西藏易貢滑坡源區(qū)坡體賦存的地質(zhì)結(jié)構(gòu)及其滑動(dòng)模式

辛 鵬王 濤劉甲美劉 鋒杜建軍趙建磊

1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所,北京 100081;

2.自然資源部活動(dòng)構(gòu)造與地質(zhì)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100081;

3.自然資源部陜西寶雞野外科學(xué)觀測(cè)研究站,北京 100081

0 引言

西藏易貢滑坡規(guī)模巨大。1900年,易貢滑坡發(fā)生首次有記錄的崩滑碎屑流、堵江事件(郭廣猛,2005;Guo et al.,2020;袁 浩 等,2021)。2000年4月9日20點(diǎn)5分,滑坡源區(qū)再次發(fā)生高位遠(yuǎn)程滑坡-碎屑流災(zāi)害,巨大型崩滑體沿溝谷沖入易貢藏布江,形成長(zhǎng)約2.5 km堰塞壩,上游堰塞湖的水量一度超過(guò)3.0×109m3。同年6月8日,易貢堰塞湖發(fā)生潰壩,巨量洪水一路下泄、摧毀了下游的橋梁,導(dǎo)致印度平原約50萬(wàn)人無(wú)家可歸(魯修元等,2000;王治華和呂杰堂,2001;呂杰堂等,2003)。在融雪、冰劈及地震等內(nèi)外營(yíng)力耦合作用下,易貢滑坡源區(qū)潛在不穩(wěn)定斜坡具有再次失穩(wěn)成災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)(劉錚等,2020),威脅下游公路、橋梁等工程設(shè)施。

2000年易貢滑坡發(fā)生后,諸多學(xué)者系統(tǒng)研究了滑坡滑移、鏈?zhǔn)街聻?zāi)過(guò)程以及復(fù)發(fā)周期,對(duì)滑坡、堰塞湖、洪水巨型災(zāi)害鏈?zhǔn)竭^(guò)程進(jìn)行了模擬(胡明鑒等,2009;戴興建等,2019;王哲等,2021)。部分學(xué)者研究認(rèn)為易貢滑坡體為花崗巖組成的楔形體結(jié)構(gòu),其內(nèi)部的三組原生結(jié)構(gòu)面(NW328°∠46.5°、S180°∠48°、SW228°∠59°)與多組臨空卸荷結(jié)構(gòu)面控制了源區(qū)的巖崩,巖體表生卸荷是滑動(dòng)的主控因素(許強(qiáng)等;2007)。也有學(xué)者結(jié)合喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)的應(yīng)力環(huán)境,認(rèn)定易貢滑坡為斷裂構(gòu)造控制型滑體,源區(qū)發(fā)育北西向嘉黎走滑斷裂帶、北西向達(dá)德-阿尼扎斷裂與北東向魯朗-易貢走滑斷裂(劉偉,2002)。另有學(xué)者認(rèn)為易貢滑坡受石炭紀(jì)地層內(nèi)軟弱層帶控制,滑體沿著軟弱層滑移變形(殷躍平,2000;郭廣猛,2005)。近年來(lái),新的研究發(fā)現(xiàn)巖質(zhì)滑坡的啟程滑移易受關(guān)鍵塊體、鎖固段控制(薛雷等,2018;鄔愛(ài)清,2019;胡樂(lè)等,2021),其高頻活動(dòng)具有巖質(zhì)滑坡的力鏈?zhǔn)狡茐奶卣?鎖固區(qū)巖體具有控制性作用。易貢滑坡亦不例外,李俊等(2017,2018)將易貢滑坡源區(qū)的不穩(wěn)定斜坡分為BH01、BH02兩個(gè)區(qū)域。但上述研究均未回答易貢滑坡源區(qū)是否有斷裂帶存在,亦不能確定BH01、BH02坡體結(jié)構(gòu)與卸荷結(jié)構(gòu)面、深大斷裂帶間的作用關(guān)系。因此,進(jìn)一步的調(diào)查源區(qū)坡體賦存的地質(zhì)結(jié)構(gòu),則可為滑坡的力學(xué)穩(wěn)定性分析及監(jiān)測(cè)提供依據(jù)。

