊谥绷ⅲ诟?5～40m，呈弧形，后緣寬度70m，后壁頂部為一小平臺，平臺下部的居民房受本次滑坡影響已不見蹤影，后壁上部為淺黃色的二疊系順層強風化灰?guī)r，部分巖體從表層滾落。側邊界上有明顯的滑坡滑動過程中的擦痕(圖2d)，滑體中部發(fā)育有多級臺階，每級臺階均分布有大量的殘坡積堆積土和大灰?guī)r塊石，初步統(tǒng)計至少形成了25處大小不一的滑坡鼓丘(圖3、圖4)，這些堆積體極不穩(wěn)定，在降雨誘發(fā)下發(fā)生的可能性大?；虑熬墝挾燃s750m，前緣毀壞公路，短時間堵塞沙壩河道。堆積體物質為碎石土夾雜大塊灰?guī)r，灰?guī)r直徑可達5m。目前，前緣滑坡上殘留1戶二層民屋，該二層磚混結構房屋被順斜坡移動了20m，一層已被碎石土掩埋，二層整體框架未受破壞。

3　甘家寨滑坡成因機制

3.1昭通—魯甸斷裂帶活動特征

甘家寨滑坡為魯甸8.03地震誘發(fā)，本次地震的發(fā)震斷裂為NW向的包谷垴—小河斷裂(許沖等，2014)，其是NE向的昭通—魯甸斷裂帶的次級斷裂(云南省地質局，1978)。昭通—魯甸斷裂帶主要由昭通—魯甸、灑漁河和龍樹3條右階斜列的斷裂組成，在昭通盆地塘房村、北閘鎮(zhèn)、小黑箐村、灑漁河、魯甸光明村等地斷層剖面、階地砂土層剖面和楔狀充填體反映的斷層活動年齡按時間由到新順序分別為167.4±65.3kaBP(OSL)、82.6±6.3kaBP(OSL)、45.85±6.44kaBP(TL)、23.4±1.8kaBP(OSL)、22±0.3kaBP(14C)，上述各條斷層錯斷了斷裂經過地區(qū)的中晚更新世-全新世地層，表明其最新活動時代為中晚更新世-全新世(常祖峰等，2014)。通過斷層活動的年齡數據，似乎可以看出昭通—魯甸斷裂帶具有2萬年周期的活動規(guī)律。

圖5　包谷垴—小河斷裂帶上發(fā)育的槽谷地貌Fig.5　The fault landforms from Baogunao to Xiaohe

魯甸斷裂的分支包谷垴—小河斷裂由數條斷續(xù)展布的斷層組成，總長約40km(常祖峰等，2014)，斷裂經過地區(qū)表現為斷層埡口和槽谷地貌(圖5)。野外實地調查發(fā)現，在沙壩河左岸的光明村下水溝附近的山脊槽谷地帶發(fā)育了至少3條NW向和NE向的寬大拉裂縫(表1、圖6)，最大垂向位移達50cm，裂縫均位于包谷垴—小河斷裂NW向的延長線上，為便于研究，筆者稱之為“下水溝斷裂”，實際上其為包谷垴—小河斷層的東南端。

表1　下水溝附近地表出露的斷層拉裂縫

Table 1　Some tension cracks on surface near the Xiashuigou

拉裂縫序號調查點位置調查點高程裂縫走向裂縫寬度與深度地層巖性1103°25'0.15″27°2'27.67″1926m45°裂縫寬度50～70cm,深度4～5m地表殘坡積層下為灰?guī)r,含孔隙2103°25'0.95″27°2'27.03″1924m65°裂縫寬度90～100cm,深度4～5m,3103°25'1.22″27°2'26.56″1915m60°裂縫寬度50～60cm,深度4～5m,

3.2甘家寨滑坡地貌演化過程

從2014年1月30日(地震前)的Google earth影像可以看出，該地區(qū)為一典型的古滑坡(崩塌)堆積體(圖7a)，長約400m，寬約170m，堆積體后部高程1369m。筆者在這一期古滑坡堆積體上前緣陡坎剖面(103°22′55.16″，27°3′59.29″)采集樣品(LD-002)送至美國Beta實驗室進行14C年齡測年，取樣位置(圖2e)，年齡測試結果(表2)。2σ年齡為19650～19475aB.P.，即甘家寨早期古滑坡的發(fā)生年齡為距今2萬年左右，這一結果與昭通—魯甸斷裂帶的活動周期完全一致，因此，可以推測，甘家寨古滑坡是NE向的昭通—魯甸斷裂能量釋放引發(fā)地震觸發(fā)，是活動斷裂控制的產物。

