基于圖幅調(diào)查的六盤(pán)山鎮(zhèn)孕災(zāi)地質(zhì)條件分析

王高峰,王愛(ài)軍,田運(yùn)濤,孫秀娟,李 強(qiáng)

(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心,河北 保定 071051)

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基于圖幅調(diào)查的六盤(pán)山鎮(zhèn)孕災(zāi)地質(zhì)條件分析

王高峰,王愛(ài)軍,田運(yùn)濤,孫秀娟,李 強(qiáng)

(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心,河北 保定 071051)

調(diào)查研究小流域孕災(zāi)地質(zhì)環(huán)境背景，是分析地質(zhì)災(zāi)害時(shí)空分布規(guī)律與成災(zāi)模式，完成地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度、危險(xiǎn)性區(qū)劃評(píng)價(jià)，提出地質(zhì)災(zāi)害綜合防治對(duì)策建議的重要依據(jù)。以涇河流域六盤(pán)山鎮(zhèn)幅地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查為實(shí)例分析了地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造和工程地質(zhì)巖組與地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系。結(jié)果顯示：(1)大的地貌單元和格局較明顯地控制著地質(zhì)災(zāi)害的分布，不同地貌單元內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型、發(fā)育程度和分布特征等都有差異性，統(tǒng)計(jì)表明滑坡主要發(fā)育在剝蝕構(gòu)造丘陵區(qū)及低山區(qū)地貌，泥石流主要發(fā)育在侵蝕中低山區(qū)，崩塌主要分布在河谷斜坡地帶和斷裂帶內(nèi)，地質(zhì)災(zāi)害一般沿地貌邊界帶密集分布發(fā)育，尤其是沿?cái)嗔殉示€狀展布；(2)軟弱的泥巖巖組是研究區(qū)內(nèi)主要的易滑地層，控制著地質(zhì)災(zāi)害的分布，在不同工程地質(zhì)巖組區(qū)間內(nèi)滑坡面積的多寡與滑坡分布密度相關(guān)性不大；(3)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造不僅控制著區(qū)域地層的展布，也控制著區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育，不同斷裂也凸顯出一定的差異性。

地質(zhì)災(zāi)害; 孕災(zāi)地質(zhì)條件; 涇河流域; 易滑地層

1999—2008年開(kāi)展以縣市為調(diào)查單元的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃，基本摸清了我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育狀況，劃分了地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，建立了以縣為單元的地質(zhì)災(zāi)害群測(cè)群防體系。2005年在地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的縣(區(qū)、市)啟動(dòng)的1∶5萬(wàn)崩滑流地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，基本查明了我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害及隱患點(diǎn)的分布規(guī)律，為編制全國(guó)和地方地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃提供了科學(xué)依據(jù)，在地質(zhì)災(zāi)害防治實(shí)踐中發(fā)揮了重要的技術(shù)支撐作用。近年來(lái)，重特大地質(zhì)災(zāi)害仍然時(shí)有發(fā)生，地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)形勢(shì)依然嚴(yán)峻。對(duì)孕災(zāi)地質(zhì)條件調(diào)查深度不夠，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律和地質(zhì)災(zāi)害鏈認(rèn)識(shí)不足，較少開(kāi)展極端條件下地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性和風(fēng)險(xiǎn)性的定量評(píng)價(jià)。對(duì)此，2013年以來(lái)，在地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)，選擇人口密集的中小流域、活動(dòng)構(gòu)造帶、重要城鎮(zhèn)、重大工程區(qū)，以1∶5萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)圖幅為基本工作單元，啟動(dòng)了更加注重孕災(zāi)地質(zhì)背景和工程地質(zhì)條件調(diào)查的崩塌滑坡泥石流災(zāi)害調(diào)查，由鋪面全覆蓋調(diào)查評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向具有典型性或代表性的地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)的調(diào)查評(píng)價(jià)，從“就災(zāi)論災(zāi)”的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查轉(zhuǎn)向地質(zhì)災(zāi)害隱患與孕災(zāi)地質(zhì)條件的綜合調(diào)查。

