1733年東川Ms7.8地震山地災(zāi)害研究

王運(yùn)生+張欣+張金達(dá)+楊栓成+韓立明+嚴(yán)松

摘要：1733年云南東川發(fā)生里氏7.8級(jí)地震，震害被崔乃鏞幾乎完整地記錄了下來，對山地區(qū)走滑發(fā)震斷裂觸發(fā)的震害研究具有很高的研究價(jià)值?；谑妨霞艾F(xiàn)場調(diào)研，對次生山地災(zāi)害進(jìn)行了復(fù)核，并獲得如下基本認(rèn)識(shí)：（1）地震次生山地災(zāi)害尤其是滑坡沿發(fā)震斷裂呈窄條帶狀分布；（2）弱支護(hù)采銅礦洞坍塌嚴(yán)重；（3）滑坡失穩(wěn)既有拋射現(xiàn)象也有慢速滑動(dòng)現(xiàn)象，取決滑坡邊界條件或失穩(wěn)時(shí)間；（4）斜坡巖土體地震過程中震裂、松動(dòng)是該區(qū)泥石流高頻的主要原因之一。

關(guān)鍵詞：1733東川大地震；震害特征；地震山地災(zāi)害；建筑物損毀

中圖分類號(hào)：P65文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1672-1683（2017）01-0138-07

Abstract：Dongchuan Ms7.8 earthquake happened on August 2nd，1733，and the seismic hazards were completely recorded by Cui Naiyong，a local executive officer，in which the data are valuable to the study of secondary mountainous seismic hazards triggered by strike-slip seismic fault.The present paper investigated the secondary seismic hazards in the field based on the guide of the historical materials，the main conclusions were as follows：（1）the secondary mountainous seismic hazards were limited in a narrow zone along the seismic fracture；（2）weak support underground mines of copper were destroyed or seriously damaged，and the wooden building was good in seismic resistance；（3）the landslide failure showed in two different styles：projecting or slowly sliding，depending on the boundary conditions of the landslides or the failure time；（4）slope seismic shattering and loosening was one of the main reasons for the high-frequency debris flow.

Key words：Dongchuan Ms7.8 earthquake；characteristics of earthquake disasters；seismic mountainous disasters；building damage

東川位于“川滇菱形斷塊”東緣小江斷裂帶上。小江斷裂以走滑為主，與以逆沖為主的映秀-北川斷裂（汶川大地震發(fā)震斷裂）不同。小江斷裂帶歷史上曾多次發(fā)生強(qiáng)震，自公元1500年以來，沿該帶共發(fā)生破壞性地震50多次[1]，其中7級(jí)以上地震3次，6級(jí)地震約10次，對東川影響最大且記錄最為詳細(xì)的是1733年8月2日東川北紫牛坡附近發(fā)生的7.8級(jí)地震[2-3]，也有認(rèn)為此次地震震級(jí)是7.5或7.4級(jí)[4]。目前對歷史地震的了解人們主要通過歷史記載結(jié)合實(shí)地考察途徑來實(shí)現(xiàn)[5-10]。19世紀(jì)以前在中國發(fā)生的一些大地震[11]，因地震記錄大多不全，有關(guān)震害方面的信息極為粗略，這在很大程度上影響人們對歷史大地震震害的客觀把握。然而，1735年時(shí)任東川府知府崔乃鏞（陜西同官人，1730年到任）詳細(xì)記載了1733年8月2日東川大地震，被認(rèn)為是中國地震史料中記述震害最詳細(xì)的一次地震[11]。近年來有許多學(xué)者提及此次地震[13-14]，但由于時(shí)代久遠(yuǎn)，很少有研究者實(shí)地考察此次地震的震害情況。大地震引起的震害很多，由于東川大地震離現(xiàn)在的年代久遠(yuǎn)，一些震害已無法考證，鑒于此，本文主要涉及地震山地災(zāi)害等內(nèi)容。