近年來(lái),喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)地質(zhì)過(guò)程的研究新進(jìn)展為易貢滑坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)研究提供了基礎(chǔ)(張進(jìn)江和丁林,2003;丁林和鐘大賚,2013)。易貢滑坡源區(qū)為極高山區(qū),人跡罕至,難以通過(guò)測(cè)繪、線路調(diào)查獲取精細(xì)的地形、地質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)與信息。文章以易貢滑坡源區(qū)為研究區(qū),基于Pleiades衛(wèi)星2 m精度數(shù)字高程模型,結(jié)合線路地質(zhì)調(diào)查,獲得源區(qū)內(nèi)坡體的地貌學(xué)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)與滑坡學(xué)的證據(jù),并進(jìn)一步將源區(qū)分為BH01、BH02與BH03 3個(gè)潛在強(qiáng)變形區(qū)域,以研究源區(qū)斜坡賦存的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、潛在滑動(dòng)模式與變形破壞趨勢(shì)。

1 易貢滑坡工程地質(zhì)條件

易貢滑坡位于青藏高原東南部南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)的西北向弧頂部位,毗鄰易貢藏布江大峽谷左岸。易貢藏布江自西向東流經(jīng)通麥村匯入帕隆藏布江,而后再匯入雅魯藏布江?；虑熬墳楠{泉河-嘉黎-察隅深大斷裂帶,該斷裂寬約10 km,為東構(gòu)造結(jié)的北部邊界斷裂(圖1a)。受區(qū)域內(nèi)構(gòu)造地貌過(guò)程影響,東構(gòu)造結(jié)西北部的易貢-通麥-培龍段溝谷的岸坡地形高差超過(guò)3 km,坡體表生卸荷裂隙發(fā)育。此外,區(qū)域發(fā)育深成硬質(zhì)變質(zhì)巖體,在地殼強(qiáng)烈擠壓縮短作用下,北西—南東向嘉黎-察隅斷裂帶滑移錯(cuò)動(dòng)產(chǎn)生的共軛伴生斷裂結(jié)構(gòu)面(圖1b)。

圖1 西藏林芝易貢滑坡構(gòu)造背景與關(guān)鍵塊體位置Fig.1 The tectonic geological background and key block location of the Yigong landslide in Nyingchi city, Tibet

易貢滑坡所在的扎木弄溝呈近南北向,源區(qū)坡體長(zhǎng)約2.3 km,東西寬約3.1 km,2000年失穩(wěn)滑動(dòng)的巖體體積超過(guò)8.0×108m3?；麦w由南東向、南西向兩組主控滑動(dòng)面分隔形成,整體呈楔形體狀(許強(qiáng)等,2007)?；瑒?dòng)面埋深超過(guò)1 km,遠(yuǎn)超溝谷卸荷影響帶的深度(杜世回等,2021)。

現(xiàn)今,根據(jù)三維地貌形態(tài)分析,按照巖體結(jié)構(gòu)面展布特征,斜坡源區(qū)除了發(fā)育BH01、BH02兩個(gè)關(guān)鍵塊體外,尚存在BH03塊體,它們均具有進(jìn)一步漸進(jìn)變形擴(kuò)展的趨勢(shì)(圖1c)。

2 不對(duì)稱地貌形態(tài)證據(jù)

易貢滑坡源區(qū)具有地貌裂點(diǎn)特征,南北向溝谷兩側(cè)地貌呈現(xiàn)不對(duì)稱狀形態(tài),發(fā)育多個(gè)次級(jí)地貌單元,且后緣具有獨(dú)特的裂槽地貌、重力滑塌地貌,它們均與多期構(gòu)造地貌復(fù)合作用相關(guān)。具體特征如下。