地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生是孕災(zāi)因子和致災(zāi)因子共同作用的結(jié)果。相對(duì)致災(zāi)因子的時(shí)變性，孕災(zāi)因子的變化相對(duì)遲緩，地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境研究是進(jìn)行相關(guān)研究的基礎(chǔ)[1]。如何正確確定不同區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)背景條件是開(kāi)展一個(gè)地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的前提，也是一項(xiàng)復(fù)雜的、難度較大的系統(tǒng)科學(xué)問(wèn)題。對(duì)因素的選擇要適當(dāng)，才有利于孕災(zāi)因素權(quán)重的分配；對(duì)地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)背景條件的選取沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定，不同的研究人員所選取的因素也各不相同。差異性地貌為滑坡、崩塌的生成和泥石流的形成運(yùn)移提供了良好的勢(shì)能和物質(zhì)積累條件，在很大程度上決定了地質(zhì)災(zāi)害能否形成以及其類(lèi)型、數(shù)量、規(guī)模；地質(zhì)構(gòu)造不僅控制地貌的形成發(fā)育，也改變了巖土體的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和力學(xué)強(qiáng)度；不同的構(gòu)造單元有著不同的地層巖性組合，巖土體巖性組合及其結(jié)構(gòu)特征對(duì)于滑坡變形失穩(wěn)的影響是顯著的，它們是決定斜坡巖土體強(qiáng)度、應(yīng)力分布、變形破壞特征的基礎(chǔ)，同時(shí)也是滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的物質(zhì)基礎(chǔ)，在一定程度上決定了坡體的破壞失穩(wěn)方式；在具備合適的地形地貌和地質(zhì)條件時(shí)，降水尤其是持續(xù)性降水或短時(shí)高強(qiáng)度暴雨無(wú)疑是引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害最主要的因素之一。

研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生主要受地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖性組合等孕災(zāi)因子控制，在GIS平臺(tái)環(huán)境下，基于六盤(pán)山鎮(zhèn)幅地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)，分別統(tǒng)計(jì)每個(gè)因子的取值區(qū)間與地質(zhì)災(zāi)害分布的關(guān)系。衡量地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度的指標(biāo)主要包括：地質(zhì)災(zāi)害面積百分比(LAR)，即影響因子的不同取值區(qū)間內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害面積除以區(qū)間面積；地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布頻數(shù)(LC)，為每km2內(nèi)災(zāi)害的個(gè)數(shù)。本文主要采用LC來(lái)衡量地質(zhì)災(zāi)害在某一因子不同區(qū)間內(nèi)的發(fā)育程度。

1　研究區(qū)概況

研究區(qū)位于涇河流域源區(qū)，涉及行政區(qū)域包括寧夏回族自治區(qū)涇源縣、甘肅省平?jīng)鍪嗅轻紖^(qū)，主要位于涇源縣中北部。在地貌上地處六盤(pán)山東麓，崆峒山西緣，地貌形態(tài)可分為侵蝕構(gòu)造中低山區(qū)、丘陵區(qū)和侵蝕堆積河谷階地區(qū)，地形起伏較大，地表侵蝕強(qiáng)烈；地質(zhì)構(gòu)造上位于華北陸塊鄂爾多斯地塊西緣與秦祁活動(dòng)帶祁連—北秦嶺褶皺系東端的復(fù)合部位，寧夏南部弧形擠入推覆構(gòu)造帶之西華山—六盤(pán)山弧形推覆構(gòu)造帶的南段，大地構(gòu)造位置特殊，褶皺、斷裂較為發(fā)育；地震頻發(fā)，屬地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)。區(qū)域孕災(zāi)地質(zhì)背景復(fù)雜，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，巖土體類(lèi)型及性質(zhì)各異，基巖山區(qū)及黃土等地貌類(lèi)型豐富，河流水系發(fā)達(dá)，且人類(lèi)工程活動(dòng)劇烈，致使在不同孕災(zāi)地質(zhì)條件下的地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)制及發(fā)育特征也不相同。因此開(kāi)展該區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)條件背景研究極其重要。圖1為研究區(qū)范圍與地質(zhì)構(gòu)造誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害分布圖。