圖6　下水溝斷層破裂帶地表拉裂縫出露情況(左上角影像來自google earth)Fig.6　Major cracks outcrops of the earthquake surface rupture near the Xiashuigou fault

圖7　甘家寨古滑坡和現代滑坡發(fā)育期次示意圖(底圖為google earth影像)Fig.7　Schematic images on developing times of Ganjiazhai ancient and recent landslides(reproduced from Google earth)a.藍色實線為古滑坡堆積體范圍；b.紅色和黃色實線為甘家寨現代滑坡堆積體范圍

表2　甘家寨古崩塌(滑坡)堆積體14C年齡數據

Table 2　14C chronology results of Ganjiazhai ancient landslides samplings

樣品號采樣地點樣品位置樣品類型14C年代/aB.P.2σ(95%)/B.P.LD-02甘家寨古滑坡早期崩塌堆積體黏土16210±5019650～19475

所用14C半衰期為5568a，a B.P.為距今1950年的年代，在美國Beta實驗室測定甘家寨現代滑坡體的范圍較古滑坡面積大，范圍廣(圖7b)，其上部(NW部)為P1y灰?guī)r淺表層順層滑動，呈條帶狀，下部為滑坡主體。因該現代滑坡是魯甸8.03地震直接觸發(fā)，而本次地震的發(fā)震斷裂是包谷垴—小河斷裂，因此，現代滑坡同樣受控于活動斷層，屬于古滑坡(崩塌)堆積體在地震直接觸發(fā)下的二次復活。

圖8　下水溝斷層與4處特大型同震滑坡空間展布關系(底圖為google earth影像)Fig.8　Spatial relations between the Xiashuigou active faults and four large-scale earthquake landslides(reproduced from Google earth)

3.3甘家寨滑坡成因機制分析

野外調查和遙感解譯發(fā)現，NW(走向：128°)向的“下水溝”(103°24′52.74”E，27°0′34.58″N)右旋走滑斷層控制了本次地震中的紅石巖、王家坡、甘家寨和光明村滑坡帶等4處特大型滑坡的發(fā)生，該斷裂裂縫寬度約30～50m，從南側的鄧家院子穿過王家坡、下水溝一直延伸到北西側的光明村。紅石巖同震滑坡位于該斷層的西側，距離滑坡直接距離約1300m；王家坡滑坡和光明村滑坡群直接從斷層上穿過；甘家寨滑坡距離下水溝斷裂直接距離約900m。NW向的灰街子斷裂與NE向的沙壩河斷裂控制了甘家寨滑坡的形成發(fā)育，此外，地震破壞最嚴重的龍頭山鎮(zhèn)受到多條NW向與NE向斷層交匯制約(圖8)。因此，該地區(qū)的NW向與NE向斷層是魯甸地震4處特大型同震滑坡發(fā)生和龍頭山鎮(zhèn)受災的主控因素。

4　甘家寨滑坡地貌演化對防災減災啟示

甘家寨現代滑坡為距今約2萬年前古滑坡(崩塌)堆積體在斷裂活動(地震)觸發(fā)下的二次復活型滑坡，其造成了重大人員傷亡和財產損失。魯甸震區(qū)的一些居民區(qū)和甘家寨地區(qū)一樣，直接建在深切峽谷的山坡坡腳和山坡上，受本次地震的影響很大，在本次地震中均受到毀滅性打擊，如位于牛欄江左岸的巧家縣大坪子村(103°23′02.41″，27°2′53.64″)位于古滑坡堆積體上，盡管在本次地震中未發(fā)生滑坡二次復活，但房屋倒塌非常嚴重。事實上，云南滇東北地區(qū)擁有大量的平緩夷平面，這些夷平面相對地形坡度緩，相對海拔高差小，相對平坦，受滑坡崩塌的影響相應也較低，較高山峽谷區(qū)更適合人類居民和農業(yè)生產。

高山峽谷區(qū)因受地形條件和斷層活動的制約，一些居民村落就直接建在古滑坡(崩塌)堆積體、泥石流沖積扇以及河流階地上，這些地區(qū)相對平坦，但存在潛在地質災害隱患。實際上，高山峽谷區(qū)的斷層、河流、階地和城鎮(zhèn)是相互依附為一體的，但由于斷層破碎帶也是最容易發(fā)生地震和滑坡災害的地點，因此這些河谷區(qū)雖然有廣闊的生產生活空間，但也孕育著潛在的災難，這次地震震中龍頭山鎮(zhèn)就位于NW向的斷裂帶上，甘家寨滑坡就位于古滑坡(崩塌)堆積體上，因此，通過對甘家寨大型滑坡地貌演化過程的分析研究，能夠為研究區(qū)眾多的古滑坡居民點地質環(huán)境安全選址提供借鑒。同時，在震后房屋選址和重建規(guī)劃時應充分考慮活動斷裂、古滑坡堆積體等地質環(huán)境安全問題，防范因地震造成的次生地質災害。