(1)溝谷形態(tài)與東西兩側(cè)差異大

易貢滑坡源區(qū)東側(cè)易貢茶廠甲中村、西側(cè)通加村溝谷均呈近南北向,具有相似形態(tài)特征,溝谷內(nèi)無(wú)大型崩滑體發(fā)育,具有區(qū)域溝谷演化的一般特征(圖2a)。溝谷底部至海拔2600 m段為深切Ⅴ型峽谷區(qū),岸坡形成于9.0～2.0 a BP;海拔2600～3300 m段為Ⅴ型峽谷與U型谷復(fù)合發(fā)育區(qū),坡地形成于白玉冰期至冰消期;海拔3300～4000 m段呈Ⅴ峽型谷,為流域的上游峽谷段;海拔4000 m及以上區(qū)域?yàn)楦咴?形成于末次冰期,坡地多呈圓丘狀,發(fā)育冰川U型谷(圖2b、2c;央金拉姆等,2019)。

與東西兩側(cè)地貌形態(tài)不同,易貢滑坡源區(qū)溝谷地形破碎、地形陡峻、地貌形態(tài)多樣,為崩滑重力地貌控制,溝谷呈Ⅴ型狀,具有孕育大型崩滑體的地貌環(huán)境(圖2d)。

圖2 易貢滑坡及相鄰溝谷地質(zhì)地貌特征Fig.2 The geologic and geomorphic characteristics of the Yigong landslide and adjacent valleys

(2)源頭山脊地形漸次降低

易貢滑坡源區(qū)為高山、極高山陡變帶,源區(qū)高原面受到強(qiáng)烈破壞。溝谷后緣山脊走向呈近東西向,由西向東高程逐步降低(圖3a、3b)。自易貢滑坡后緣,海拔最高點(diǎn)位于西北角,高程為5560 m;海拔最低點(diǎn)位于東側(cè),高程為5105 m。源區(qū)發(fā)育3條近南北向溝谷,在高程約3500 m處匯聚成主溝。3條近南北向次級(jí)支溝將易貢滑坡后緣分割成4個(gè)次級(jí)斜坡單元。自西向東,這3條溝谷的寬度依次為200 m、150 m與800 m(圖3c)。其中,斜坡S3與S4之間溝谷最寬。源區(qū)地形高程、溝谷寬度與構(gòu)造地貌過(guò)程存在密切關(guān)系。

(3)單面山與裂槽地貌

基于2 m精度數(shù)值高程模型,獲得了易貢滑坡源區(qū)的地形陰影(圖3b)。根據(jù)地形與坡度分析,4個(gè)次級(jí)斜坡單元依次為:單面山、兩個(gè)四面塊體、裂槽(圖3b—3d)。每個(gè)斜坡單元均有著獨(dú)特的巖體結(jié)構(gòu)特征。其中,斜坡S1呈單面山狀,位于溝谷的左側(cè),坡向東,南北向長(zhǎng)約2.7 km,東西寬約0.74 km,高約2.1 km,坡度為25°～32°,可能為1900年滑坡的側(cè)邊界(圖3a、3b),現(xiàn)存BH01次級(jí)變形體。斜坡S2為四面塊體狀柱形山,南北長(zhǎng)約1.2 km,寬約0.79 km,高約1.6 km。四面體山體呈凸出狀,發(fā)育3組臨空面,南西、西北兩個(gè)方向臨空面呈直立狀,坡度超過(guò)65°,可能為1900年滑坡的側(cè)邊界。南東向臨空面坡度為25°～32°,系2000年滑坡的控滑結(jié)構(gòu)面之一(圖3a、3b)。斜坡S3四面體山體南北長(zhǎng)約1.6 km,寬約0.4 km,發(fā)育南西、南東臨空面,坡度超過(guò)56°。斜坡內(nèi)部發(fā)育BH02和BH03兩個(gè)次級(jí)變形體。南西向結(jié)構(gòu)面系2000年滑坡的主控結(jié)構(gòu)面(圖3a、3b)。斜坡S4與S3間發(fā)育寬闊的拉裂槽,呈近南北向,槽內(nèi)地形平緩(圖3a、3b、3d),見(jiàn)明顯的崩積物堆積,亦具有冰川侵蝕痕跡。該拉裂槽橫切整個(gè)山脊,沿S4斜坡頂部自南向北延伸,長(zhǎng)約3.1 km,重力底劈擴(kuò)展特征較弱,該特征呈現(xiàn)出較強(qiáng)的構(gòu)造地貌特征。