①上梁公社—?jiǎng)⒓覎{斷裂；②隆德向斜；③月亮山斷裂；④六盤(pán)山背斜；⑤六盤(pán)山斷裂；⑥固原斷裂；⑦古城鎮(zhèn)向斜；⑧西溝斷裂；⑨白陽(yáng)鎮(zhèn)西正斷層；白陽(yáng)鎮(zhèn)西逆斷層；王洼鎮(zhèn)逆斷層；沙井子斷裂。

圖1研究區(qū)范圍與斷裂誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害分布

2　孕災(zāi)地質(zhì)背景條件分析

2.1地形地貌控制作用

地形地貌是崩塌、滑坡、不穩(wěn)定斜坡以及泥石流等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型和規(guī)模的主控因素，為地質(zhì)災(zāi)害提供能量和活動(dòng)場(chǎng)所[2]。研究區(qū)位于我國(guó)地質(zhì)地貌南北向分界線、第一梯級(jí)向第二梯級(jí)的轉(zhuǎn)折過(guò)渡地帶，跨地臺(tái)與地槽區(qū)。東面是鄂爾多斯斷塊，西北為阿拉善斷塊，西南系青藏?cái)鄩K及祁連地槽褶皺系。新生代時(shí)期，北部受華北應(yīng)力場(chǎng)的影響，南部受青藏應(yīng)力場(chǎng)的影響，使該區(qū)域具有擠壓型弧形地貌格局。再者該區(qū)西部即六盤(pán)山基巖山區(qū)(大關(guān)山)為中更新世以來(lái)在擠壓或剪切—擠壓型斷裂構(gòu)造作用下，再經(jīng)流水侵蝕的碎屑巖泥質(zhì)巖中山區(qū)地貌類(lèi)型；中部為上新世末—更新世初以來(lái)的受擠壓型構(gòu)造影響，經(jīng)流水侵蝕的兼具紅層狹長(zhǎng)的涇源縣城—六盤(pán)山鎮(zhèn)剝蝕構(gòu)造丘陵區(qū)地貌，局部夾侵蝕堆積而成的沖積河流階地地貌；東部即小關(guān)山為前第三紀(jì)以來(lái)在擠壓或剪切—擠壓型斷裂構(gòu)造作用下，再經(jīng)流水侵蝕的碎屑巖、泥質(zhì)巖低山區(qū)地貌類(lèi)型。

這種特殊的大地構(gòu)造位置或特定的地質(zhì)構(gòu)造背景以及獨(dú)有的新生代應(yīng)力狀態(tài)，深刻地影響著該區(qū)地貌的形成與發(fā)展，決定了區(qū)域地貌的基本特征。野外實(shí)地調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析：滑坡主要發(fā)育在剝蝕構(gòu)造丘陵區(qū)及低山區(qū)地貌；泥石流主要發(fā)育在侵蝕中低山區(qū)；崩塌主要分布在河谷斜坡地帶和斷裂帶內(nèi)。地質(zhì)災(zāi)害一般沿地貌邊界帶密集分布發(fā)育，尤其是沿?cái)鄬映示€狀展布。

不同高程的地方，受河流切割作用不同，往往形成不同的地形地貌，其與地質(zhì)災(zāi)害的分布存在一定耦合關(guān)系。研究區(qū)數(shù)字高程模型(DEM)空間分辨率為25 m×25 m，在GIS 平臺(tái)下可以通過(guò)DEM 提取坡向、坡度因子?xùn)鸥?。研究區(qū)內(nèi)高程為1 560～2 685 m，按照100 m一個(gè)級(jí)別將研究區(qū)內(nèi)高程進(jìn)行分組，并統(tǒng)計(jì)每組內(nèi)發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害面積，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。大約83%的研究區(qū)高程位于2 100 m以下，2 100 m以上面積僅為17%。約95%的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育在2 100 m高程以下，超過(guò)50%的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生在1 900～2 100 m高程范圍內(nèi)，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育災(zāi)害面積百分比最大的高程區(qū)間為1 900～2 000 m。

表1　地質(zhì)災(zāi)害與高程的關(guān)系

注：A為因子劃分區(qū)間面積，LN為地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量，LA為地質(zhì)災(zāi)害面積，PoLA為災(zāi)害面積占總災(zāi)害面積百分比，LC為地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布頻率，下表同。