汶川地震后，筆者重溫了崔乃鏞著“東川府地震紀(jì)事”，在對東川大地震的詳細(xì)記述深入理解的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)場調(diào)訪、多方校核比對，完成了震害現(xiàn)場考察，揭示了1733年東川走滑型發(fā)震斷裂觸發(fā)震害的主要特點(diǎn)，與逆沖型為主汶川大地震相比，走滑型東川大地震震害與之既有相似之處，也有自己的特點(diǎn)。研究成果對不同地質(zhì)條件及不同性質(zhì)發(fā)震斷層震害研究具有理論及現(xiàn)實(shí)意義。

1 1733年東川7.8級(jí)大地震史料解讀

1.1 臨震氣象特征

“雍正癸丑六月二十三日申時(shí)（1733年8月2日下午3點(diǎn)），東川府（轄地今會(huì)澤、東川、巧家縣）地震，當(dāng)天中午，突然刮起大風(fēng)，大風(fēng)吹過之處，房頂上的瓦好像要飛起來了…；到下午3時(shí)左右大地突然晃動(dòng)起來，并伴有雷鳴般的響聲…”時(shí)任東川知府（相當(dāng)于市長）的崔乃鏞用簡練的文字詳細(xì)記述了臨震前天氣的突變、大地震發(fā)生的準(zhǔn)確時(shí)間及恐怖的地聲。

1.2 震時(shí)地面運(yùn)動(dòng)特征

“（地震波）首先從西南方傳播過來，然后很快就向北傳播，平整的地面突然呈波狀起伏，像波浪那樣運(yùn)動(dòng)，樓臺(tái)房屋就像波浪中的小船一樣，反復(fù)地上起下落。站著的人突然倒下，走路的人突然搖搖晃晃”。作者形象地描述了東川大地震地震波橫波及到達(dá)地表衍生的面波運(yùn)動(dòng)過程；“巧家離東川城三百里，地震更強(qiáng)烈，當(dāng)?shù)伛v軍長官的官衙全部被破壞，一民房在地震時(shí)，像水旋窩那樣旋轉(zhuǎn)…”描述了巧家一帶各種地震波在地表疊加后的復(fù)雜干擾運(yùn)動(dòng)，這一描述與汶川大地震震中區(qū)居民描述的像簸箕篩麥動(dòng)作的情形完全一致。

1.3 地表破裂

“紫牛坡地裂縫，由南向北延伸約200里，一直延伸到尋甸的柳樹河，裂縫帶寬的4、5尺，窄的約1尺多，用長桿子去測量地裂縫的深度，居然測量不出來，不知道究竟有多深，田中的裂縫橫豎都有，斷斷續(xù)續(xù)地延伸沒有間斷過，引水到裂縫里總是聽不到流水聲，可能是水流入到很深的地方…”“…渾圓或長條狀的山頭發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，沿山道路大部分不能通行。”從現(xiàn)今地質(zhì)圖上量得尋甸柳樹河-小江河口直線距離約100 km，地表破裂長度與作者描述的相近；蔣家溝下游附近的紫牛坡為震中，震后地震部門在紫牛坡發(fā)現(xiàn)當(dāng)年地震留下的地表破裂形跡[1]。

1.4 礦洞坍塌及人員傷亡

“湯丹廠的人口共計(jì)約1萬人，廠有大街、小巷、貿(mào)易市場，地震時(shí)可以根據(jù)具體情況躲避地震災(zāi)害，所以傷亡的人只有四、五人；而進(jìn)入山中采礦的山洞，洞深入山體幾里路，地震一晃動(dòng)，砂石疊積，泥沙噴出，人很難不死亡。廠有幾百個(gè)礦洞，一個(gè)礦洞內(nèi)有73個(gè)采礦的掌子面，每個(gè)掌子面至少不少于十四、五人，一個(gè)礦洞里能幸運(yùn)出來的人很少?！睖鑫挥跂|川北小江斷裂上盤的山梁頂部，震動(dòng)強(qiáng)烈，但躲避及時(shí)，傷亡較??；但銅礦礦洞位于斷裂帶上盤（西盤）的湯丹鎮(zhèn)，地貌上屬中山區(qū)，構(gòu)造改造強(qiáng)烈、巖脈發(fā)育、巖體破碎，礦洞在支撐不到位甚至無支撐的情況下，地震導(dǎo)致洞口坍塌易堵塞坑道，在救援技術(shù)落后的年代，重大傷亡難以避免。