圖3 易貢滑坡源區(qū)地形及其次級(jí)地貌單元Fig.3 The topography of the Yigong landslide source area and its secondary geomorphic units

3 疊瓦式推覆構(gòu)造證據(jù)

在東構(gòu)造結(jié)以西地區(qū),板塊碰撞導(dǎo)致的早期變形主要表現(xiàn)為東西向延伸的逆沖-推覆構(gòu)造系統(tǒng)和藏南拆離系向北的斷裂活動(dòng)(丁林和鐘大賚,2013;趙遠(yuǎn)方等,2021)。自中新世中期至第四紀(jì),東西向伸展變形可能是南北向擠壓的變形分解所致,表現(xiàn)為近南北向斷裂的走滑位移、沿東西向斷裂的拉張斷陷。在形成機(jī)制上,東西向伸展形成的構(gòu)造可能為嘉黎斷裂帶的共軛走滑斷裂系,指示著南北向擠壓的應(yīng)力狀態(tài)(張近江等,2003b)。易貢滑坡緊鄰東構(gòu)造的北邊界嘉黎斷裂帶,坡體結(jié)構(gòu)更易受到構(gòu)造背景的影響。

(1)兩組結(jié)構(gòu)面的解析

高精度地形陰影上清晰可見(jiàn),源區(qū)斜坡具有兩組清晰的結(jié)構(gòu)面(圖4a)。其中,第一組結(jié)構(gòu)面(J1—J15)傾向南東(圖4b),與斜坡S1的坡向一致,坡度約為25°～32°,該結(jié)構(gòu)面形成時(shí)代較早,呈低角度、逆沖狀,與東西向逆沖-推覆過(guò)程有關(guān);第二組結(jié)構(gòu)面(P1—P12)傾向南西(圖4c),坡度約78°,該結(jié)構(gòu)面疊置于J1結(jié)構(gòu)面之上,形成時(shí)代晚于逆沖結(jié)構(gòu)面,與南北向擠壓的協(xié)調(diào)變形有關(guān)。這兩組結(jié)構(gòu)面在易貢湖至通麥大橋段普遍發(fā)育,與易貢藏布高邊坡平硐內(nèi)結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀相近(杜世回等,2021)。

圖4 易貢滑坡源區(qū)主控結(jié)構(gòu)面展布特征Fig.4 The distribution characteristics of the main controlling structural planes in the Yigong landslide source area

兩組不同產(chǎn)狀結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)生與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境相關(guān)。線路地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn):受到巖層間能干性差異影響,局部有剪切強(qiáng)變形帶發(fā)育。其中,傾向南東低角度斷裂帶及構(gòu)造破碎帶(J1—J15)與早期逆沖推覆作用相關(guān),在溝谷上游4 km處可見(jiàn)露頭(圖5a),其斷裂面產(chǎn)狀為103°∠21°。斷裂帶局部呈壓剪韌性-脆性破壞特征,厚度不一(圖5b—5d)。該斷裂面的產(chǎn)狀與單面山坡體S1具有相同的產(chǎn)狀。

易貢滑坡的溝谷下游亦可見(jiàn)走滑兼逆沖斷裂帶,即傾向南西結(jié)構(gòu)面(P1—P12),寬度約280 m,發(fā)育4組斷裂面,局部有強(qiáng)烈的巖體碎裂與泥化現(xiàn)象(圖5c)。其左邊界斷層寬約0.8 m,產(chǎn)狀為243°∠72°(圖5e),右邊界斷層產(chǎn)狀為150°∠75°。斷裂帶的中間部位發(fā)育強(qiáng)變形帶,見(jiàn)角礫巖和斷層泥,產(chǎn)狀為154°∠82°(圖5f)。上述斷裂均未見(jiàn)到清晰的、強(qiáng)活動(dòng)產(chǎn)生的斷層泥,或多期活動(dòng)摩擦特征,第四紀(jì)以來(lái)的活動(dòng)特征不明顯。