坡度是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要影響因素之一，對(duì)其發(fā)生起到控制性作用；另外坡度廣泛用于地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)因子，不同坡度坡體，其內(nèi)部應(yīng)力分布不同，穩(wěn)定性不同，以往研究表明坡度在10°～40°最易發(fā)生滑坡災(zāi)害。在GIS空間分析模塊中以DEM為基礎(chǔ)插值等高線獲得地形坡度，將研究區(qū)坡度劃分為6級(jí)，即<5°，5°～15°，15°～25°，25°～30°，30°～40°，>40°。研究區(qū)內(nèi)坡度分類(lèi)與各個(gè)級(jí)別中的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表2，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明大部分地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育在坡度5°～40°。在坡度過(guò)大(>40°)與過(guò)小(<5°)的區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害均很少發(fā)生，但是災(zāi)害點(diǎn)分布頻率最大的是坡度5°～25°和大于40°的區(qū)域內(nèi)。以滑坡為例，研究區(qū)在5°～25°坡度范圍內(nèi)最易發(fā)生滑坡災(zāi)害，而黃土型滑坡主要發(fā)生在坡度為10°～40°，基巖滑坡主要發(fā)生在25°～50°，碎石層滑坡主要發(fā)生在5°～45°，土巖復(fù)合型滑坡主要發(fā)生在8°～40°。

坡向?qū)ρ芯繀^(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育起著一定的作用：(1)因?yàn)榱P(pán)山東麓深大逆沖斷裂走向自北而南由北西向變?yōu)楸北蔽鳌媳毕?，在垂直于主?yīng)力方向上的巖石受積壓破碎；(2)坡向決定了坡體受陽(yáng)光照射時(shí)點(diǎn)及時(shí)長(zhǎng)，進(jìn)而影響巖體風(fēng)化速度，從一定程度上影響著地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。地質(zhì)災(zāi)害與坡向的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3，可以看出SSE—SSW是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的優(yōu)勢(shì)方向，其次是SE，原因是研究區(qū)地貌形成是六盤(pán)山東麓斷裂側(cè)向擠壓逆沖所致，而導(dǎo)致此坡向的斜坡易于失穩(wěn)而滑動(dòng)，所以在此坡向上的地質(zhì)災(zāi)害占優(yōu)勢(shì)。