另一方面，滇東北魯甸地區(qū)發(fā)育的NE向昭通—魯甸斷裂帶近2萬年大型斷裂周期性活動規(guī)律的發(fā)現，對該地區(qū)提高抗震設防和應對地質災害提供了新的思路，按地質歷史時期斷裂引發(fā)的最高等級地震標準設防是有效緩解該地區(qū)建筑倒塌的一種有效手段。但由于目前對活動斷層測年數據數量和精度的限制，無法準確厘定昭通—魯甸斷裂帶的大規(guī)?；顒又芷冢ㄗh進一步加強該地區(qū)NE向和NW向活動斷層的復發(fā)周期研究，為災害恢復重建中的地質環(huán)境安全提供基礎依據。

5　結　論

文章在對“8·03”魯甸Ms6.5級地震誘發(fā)甘家寨特大型滑坡災害的基礎上，查清了該滑坡的發(fā)育期次及演化時間，分析了滑坡與NE向、NW向斷裂帶的關系，提出了高山峽谷區(qū)地質環(huán)境安全建議，主要認識如下：

(1)甘家寨滑坡分為兩個發(fā)育期次，古滑坡的形成時間約距今2萬年，現代滑坡為古滑坡(崩塌)堆積體在斷裂活動(地震)觸發(fā)下的二次復活型滑坡。

(2)甘家寨古滑坡和現代滑坡均明顯受控于昭通魯甸斷裂帶的次級斷裂，即包谷垴和小河斷裂，后者錯斷了光明村、下水溝等地山脊，形成多級斷裂槽谷地貌。

(3)昭通—魯甸斷裂帶似乎存在2萬年的活動周期，由于斷裂帶剖面年齡數據有限，待后期開展更詳細的調查和測年工作后，更準確地厘定這一規(guī)律。

(4)云南滇東北高山峽谷區(qū)的斷裂、滑坡、階地和村鎮(zhèn)是相互依存的，震后重建房屋選址不僅要注意抗震設防，還應充分考慮地質環(huán)境安全問題。

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DEVELOPING CHARACTERISTICS AND EVOLUTION PROCESS OF GANJIAZHAI LARGE SCALE LANDSLIDE IN LUDIAN 8.03 EARTHQUAKE AREA OF NORTHEAST YUNNAN

XU Yongqiang①YIN Zhiqiang①SA Lanpeng②

(①China Institute of Geo-environment Monitoring，Beijing100081)

(②Yunnan institute of Geological Engineering Investigation and Design，Zhaotong Branch，Zhaotong657000)

At 16：30 on August 3，2014，an MS6.5 earthquake happened in Longtoushan Town，Ludian County，Zhaotong，in Yunnan Province，and caused 617 deaths and triggered a large number of geohazards.The Hongshiyan landslide and Ganjiazhai landslide are notable for their largest scales in mass and many casualties.According to field survey and remote sensing image interpretation of Ganjiazhai landslide by authors，the developing characteristics and evolution periods of landslides mass are analyzed，and the key triggering factors of this landslides are studied from the perspective of active fault rupture.The Ganjiazhai landslides can be divided into two occurred times.The latest landslide mass is of 700m and 250m in length and width，and 690，000m2and about 8.7million m3of landslides mass area and volume，respectively.It is triggered by the Ludian earthquake from the ancient landslide or avalanche that occurred about 20kaBP，and these two occurred times were all controlled by Xiashuigou Holocene faul that extended by NW direction.At last，this article suggests preventing the risks of landslide in further in Ludian earthquake area，and should strengthen to study the recurrence period of Zhaotong-Ludian active faults in the region，in order to provide the basis for geological environmental safety in the geohazards reconstruction after the earthquake．

Ludian earthquake，Ganjiazhai，Large scale landslide，Developing characteristics，Evolution process

10.13544/j.cnki.jeg.2016.04.009

2016-04-01;

2016-05-05.

國家自然科學基金項目(No.41372333)，國家地質調查項目(No.12120114238501)資助.

徐永強(1974-)，男，博士，高級工程師，主要從事滑坡調查評估研究.Email: Xuyq@mail.cigem.gov.cn

P642.22

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