圖5 易貢滑坡源區(qū)斷裂帶露頭及其地質(zhì)剖面Fig.5 The outcrop of the fault zone and its geological profile in the Yigong landslide source area

(2)源區(qū)具有疊瓦式構(gòu)造特征

易貢滑坡源區(qū)的低角度逆沖斷裂、高角度走滑斷裂與東構(gòu)造結(jié)地殼漸進(jìn)縮短有關(guān),其組合結(jié)構(gòu)指示了疊瓦式逆沖推覆構(gòu)造(圖6a)。按照源區(qū)斷裂結(jié)構(gòu)面的展布形態(tài),該組合特征符合逆沖擠壓和走滑作用共存的壓扭性構(gòu)造變形模式(圖6b;Abd El-Wahed et al., 2016; Li et al., 2017)。

在東西向擠壓作用下,西側(cè)斜坡S1、斜坡S2為逆沖推覆構(gòu)造前緣,中下構(gòu)造層深成的變質(zhì)巖層沿兩組逆沖斷層推覆至地表,兩組逆斷層生成序列由西向東排列。從控滑結(jié)構(gòu)面埋深可見(jiàn):第一組斷層面(F1—F3)埋深超過(guò)3 km,第二組斷層面(F4—F6)的埋深超過(guò)2 km(圖6a)。按照上述深度推測(cè):斷層間的層間錯(cuò)動(dòng)應(yīng)該為塑性、韌性變形主導(dǎo),伴生表層的卸荷脆性破壞。在形成時(shí)間上,可能具有同時(shí)期逆沖生成特征,也可能具有不同期漸進(jìn)逆沖覆蓋特征。

受到持續(xù)擠壓應(yīng)力后期,為協(xié)調(diào)逆沖推覆構(gòu)造體變形,在推覆體的后緣,易產(chǎn)生南北向的伸展變形。其結(jié)構(gòu)面(F7)與逆沖斷裂結(jié)構(gòu)面正相交(圖6a)。但它的層間錯(cuò)動(dòng)變形量較逆沖斷裂變形量小,斷層面產(chǎn)生時(shí)期的埋深低于1 km,層間剪切多脆性破壞主導(dǎo)。受到巖石能干性、剪切強(qiáng)度差異的影響,層間錯(cuò)動(dòng)伴生產(chǎn)生次級(jí)結(jié)構(gòu)面以及伴生張裂隙。

圖6 易貢滑坡源區(qū)疊瓦式推覆構(gòu)造Fig.6 The imbricated nappe structures in the Yigong landslide source area

在構(gòu)造地貌連續(xù)變化過(guò)程中,易貢滑坡源區(qū)初始作為逆沖推覆構(gòu)造與走滑斷裂發(fā)育區(qū),具有局部應(yīng)變集中特征。在中新世中期至第四紀(jì),受到區(qū)域南北向伸展的影響,斜坡S4也發(fā)生了伸展變形(圖3a)。受先存構(gòu)造異性、局部地形、冰川侵蝕和重力失穩(wěn)等多種因素的影響,在緊鄰易貢滑坡源區(qū)走滑斷裂帶區(qū),出現(xiàn)了清晰的張性拉裂槽。平行拉裂槽亦可見(jiàn)多組深度張裂縫(圖3d)。當(dāng)拉裂槽出現(xiàn)之后,張裂隙逐步加速向坡體下部擴(kuò)展,并與走滑斷裂面貫通,失去后緣張拉應(yīng)力的坡體逐步沿逆沖斷裂結(jié)構(gòu)面楔形體滑出。

4 滑坡學(xué)的證據(jù)