表3　地質(zhì)災(zāi)害與坡向的關(guān)系

2.2工程地質(zhì)巖組控制作用

地層巖性是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生、發(fā)展的重要內(nèi)因和物質(zhì)基礎(chǔ)。不同的巖土體具有不同的力學(xué)性質(zhì)、不同的巖性組合及斜坡結(jié)構(gòu)類(lèi)型具有不同的穩(wěn)定性，其發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型不同[3]。即巖土體性質(zhì)在一定程度上決定著地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育程度與類(lèi)型，是形成的內(nèi)在主要控制因素，其類(lèi)型、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)決定著致災(zāi)體的物質(zhì)來(lái)源，并控制著地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育類(lèi)型和生成規(guī)模[4]。按照巖土沉積環(huán)境或建造類(lèi)型、結(jié)構(gòu)特征及其工程特性，將研究區(qū)劃分為7個(gè)工程巖組類(lèi)別。這7類(lèi)工程地質(zhì)巖組分別為：Ⅰ類(lèi)工程巖組為松散黏砂—礫石雙層結(jié)構(gòu)土，主要為松散黏砂土，含少量礫石、碎石，下部為礫石層，多成河流階地地貌，礫石土骨架疏松，易形成河道塌岸；Ⅱ類(lèi)工程巖組為非濕陷性黃土—卵礫石雙層結(jié)構(gòu)土，主要為粉砂質(zhì)黃土層、砂礫石層、碎石土層，沉積物柱狀節(jié)理發(fā)育，整體結(jié)構(gòu)較差，局部膠結(jié)強(qiáng)度大，在雨水和外力作用下極易產(chǎn)生崩塌、黃土滑坡、覆蓋層滑坡等地質(zhì)災(zāi)害；Ⅲ類(lèi)工程巖組為軟弱的泥巖巖組，由古近系山麓沖積扇—河相粗碎屑巖沉積的寺口子組砂礫巖、泥巖和湖湘沉積的清水營(yíng)組砂巖、泥巖組成，該巖組表層松散堆積層遇水飽和，大部分遇水沿裂縫下滲到下伏具有遇水軟化、具有隔水性的泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，在軟弱接觸帶多產(chǎn)生滑坡災(zāi)害；Ⅳ類(lèi)工程巖組為半堅(jiān)硬的塊狀、片狀薄—中厚層狀泥巖、頁(yè)巖泥巖巖組，由下白堊系馬東山組、乃家河組泥灰?guī)r、泥灰質(zhì)頁(yè)巖、泥巖等組成，在小關(guān)山一帶集中出露，局部呈東西向狹條帶延伸至崆峒山山脈，該巖組多發(fā)育基巖滑坡、覆蓋層—基巖混合型滑坡、泥石流等災(zāi)害；Ⅴ類(lèi)工程巖組為較堅(jiān)硬塊狀中厚層狀粉砂巖夾頁(yè)巖巖組，巖性為白堊系李洼峽組粉砂巖，泥灰質(zhì)粉砂巖夾頁(yè)巖，粉砂質(zhì)頁(yè)巖等，在馬場(chǎng)大臺(tái)至西峽水庫(kù)一帶及研究區(qū)東部崆峒山與小關(guān)山交界一帶等地呈南北向分布，屬較堅(jiān)硬巖石；Ⅵ類(lèi)工程巖組為堅(jiān)硬塊狀厚層狀礫巖砂巖巖組，由下白堊系三橋組塊狀礫巖，和尚鋪組砂巖組成，主要分布在六盤(pán)山東麓東山坡—松樹(shù)臺(tái)沿線及崆峒山西緣沿線；砂巖、含礫砂巖在秋千架一帶出露，屬堅(jiān)硬巖石；Ⅶ類(lèi)工程巖組為碳酸鹽類(lèi)巖建造的堅(jiān)硬的塊狀厚層狀石灰?guī)r巖組，由中寒武系、中奧陶系青灰色灰?guī)r組成，為碳酸鹽臺(tái)地潮坪相沉積及臺(tái)地邊緣淺灘相、濱海淺灘沉積，巖層層狀結(jié)構(gòu)發(fā)育，屬堅(jiān)硬巖石，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育少。

不同巖組內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育面積與數(shù)目統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表4。就整個(gè)研究區(qū)而言，總的地質(zhì)災(zāi)害面積占研究區(qū)總面積的百分比為2.3%，災(zāi)害密度為0.336個(gè)/km2。大部分地質(zhì)災(zāi)害(46.1%)發(fā)生在Ⅳ類(lèi)巖組中，此類(lèi)巖組的平均災(zāi)害面積也是最大的，達(dá)到4.38 km2，但是災(zāi)害密度反而較低；Ⅲ類(lèi)巖組中也發(fā)育了占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)量38.3%的災(zāi)害，但是該巖組地質(zhì)災(zāi)害密度最高，達(dá)到0.987個(gè)/km2；其他5類(lèi)發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量很少。

研究區(qū)與地質(zhì)災(zāi)害關(guān)系密切的易滑地層主要有古近系泥質(zhì)、砂質(zhì)紅層軟巖；白堊系的紫紅色泥巖。這些易滑地層強(qiáng)度低、遇水易軟化，由其組成的斜坡穩(wěn)定性差，發(fā)生滑坡的頻率高。主要是因?yàn)椋阂环矫妫煌瑫r(shí)代的紅層軟巖的巖性、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和產(chǎn)狀有較大的差異，對(duì)斜坡穩(wěn)定性、滑坡類(lèi)型和發(fā)育程度有一定影響。研究區(qū)白堊系地層層理發(fā)育，單層厚度變化大，一般厚度較小，巖相巖性變化較大，夾有多層頁(yè)巖、灰?guī)r，軟硬相間，物理力學(xué)性質(zhì)變化也較大。且經(jīng)受的地質(zhì)構(gòu)造作用也較強(qiáng)烈，節(jié)理發(fā)育，局部巖層傾角大而多變，差異性風(fēng)化明顯。因此，白堊系紅層軟巖中滑面沿層理發(fā)育的順層滑坡較常見(jiàn)。另一方面，古近系泥巖巖性相對(duì)單一，以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，多為厚層狀，層理不甚發(fā)育，物理力學(xué)性質(zhì)變化不大，除盆地邊緣、斷層帶附近外，巖層一般呈近水平狀，也多發(fā)育切層滑坡。該層在水的作用下，強(qiáng)度急劇降低，產(chǎn)生滑坡，而成為易滑地層。再者，在水的作用下泥巖還具有膨脹性，當(dāng)水進(jìn)入泥巖變形破壞區(qū)，產(chǎn)生軟化的同時(shí)，發(fā)生體積膨脹，劈裂巖體，加速變形破壞和滑面的發(fā)育，膨脹壓力作用于上部變形體，降低滑面上的有效應(yīng)力，促發(fā)滑坡。古近系泥巖還具有半定向—定向排列的微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從而發(fā)育天然軟弱面，便產(chǎn)生巖性的各向異性和沿定向排列方向的蠕變性和易滑性，同時(shí)具有明顯的流變性。