1.5 建筑物破壞

“城隍廟基本上未遭受破壞，只是大殿兩側(cè)偏殿的墻倒塌了。城內(nèi)大街小巷的瓦屋大部分都垮塌了，但是該城4個(gè)城門高5丈的城樓，屋頂屋檐都沒有遭受一點(diǎn)點(diǎn)破壞，這真是太奇怪了。從城樓向下看去，比城樓低3丈的房屋，南街和北街90%的破壞了，東街和西街有60%是完整的…，一般民間的木板房和茅草房，破舊將要垮塌的反而還保存完整，但是完整的反而四壁垮塌，這也是不好解釋的。東川府政府辦公的衙門是很久以前修建的，當(dāng)?shù)伛v軍參將辦公的衙門也是五十多年前修建的，都經(jīng)不住地震的搖動(dòng)，所以大部分都倒塌了，但是那些用加工粗糙粗大木料修建，或墻壁堅(jiān)厚的房屋都沒有被地震破壞。”“城北3里多是土城，它的旁邊是以舍村，該村24家，有21家房屋倒塌了，屋頂支撐瓦的木條全部都掉光了…”史料對建筑物破壞的描述相當(dāng)精細(xì)，揭示了當(dāng)時(shí)東川府的震害差異：（1）普通的磚瓦房、土坯房抗震性能差，損毀嚴(yán)重；而墻體厚實(shí)、整體性好的建筑如城門及木構(gòu)的城隍廟大殿，甚至一些普通的木構(gòu)房抗震性好，地震中基本沒有損壞；年久失修的房屋因墻體風(fēng)化，墻體強(qiáng)度及房屋的完整性均差，破壞嚴(yán)重；（2）當(dāng)房屋走向與地震波傳播方向不同時(shí)，震害差異大，東川城位于斷裂東盤附近，當(dāng)時(shí)地震波傳播方向?yàn)槟媳毕?，因此南街、北街走向與其垂直，損毀嚴(yán)重；而東街、西街房屋走向與地震波傳播方向平行，損壞較輕。

1.6 水文地質(zhì)條件的改變

“東川城西南大約3里左右，有一水潭，水是從山體基巖裂隙中流出的，水體非常清澈透明，當(dāng)?shù)厝瞬恢郎襟w內(nèi)部有魚。在水潭上面祠堂讀書的小孩因?yàn)榈卣鸲紒淼剿杜赃?，看見水潭里出來許多魚，大魚有幾尺長，他們?nèi)ゲ遏~，但沒有捕獲，地震停止，所有的魚都游入基巖的裂隙中，整整一個(gè)月水都是渾濁的，因?yàn)檫@個(gè)月曾發(fā)生多次地震?！笔妨嫌涊d的是東川府西南大營盤巖溶泉，此處為小江斷裂上盤，碳酸鹽巖地層，溶洞可能與上游地表河水有聯(lián)系，地震導(dǎo)致地下水位變化及水質(zhì)變化，“地下河”中動(dòng)物異常。

2 次生山地災(zāi)害特征

小江流域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育[15]，地震觸發(fā)的次生山地災(zāi)害占有較大比重?！稏|川府地震記事》對東川大地震次生山地災(zāi)害記錄相當(dāng)全面并十分具體。根據(jù)歷史記載，本文作者對主要滑坡、崩塌進(jìn)行了為期半個(gè)月的現(xiàn)場復(fù)核（表1，圖1），除少數(shù)無法查實(shí)外，多數(shù)調(diào)查結(jié)果與史料記載基本一致。從空間分布上呈窄條帶狀密布于發(fā)震斷裂兩側(cè)（圖2），與汶川地震地質(zhì)災(zāi)害面狀分布[16]迥然不同。由于泥石流災(zāi)害是地震崩塌、滑坡及震裂、松動(dòng)在降雨匯流后啟動(dòng)形成的災(zāi)害鏈，因此沒有作為本文的重點(diǎn)研究。山地災(zāi)害大致可分以下幾類。