巖質(zhì)滑坡多具有蠕滑-拉裂-剪斷破壞機(jī)制(付小林等,2021;胡樂(lè)等,2021;任申,2021;唐鵬,2021;張永雙等,2021)。在蠕滑變形階段,斜坡沿近水平或緩傾軟弱結(jié)構(gòu)面蠕滑,坡體后緣率先產(chǎn)生近直立的拉張裂縫,導(dǎo)致原后緣拉張應(yīng)力邊界解鎖,裂縫加速向中前部鎖固段發(fā)展。持續(xù)卸荷作用促使斜坡后緣拉裂擴(kuò)展至臨界深度,坡體前緣的鎖固端承受的推力逐漸增大,出現(xiàn)鼓脹現(xiàn)象,后緣滑體的蠕動(dòng)變形會(huì)隨之加劇(Bedoui et al.,2009)。當(dāng)鎖固段區(qū)內(nèi)剪切帶貫通時(shí),高位巖體會(huì)快速滑動(dòng)、剪出。鑒于上述分析可見(jiàn):易貢滑坡后緣拉裂槽、張裂縫以及內(nèi)部斷裂軟弱帶的擴(kuò)展是滑坡能夠啟程滑移的關(guān)鍵要素。

(1)滑面沿著斷層破碎帶擴(kuò)展

在2000年,易貢巨型滑坡繼承了先期的地貌與地質(zhì)結(jié)構(gòu)。由滑坡形態(tài)可見(jiàn),滑體呈不對(duì)稱楔形體狀(圖7a)。在走滑斷裂發(fā)育區(qū),坡體S3左側(cè)破裂面為主滑面,沿著前期斷裂帶擴(kuò)展。破裂面系呈近直立狀,最大埋深超過(guò)1 km,表面可見(jiàn)清晰的剪切摩擦痕跡(圖7b)。右側(cè)破裂面為次級(jí)滑面,面積較小,沿著推覆體的逆沖斷層面發(fā)育,傾角較緩,受埋深超過(guò)3 km的韌性剪切帶控制。兩個(gè)滑動(dòng)面的最大埋深均超出了流域內(nèi)溝谷卸荷帶50～300 m的深度(杜世回等,2021),間接佐證易貢滑坡為構(gòu)造控制滑體。

圖7 易貢滑坡2000年源區(qū)滑面形態(tài)Fig.7 The slip surface morphology in the Yigong landslide source area in 2000

(2)主滑面發(fā)源于拉裂應(yīng)力區(qū)

后緣的拉裂破壞是滑坡啟動(dòng)滑移的必要條件。受到側(cè)壁邊界的限制,重力卸荷型滑坡后緣的張裂縫、陡坎多呈弧形狀,傾角多超過(guò)60°。與重力卸荷型滑坡不同,易貢滑坡發(fā)育于大型疊瓦式推覆構(gòu)造體的走滑區(qū)與張裂區(qū)(圖6b),后緣拉裂縫呈近筆直狀,而非弧形狀(圖7b)。由此可見(jiàn),易貢滑坡后緣拉裂區(qū)的形態(tài)受到區(qū)域構(gòu)造地貌過(guò)程影響,沿著南北向拉裂槽擴(kuò)展。若拉裂槽具有足夠的深度,易貢源區(qū)斜坡再次活動(dòng)可能仍會(huì)沿著拉裂縫擴(kuò)展。

5 討論

基于上述3方面證據(jù)可知,易貢滑坡為深層滑坡,其滑動(dòng)面位于構(gòu)造滑移產(chǎn)生的兩組局部強(qiáng)變形的斷層帶內(nèi),后緣拉裂縫、拉裂槽為東構(gòu)造結(jié)南北向伸展斷裂帶。這兩組斷裂結(jié)構(gòu)面賦存于疊瓦式逆沖推覆構(gòu)造體內(nèi)。在內(nèi)外動(dòng)力作用下,逐步呈蠕滑-拉裂-剪斷式破壞。然而,該大型構(gòu)造體內(nèi)的次級(jí)斷裂帶是否具有活動(dòng)性,易貢滑坡BH01、BH02塊體的穩(wěn)定性與賦存的地質(zhì)結(jié)構(gòu)間存在什么關(guān)系?這兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題影響著源區(qū)斜坡穩(wěn)定性的判斷。