表4　地質(zhì)災(zāi)害與巖組的關(guān)系

2.3斷裂構(gòu)造帶控制作用

地質(zhì)構(gòu)造條件對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育分布有重要的影響，主要包括構(gòu)造格局、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、斷裂等方面對(duì)滑坡的控制作用。斷裂是巖體破碎，并為地下水滲流創(chuàng)造了條件，他常?？刂浦隆⒈浪陌l(fā)育地帶的延伸方向、發(fā)育規(guī)模及分布密度[5]。研究區(qū)受北北西—近南北向構(gòu)造控制，從西部到東部依次形成了六盤(pán)山背斜、六盤(pán)山深大逆沖斷裂、涇源斷陷向斜、崆峒山背斜大地構(gòu)造格局。背斜中低山區(qū)主要以白堊系地層為主；向斜盆地丘陵區(qū)主要覆蓋古近系泥巖和砂巖地層，少數(shù)地段馬蘭黃土蓋帽式覆蓋。在中、低山區(qū)以崩塌和泥石流災(zāi)害為主，主要威脅公路、景區(qū)等；斷陷盆地區(qū)以覆蓋層滑坡為主，主要威脅居民區(qū)及主干公路。

斷裂構(gòu)造分析采用構(gòu)造線密度來(lái)表達(dá)，即單位面積內(nèi)斷裂線的總長(zhǎng)度，然后以DEM數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，首先生成1 km×1 km網(wǎng)格，然后利用GIS中的分析功能，將研究區(qū)內(nèi)斷裂及斷層經(jīng)過(guò)與網(wǎng)格相交、重新統(tǒng)計(jì)總長(zhǎng)度、連接等操作，最后得到構(gòu)造密度圖。這樣將研究區(qū)按照密度系數(shù)分為7類(lèi)，研究區(qū)內(nèi)最大構(gòu)造密度為3×10-3m/km2，對(duì)每個(gè)類(lèi)別中的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見(jiàn)表5，可以看出在斷裂構(gòu)造密集發(fā)育區(qū)也是地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)。大約62%的研究區(qū)構(gòu)造密度小于1×10-4m/km2，相對(duì)應(yīng)超過(guò)50%的地質(zhì)災(zāi)害也發(fā)生在該區(qū)間，但是災(zāi)害點(diǎn)分布頻率最大的是1.5×10-3～2×10-3的區(qū)域，達(dá)到了0.918個(gè)/km2。