2.1 崩塌

“東川城西北5里左右的魚硐屯村位于懸崖下面，構(gòu)成懸崖的巖石像刀砍了的一樣，很像要垮塌的墻壁，偶然從這里經(jīng)過，非常令人害怕，據(jù)當(dāng)?shù)厝苏f，這里從來都沒有發(fā)生過垮塌。這次地震當(dāng)天，崩落的一塊大石頭正向一家民房墜落，觀看的人都認(rèn)為一定會(huì)把屋里的人全部壓死，但在即將接近這家民房時(shí)，這塊大石頭突然改變方向，墜落在一塊空地里，就像有人在推動(dòng)它一樣，數(shù)間草屋都沒有被破壞。另有一家的住房離山較遠(yuǎn)，突然一塊巨石從天而降，壓垮了這家的草屋，這間草屋的屋頂、木柱和用竹條編的墻壁都被壓得看不見了…”現(xiàn)在行政區(qū)劃圖上已找不到魚洞村這個(gè)地名了，但據(jù)史料描述的方位、距離及地形，找到的其大致的位置，這里出露的是震旦系燈影組白云巖，坡度70°，斜坡整體穩(wěn)定，但發(fā)育危巖，地震觸發(fā)下易于垮塌，房屋位于懸崖下，為崩塌危險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)，進(jìn)一步調(diào)查揭示，該處為順傾坡，坡表略有起伏，也就是說崩落的巨石受地形影響并非做直線運(yùn)動(dòng)，位于落石正下方的房屋因斜坡微地貌改變落石運(yùn)動(dòng)軌跡未被擊中也在情理之中；另一方面，另一家雖離坡腳較遠(yuǎn)，但因落石源區(qū)位置高，啟動(dòng)后加速、彈跳，可以飛越較遠(yuǎn)的距離，汶川地震羅圈溝附近的房中石距坡腳至少有50 m之距，因此另一家離坡腳較遠(yuǎn)的房屋被砸中也是可以理解的。

2.2 滑坡

2.2.1 低速滑坡

“在阿旺小營山上居住的幾家人，地震把他們的原住址向前推移了1里多，而房舍瓜蔬果木竹籬的相對位置仍保持不變，好像沒有發(fā)生過地震一樣，他們并沒有發(fā)現(xiàn)他們現(xiàn)在已經(jīng)住在山谷口，往回看他們原來的住址，現(xiàn)在是一片空地，只有土了?！爆F(xiàn)場調(diào)查揭示，地震描述的滑坡為一反傾坡，由寒武系灰綠、灰白色極薄層頁巖組成，傾倒變形現(xiàn)象顯著，地震時(shí)住在變形體上居民地震時(shí)順傾倒折斷面慢速下滑，直到半山溝口鎖口處制動(dòng)而停止，運(yùn)動(dòng)距離長達(dá)700 m。”（圖3）。

碧谷西面的日卑七馬生（玉碑地），1733年8月14日見半山上的民宅和長條狀的田地移動(dòng)到山下，原來的地方已經(jīng)堆積了雜亂無章的大小石塊，移動(dòng)到山下田里的谷苗依然生長茂盛，水渠也沒有遭到破壞，就像天然的一樣。現(xiàn)場調(diào)查了距東川約11 km的石碑地，該處為沿小江斷裂帶形成的槽谷地貌，斷裂從槽谷西側(cè)通過，谷底及半坡均有居民，由于西側(cè)斜坡為斷裂帶西盤（上盤），坡腳一帶數(shù)公里內(nèi)發(fā)育多個(gè)滑坡，其中一處滑坡與史料描述的基本吻合，既玉碑地滑坡。