(1)源區(qū)斷裂帶的活動(dòng)性

走滑斷裂帶是易貢滑坡源區(qū)滑坡體控滑結(jié)構(gòu)面之一,該類斷裂有壓扭性和張扭性兩種形成機(jī)制,它們多具有協(xié)調(diào)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的擠壓、拉張變形的作用,是一種重要的轉(zhuǎn)換性構(gòu)造。由新發(fā)現(xiàn)的走滑兼逆沖剖面可見(jiàn)(圖5e—5f),斷裂帶內(nèi)強(qiáng)應(yīng)變帶碎粒巖的寬度為0.7 m,角礫巖的寬度約為180 m。結(jié)合有限應(yīng)變理論,按照?qǐng)?jiān)硬巖的應(yīng)變率為3%～5%反算,控制斷裂帶變形的塊體長(zhǎng)度范圍在10～18 km(徐連民等,2004;莫云川等,2021)。由此可知,源區(qū)的北東向斷裂帶為局部強(qiáng)變形帶,它可能為嘉黎斷裂帶的共軛走滑斷裂系,指示南北向擠壓的應(yīng)力狀態(tài)(張近江等,2003)。

從斷層的活動(dòng)性而言,斷裂具有黏滑、蠕滑兩種模式。在黏滑變形作用下,斷層面上會(huì)發(fā)育“鏡面構(gòu)造”,碎裂巖中心會(huì)發(fā)育斷層泥。但在蠕滑變形作用下,韌脆性剪切面發(fā)育,常見(jiàn)角礫巖。由調(diào)查發(fā)現(xiàn)的斷層露頭可見(jiàn),斷裂帶內(nèi)物質(zhì)大部分為黏土-碎石屑組合的構(gòu)造(圖8a),灰?guī)r碎屑在剪切方向上具有發(fā)散破裂,造成方解石脈和小碎屑發(fā)生位錯(cuò),且無(wú)斷層泥出露(圖8b)。因此,蠕變滑移是北東向斷裂帶的漸進(jìn)變形主要形式,動(dòng)力來(lái)源可能為嘉黎斷裂帶通麥段的大規(guī)模滑移。

圖8 易貢源區(qū)走滑斷裂帶及內(nèi)部碎裂巖結(jié)構(gòu)Fig.8 The strike-slip fault zone and its internal cataclastic rocks in the Yigong landslide source area

(2)拉裂槽形成的力學(xué)機(jī)制及效應(yīng)

多數(shù)大型巖質(zhì)滑坡的穩(wěn)定性受控于潛在鎖固段強(qiáng)度,蠕滑-拉裂-剪斷機(jī)制是該類滑坡最主要的破壞模式之一。在初始變形階段,因重力作用,滑坡前緣沿著軟弱結(jié)構(gòu)面蠕滑,斜坡后緣率先出現(xiàn)拉張破壞;當(dāng)進(jìn)入快速變形階段后,滑坡后緣拉裂縫持續(xù)向下擴(kuò)展,直至延伸至斜坡的剪切鎖固應(yīng)力區(qū)。因滑坡后緣拉張引力解鎖,坡體中前部剪切應(yīng)力區(qū)成為控制坡體滑動(dòng)關(guān)鍵因素。在此階段,因地表水沿著拉張槽匯聚、下滲,滑帶強(qiáng)度快速折減,坡體應(yīng)力重分配后,滑體逐步加速蠕變(張佳佳等,2018;Zhou et al., 2019)。最終,當(dāng)坡體內(nèi)賦存水分突然增大時(shí),或者鎖固段強(qiáng)度強(qiáng)烈折損時(shí),滑坡體出現(xiàn)高位剪出。