表5　地質(zhì)災(zāi)害與斷裂的關(guān)系

根據(jù)表5分析研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害與斷裂的關(guān)系：(1)活動(dòng)斷裂兩側(cè)地形地貌、地層巖性差異顯著，為地質(zhì)災(zāi)害的形成提供了動(dòng)力來(lái)源和物性差異。處于研究區(qū)西部的六盤(pán)山東麓深大逆沖斷裂不僅控制了研究區(qū)中山區(qū)到河谷丘陵區(qū)的展布，而且控制了白堊系地層與古近系地層的分布。在斷裂下盤(pán)出露地層大部分為古近系清水營(yíng)組及寺口子組磚紅色泥巖、砂巖易滑地層，在山前斜坡頂部還出露蓋帽式黃土層，在河谷斜坡中上部出露第四系砂礫石層；而在其上盤(pán)主要發(fā)育白堊系六盤(pán)山群泥巖、灰?guī)r及礫巖地層，巖性較堅(jiān)硬。六盤(pán)山東麓深大逆沖斷裂控制了六盤(pán)山東麓中山區(qū)與河谷丘陵區(qū)的邊界，沿?cái)嗔寻l(fā)育了一系列的古、老、新地質(zhì)災(zāi)害，滑坡、崩塌、泥石流具有大量發(fā)育，在其上盤(pán)以崩塌、泥石流災(zāi)害為主，而在下盤(pán)以滑坡災(zāi)害為主。另外，在研究區(qū)中東部的土窯—秋千架—沙南逆沖斷裂作為白堊系堅(jiān)硬—半堅(jiān)硬巖層與古近系軟弱紅層的分界線其對(duì)滑坡災(zāi)害的控制也較明顯，在其下盤(pán)以中小型滑坡、崩塌災(zāi)害發(fā)育，相反，在其上盤(pán)地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育，但是局部褶皺、小型斷層十分發(fā)育，坡體往往剝蝕嚴(yán)重，在該斷裂帶內(nèi)中大型滑坡極其發(fā)育，坡體前緣堆積大量的土黃色強(qiáng)膠結(jié)的碎石層，厚度從10～40 m不等。(2)六盤(pán)山東麓深大逆沖斷裂帶控制了研究區(qū)南北向斷陷區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害分布的空間格局，尤其是該斷裂為一新的構(gòu)造活動(dòng)斷裂，它處于華北陸塊鄂爾多斯地塊西南緣與秦祁活動(dòng)帶祁連—北秦嶺褶皺系東端的復(fù)合部位，寧夏南部弧形擠入推覆構(gòu)造帶之西華山—六盤(pán)山弧形推覆構(gòu)造帶的南段。新近紀(jì)末的喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)使研究區(qū)接受第四期變形，構(gòu)造活動(dòng)甚為強(qiáng)烈，使六盤(pán)山東麓、小關(guān)山等地形成斷裂，并且向著東北側(cè)的盆地逆沖，古近紀(jì)—新近紀(jì)地層也被卷入變形之中，白堊紀(jì)地層逆沖到了古近系之上(圖2)，這次運(yùn)動(dòng)造就了現(xiàn)今活動(dòng)斷裂分布及地貌的基本輪廓。第四紀(jì)活動(dòng)是新近紀(jì)末喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)的繼續(xù)，更新世—全新世研究區(qū)在總體上升遭受剝蝕的同時(shí)，在河流的溝谷、山間盆地及山麓地帶沉積了沖積、洪積的砂、礫、泥和厚度不等的風(fēng)成黃土。地質(zhì)災(zāi)害大部分沿兼具紅層狹長(zhǎng)的新民鄉(xiāng)—六盤(pán)山鎮(zhèn)構(gòu)造斷陷區(qū)內(nèi)密集發(fā)育且規(guī)模大，數(shù)量多，尤其發(fā)育大量的新滑坡。

注：1第四系全新統(tǒng)崩坡積物；2第四系全新統(tǒng)沖積物；3古近系漸新統(tǒng)清水營(yíng)組；4白堊系下統(tǒng)馬東山組；5白堊系下統(tǒng)李洼峽組；6逆斷層；7含礫粉質(zhì)黏土；8粉質(zhì)黏土；9碎裂巖；10泥巖；11泥質(zhì)粉砂巖；12粉砂質(zhì)泥巖。

圖2涇源蘭家大莊附近斷層地質(zhì)剖面

3　結(jié) 論

(1)地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)育在2 100 m高程以下，且在1 900～2 100 m高程范圍內(nèi)集中發(fā)育，在5°～25°坡度范圍內(nèi)最易發(fā)生滑坡災(zāi)害；受活動(dòng)斷裂的影響，SSE—SSW是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的優(yōu)勢(shì)方向；與地質(zhì)災(zāi)害關(guān)系密切的易滑地層巖組為軟弱的泥巖巖組，地質(zhì)災(zāi)害密度最高，達(dá)到0.987個(gè)/km2，其次為半堅(jiān)硬的塊狀、片狀薄—中厚層狀泥巖、頁(yè)巖泥巖巖組。