玉碑地滑坡位于東川區(qū)綠茂鎮(zhèn)營盤村，小江斷裂中段從該處通過，為強(qiáng)震觸發(fā)的巖質(zhì)滑坡?；滦螒B(tài)呈上窄下寬的不規(guī)則扇形狀，主滑方向?yàn)镹82°E。前緣高程為1 315 m，后緣高程1 408 m前后緣高差為93 m，滑坡體平均寬度約120 m，最大寬度達(dá)168 m，長約204 m，體積約34萬 m3。

滑坡所處邊坡為逆向坡，坡頂高程為1 538 m，坡底高程為1 310 m，高差達(dá)228 m，坡向80°，整體坡度約28°，滑源區(qū)為震旦系燈影組（Z2dn）白云巖，地層產(chǎn)狀250∠50°，巖體卸荷較強(qiáng)烈。坡腳處，巖體中發(fā)育一組傾坡外的結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)狀為50°∠40°，坡體東側(cè)為小江斷裂所形成的呈近南北走向的槽谷地貌，槽谷寬度約790 m（圖4）。

玉碑地滑坡堆積體內(nèi)部結(jié)構(gòu)從上到下有明顯的變化：堆積體中、上部為未完全解體的燈影組白云巖巖塊，呈碎裂狀結(jié)構(gòu)，巖塊風(fēng)化程度較強(qiáng)，且保留原巖層的層理和結(jié)構(gòu)，但產(chǎn)狀與滑源區(qū)差別大；下部解體程度高，無層理性，主要由塊碎石土組成，且從上到下，塊石逐漸減少；堆積體前緣超覆在紫紅色殘坡積層之上，殘坡積主要由含碎石壤土組成，碎石的成分以白云巖為主，并包括砂巖、玄武巖、泥巖等。

通過對玉碑地滑坡堆積體的調(diào)查揭示滑坡區(qū)正好位于小江斷裂附近，巖體較為破碎，在強(qiáng)烈的地震動(dòng)影響下，高位巖體沿傾坡外結(jié)構(gòu)拉裂，并使變形坡體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，，震后坡體在重力作用下繼續(xù)發(fā)生蠕變，并最終失穩(wěn)，屬震動(dòng)拉裂-剪切機(jī)制。

據(jù)文獻(xiàn)[2]記載，該滑坡按發(fā)生時(shí)間為8月14日，離主震發(fā)生時(shí)間達(dá)12 d，應(yīng)該是“滯后型”地震滑坡[17-18]，由于啟動(dòng)時(shí)沒有初始加速度，滑面較緩，加之滑源區(qū)與主堆積區(qū)高程不大，致其滑動(dòng)速度較慢，使滑坡堆積體總體上解體程度不高，因而沒有導(dǎo)致其上的房屋解體，與快速滑坡形成鮮明對比。

2.2.2 拋射式滑坡

“蓮花池是一座苗寨，有一塊約半畝的舊房地基地，種植有十分茂盛的苧麻，地震時(shí)這塊地被一分為二，一半留在原地，另一半拋在空中快速旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，飛越與它相鄰的一塊稻田，墜落在稻田的旁邊，田中稻苗沒有被破壞，苧麻一根也沒有倒，這塊麻地與遺留的麻地分別在稻田的兩邊遙遙相對，像地震前一樣長得非常茂盛?！边@一描述與汶川非典型滑坡啟動(dòng)機(jī)理及運(yùn)動(dòng)過程相同，屬拋射型滑坡[19-20]，歷史上該處的坡腳有一荷花池塘，靠近斷裂上盤斜坡上為梯田，種植苧麻，地震時(shí)上方的梯田在地震力的作用下撕裂解體，順慣性力在空中旋轉(zhuǎn)并飛向下方的田里（圖5）。通過現(xiàn)場調(diào)查訪問得知，蓮花池的具體位置位于現(xiàn)碧新路與龍東格路交叉路口南側(cè)的半山腰上，苗寨的所在地現(xiàn)僅存一廢棄的祠堂，祠堂的一側(cè)地勢有一不明顯的凹陷，凹陷正對的坡腳現(xiàn)今為一人工養(yǎng)殖池塘，這與史料的描述一致。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測拋射田塊與相鄰田塊的相對位置及高差，對當(dāng)時(shí)地震地表峰值加速度進(jìn)行了計(jì)算：