為定量化分析上述過(guò)程,部分學(xué)者從定量實(shí)驗(yàn)的角度發(fā)現(xiàn):Hcr為后緣拉裂縫臨界深度,Hc為后緣拉張裂縫現(xiàn)今深度。二者存在如下關(guān)系:當(dāng)0.3Hcr≤Hc≤0.7Hcr時(shí),坡體表面幾乎無(wú)顯著的位移;當(dāng)0.7Hcr≤Hc≤Hcr,滑移速度會(huì)顯著增大,滑坡體會(huì)轉(zhuǎn)入快速破壞階段(圖9a)。對(duì)比上述關(guān)系可知,以拉裂槽所在的位置為底滑面,易貢滑坡的BH02滑體后緣拉裂縫近乎貫通,具有快速滑移破壞的風(fēng)險(xiǎn)。此外,緊鄰BH02坡體存在另外一個(gè)高度裂隙化坡體BH03,該塊體后緣與拉裂區(qū)相連,其后緣拉裂縫深度小于0.7Hcr,仍處于緩慢變形轉(zhuǎn)快速滑移的階段。而相對(duì)于上述兩個(gè)滑體,BH01坡體后緣其他位置還未見(jiàn)明顯的拉裂縫,整體相對(duì)安全(圖9b)。

圖9 易貢滑坡源區(qū)關(guān)鍵塊體及其拉裂縫展布形態(tài)Fig.9 The key blocks in the Yigong landslide source area and the distribution pattern of their tensile cracks

基于2 m精度地形數(shù)據(jù)的地貌形態(tài)(圖3b)對(duì)BH02滑體的矢量測(cè)量可知:該變形區(qū)寬約600 m,長(zhǎng)約280 m,高約800 m,潛在滑坡體的體積約7.0×107m3。在蠕動(dòng)滑移作用下,當(dāng)高位變形體自5000 m高程位置啟動(dòng)后,經(jīng)過(guò)下滑、撞擊形成的碎屑流會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的溝道鏟刮效應(yīng),裹挾大量松散體,導(dǎo)致體積劇增。監(jiān)測(cè)BH02號(hào)高位變形的位移變化趨勢(shì)成為易貢滑坡源區(qū)風(fēng)險(xiǎn)防控的主要關(guān)注點(diǎn)。

6 結(jié)論

西藏易貢滑坡源區(qū)斜坡賦存于獨(dú)特的地質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi),為典型的構(gòu)造型滑坡。由上述現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查與控滑結(jié)構(gòu)力學(xué)解析,可得到如下結(jié)論。

(1)易貢滑坡為深層滑坡,源區(qū)坡體具有斷裂構(gòu)造地貌特征,呈不對(duì)稱狀形態(tài)。源區(qū)斜坡結(jié)構(gòu)賦存于大型疊瓦推覆構(gòu)造體內(nèi),可分為前緣疊瓦式逆沖斷裂區(qū)單面山、逆沖斷裂區(qū)塊體、走滑斷裂區(qū)塊體、走滑斷裂區(qū)北東向拉裂槽4個(gè)次級(jí)斜坡單元,BH01、BH02與BH03共3個(gè)次級(jí)斜坡變形體均賦存于上述結(jié)構(gòu)內(nèi)。

(2)易貢源區(qū)坡體自北東向裂谷區(qū)呈現(xiàn)多級(jí)、多期次深層漸進(jìn)滑移,具有巖質(zhì)滑坡蠕滑-拉裂-剪斷型滑動(dòng)機(jī)制。依據(jù)后緣拉裂縫擴(kuò)展的深度推斷,坡體BH02具有潛在加速滑移風(fēng)險(xiǎn),且坡體BH03亦不穩(wěn)定,坡體BH01相對(duì)穩(wěn)定。

(3)易貢滑坡源區(qū)北東向斷裂帶為局部強(qiáng)變形帶,可能為嘉黎斷裂帶的共軛走滑斷裂系,指示南北向擠壓的應(yīng)力狀態(tài),蠕變滑移是斷裂帶的漸進(jìn)變形主要形式。在冰雪凍融循環(huán)作用下,拉張槽匯水、導(dǎo)水與剪脹裂隙輸水是坡體蠕滑速度逐步加快的主控因素。

致謝:感謝中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所李建華研究員、譚成軒研究員、李濱研究員和中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院馮振教授級(jí)高工提出的寶貴意見(jiàn)。