(2)六盤(pán)山東麓斷裂構(gòu)造帶以活動(dòng)褶皺與活動(dòng)斷裂相伴形式出現(xiàn)，是一條以擠壓逆沖運(yùn)動(dòng)為主的典型活動(dòng)逆斷裂構(gòu)造帶，在研究區(qū)多處可見(jiàn)有高角度的逆沖運(yùn)動(dòng)，使組成六盤(pán)山主體的白堊系地層逆掩在古近系紅層之上，在涇河源鎮(zhèn)南營(yíng)村發(fā)現(xiàn)白堊系紫紅色砂巖及灰綠色泥巖向東逆沖至第四紀(jì)階地的砂礫層之上[6]，在研究區(qū)東北部安國(guó)鄉(xiāng)石咀子附近六盤(pán)山群逆沖推覆于第四紀(jì)馬蘭黃土之上，垂直推覆達(dá)75 mm。地質(zhì)災(zāi)害的分布明顯受活動(dòng)構(gòu)造控制，在六盤(pán)山東麓逆沖斷裂帶及土窯秋千架逆沖斷裂帶兩側(cè)呈線性帶狀展布，如六盤(pán)山東麓逆沖斷裂帶附近，斷裂穿過(guò)處，地形坡度發(fā)生急劇變化，造成斷裂帶附近的巖層破碎、散落，從一定程度降低了巖土體的自身強(qiáng)度，也有利于雨水入滲，進(jìn)一步降低坡體的穩(wěn)定性，斷裂帶附近往往發(fā)育大型滑坡、崩塌，這也為泥石流的形成提供了大量的物源。另外在秋千架附近地質(zhì)構(gòu)造集中發(fā)育，是活動(dòng)斷裂的密集發(fā)育區(qū)，該區(qū)域內(nèi)巖石塊體極不穩(wěn)定，有利于崩塌的產(chǎn)生。

[1]林孝松,唐紅梅,陳洪凱,等.重慶市地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境分區(qū)研究[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),2011,21(7):3-7.

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Analysis on Disaster-Pregnant Geological Environment of Liupanshan Town Based on Map Sheet Survey

WANG Gaofeng,WANG Aijun,TIAN Yuntao,SUN Xiujuan,LI Qiang

(Center for Hydrogeology and Environmental Geology Survey,China Geology Survey,Baoding,Hebei 071051,China)

The investigation on small basin disaster-pregnant geological environment is an important basis to analyze the spatial and temporal distribution of geological disasters and disaster mode.It is also important to complete geological disaster-prone degree and zoning assessment of geological disasters and to propose comprehensive countermeasures.The geological hazard survey in Liupanshan Town of Jinghe River Basin analyzed the relationship between topography,geological structure,engineering geological rock group and geological disasters.The results show that: (1)the large landscape units and patterns obviously control the distribution of geological disasters,the geological disasters within the different types of landforms,the degree of development and distribution have some differences,the statistics shows that landslide mainly developes in the erosion construction hilly and low mountain areas,debris flow mainly developes in the low mountains,and collapse mainly developes in the valley slope zone and fault,the distribution of geological disasters developes densely along the border of general topography,linear distribution is common along the fault; (2)the weak mudstone rock group are the region′s major slide-prone stratum,controlling the distribution of geological disasters,the amount of the landslide has little correlation with landslide density in the range of different engineering geological rock group; (3)the regional geological structure not only controls the stratum spread,also controls the development of regional geological disasters.Different fracture highlights some differences.

geo-hazards; Disaster-Pregnant Geological Environment; Jinghe River Basin; slide-prone stratum

2015-07-10

2015-08-02

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“涇河流域地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)”(12120113008700)

王高峰(1984—),男,河南淮陽(yáng)人,碩士,工程師,主要從事地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查及GIS研究。E-mail:403016203@163.com

王愛(ài)軍(1963—),男,河北辛集人,學(xué)士,教授級(jí)高工,主要從事地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、監(jiān)測(cè)預(yù)警研究。E-mail:ffswaijun@163.com

P642.2; P642.4; P694

A

1005-3409(2016)05-0364-06