根據(jù)緯度查得：g=9.8 m/s2；實(shí)地測量獲取H=20 m ；L1（斜長）=77 m。由式L=（L21-H2）0.5求得L=43.9 m。

因此，失穩(wěn)瞬間不同震動(dòng)持續(xù)時(shí)間地表峰值加速度（PGA）計(jì)算結(jié)果見表2。

查表得其對應(yīng)的烈度可達(dá)XI度，如此大的加速度足以克服重力產(chǎn)生拋射運(yùn)動(dòng)。

2.3 崩滑堵江

“引格河兩岸的山體同時(shí)發(fā)生崩塌，崩塌下來的土石堵塞了引格河，這時(shí)魚蝦全部浮出水面，居民在那里圍觀但不敢去捕撈；木樹郎兩岸山體崩塌導(dǎo)致河流斷流3 d，漫溢出的河水沖毀了農(nóng)田和禾苗，田間的溝渠被分割成若干小段，原來的形狀已經(jīng)完全被破壞?！贝舜谓?jīng)多方調(diào)訪，未找到引格河，但木樹郎河就在東川市上游1.5 km，現(xiàn)場沿該溝追溯調(diào)查揭示木榔河中上游深切，縱坡降150‰～200‰，谷底寬20～30 m，兩岸高陡，坡度40°～50°，以碳酸鹽巖及碎屑巖為主，崩塌、滑坡及溝道洪積、泥石流物源豐富，殘存的崩滑體后緣高于谷底80～100 m。平水期流量平均305 L/s，雨季流量約3 m3/s，八月份正值雨季，堵塞三天庫容近26萬 m3，具備地震崩滑堵河的地形及地質(zhì)條件，如今河道下游仍保持有當(dāng)時(shí)決口形成的寬近100余米的洪泛粗顆粒堆積。

3 結(jié)論與討論

結(jié)論：結(jié)合東川大地震史料記載及現(xiàn)場考察，有以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。（1）1733年東川大地震為典型的走滑型地震，地表破裂長、釋放能量大、震害嚴(yán)重。（2）小江斷裂帶兩側(cè)巖體破碎、風(fēng)化強(qiáng)，極震區(qū)地震次生山地災(zāi)害發(fā)育，以崩塌及滑坡為主，同時(shí)，礦洞坍塌及山體震裂也相當(dāng)嚴(yán)重。（3）地震次生災(zāi)害主要集中在斷裂帶兩側(cè)5 km以內(nèi)，特別是2 km內(nèi)最為集中，呈窄的條帶狀，不同于汶川地震次生山地災(zāi)害的面狀分布。（4）拋射式滑坡災(zāi)害反算的地震加速度大于0.7g，對應(yīng)震級(jí)烈度為X至XI度。（5）房屋破壞具有明顯的方向性，且木構(gòu)建筑防震性能好于磚瓦房、土坯房。

討論：小江斷裂帶中段地貌上可以區(qū)分為斷層槽谷及兩側(cè)的中-強(qiáng)切割中山區(qū)，地層組成復(fù)雜，斷裂構(gòu)造發(fā)育，斷裂帶及其附近區(qū)域因斷裂長期活動(dòng)導(dǎo)致巖體破碎，大震過程中山體表層大面積震裂，素有“銅都”之稱銅礦冶煉，始于東漢，長期的伐木燒炭煉銅使森林大面積被毀[21]，現(xiàn)今小江兩岸大規(guī)模高頻暴雨泥石流密集成群發(fā)育[22]，應(yīng)與大地震強(qiáng)烈擾動(dòng)有著密切聯(lián)系。

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