玉樹縣2011年4月14日m

玉樹縣2011年4月14日m

1地震災(zāi)害與地震構(gòu)造2010年4月14日7時49分，山西省玉樹縣發(fā)生了七級地震。宏觀震動器位于玉樹縣結(jié)古市西北郭華亭附近。玉樹地震造成大量房屋破壞，并引發(fā)了大量的山體滑坡、崩塌、山體裂縫、路面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，導(dǎo)致2220人遇難，70人失蹤。玉樹地震發(fā)生后，國土資源部立即成立了“玉樹地震抗震救災(zāi)應(yīng)急專家組”，按照現(xiàn)場指揮部統(tǒng)一部署，災(zāi)后應(yīng)急地質(zhì)調(diào)查工作的重點是地質(zhì)災(zāi)害和地震斷裂應(yīng)急調(diào)查，為玉樹地震災(zāi)區(qū)災(zāi)后重建規(guī)劃和避讓選址提供依據(jù)。由于地形地貌、斜坡結(jié)構(gòu)等地質(zhì)條件以及地震震級的差異性，造成玉樹震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的分布規(guī)律與發(fā)育特征與汶川震區(qū)有較大的不同，且玉樹震區(qū)震前震后地質(zhì)災(zāi)害的分布與地質(zhì)災(zāi)害特征發(fā)生了較大的變化。殷躍平等通過調(diào)查闡述了玉樹地震地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量明顯增加、受活動斷裂控制、低位滑坡為主等主要特征。張永雙等通過調(diào)查對地震次生地質(zhì)災(zāi)害特征進行了初步分析，認(rèn)為玉樹地震次生地質(zhì)災(zāi)害一般分布在距地震斷裂2km范圍內(nèi)。許沖等通過解譯輔以現(xiàn)場調(diào)查的方法分析了玉樹地震滑坡與震中、地表破裂以及地形變量的關(guān)系，認(rèn)為玉樹地震滑坡多發(fā)生在距離地表破裂1.5km區(qū)域內(nèi)，且多分布在高程3800～4000m、坡度20°～35°范圍。郭小花等對玉樹地震地質(zhì)災(zāi)害的特征進行了分析，認(rèn)為地質(zhì)災(zāi)害主要分布在斷裂下盤，受地震活動控制作用強烈。本文通過參與地震地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急排查與汛期排查，結(jié)合數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，對玉樹震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害震前、震后特征變化進行系統(tǒng)分析，掌握震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的分布規(guī)律與發(fā)育特征，為研究震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的主控誘發(fā)因素與形成機制提供依據(jù)，并為震區(qū)重建工作以及地質(zhì)災(zāi)害防治提供參考。2玉米日震級變化及地質(zhì)特性玉樹縣地處青海省玉樹藏族自治州東部，境內(nèi)地形主要為高海拔、低起伏山地，平均海拔高程4548m。境內(nèi)主要水系包括通天河、扎曲、巴塘河等。區(qū)內(nèi)交通主要為G214國道與玉樹一治多、玉樹一雜多等省級公路以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路形成的交通體系。玉樹縣屬大陸性半干旱高山草原氣候，年平均降水量為486.9mm，降水多集中在5～9月份，同時，玉樹縣是暴雨強度較大地區(qū)，暴雨發(fā)生時間以6～7月份最集中，日降雨量超過25mm，且67%的大雨或暴雨集中在夜間發(fā)生;氣候具明顯的高原垂直分帶特征。玉樹縣在大地構(gòu)造上處于巴顏喀拉地塊，與羌塘地塊毗鄰，對區(qū)內(nèi)影響比較大的活動斷裂分布有2條(圖1)，即玉樹—甘孜斷裂(F1)、年吉措南—巴塘斷裂(F2)。玉樹MS7.1級地震即發(fā)生在巴顏喀拉地塊南邊界的甘孜一玉樹斷裂帶上，甘孜—玉樹斷裂帶晚第四紀(jì)以來的強烈左旋走滑活動，在地貌上留下了非常醒目的痕跡。玉樹地區(qū)公元1738年以來的歷史地震共發(fā)生20余次，最大一次發(fā)生在1738年的6.5級地震，震中位于結(jié)古鎮(zhèn)附近。2006年7月18、19日在玉樹縣上拉秀附近發(fā)生5.0、5.6、5.4級3次地震。玉樹MS7.1級地震是玉樹地區(qū)地震記載以來的最大震級地震，余震受玉樹—甘孜斷裂帶控制，并主要沿玉樹—甘孜斷裂帶分布。區(qū)內(nèi)地層主要有奧陶系(O)、泥盆系(D)、二疊系(P)、三疊系(T)、古近系(E)、新近系(N)和第四系(Q)等;玉樹地區(qū)屬中緯度、高寒、高海拔型多年凍土區(qū)，片狀、島狀多年凍土與季節(jié)凍土并存地區(qū)。3地震前災(zāi)害的分布規(guī)律和發(fā)育特征3.1震前災(zāi)害空間分布區(qū)內(nèi)屬于高海拔型多年凍土區(qū)，風(fēng)化剝蝕強烈，山體表部分布有大量結(jié)構(gòu)松散的風(fēng)化坡積層，同時區(qū)內(nèi)5～7月降雨集中且多暴雨，加上切坡修路、建房等工程活動影響，易誘發(fā)形成泥石流、崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，主要分布于人口相對集中、工程活動強烈的縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)周邊溝谷、山坡地帶，以及國道、省道等交通沿線。因此，受松散斜坡結(jié)構(gòu)、降雨特征與工程活動的影響，震前地質(zhì)災(zāi)害空間上主要分布于通天河右岸、扎曲北岸的山區(qū)，薩呼騰鎮(zhèn)及其北部山前地帶，以及玉(樹)—雜(多)公路、214國道沿線地段;時間分布上與降雨特征有直接的相關(guān)關(guān)系，主要集中于每年的暴雨期5～7月。3.2地震前地質(zhì)發(fā)育特征3.2.1局部單次給藥破壞玉樹震區(qū)山體表部為大量松散風(fēng)化坡積物所覆蓋，但以低起伏地形為主，植被發(fā)育，整體比較穩(wěn)定，滑坡少有分布，在降雨及切坡、開挖等工程活動影響下，在局部陡峭地段易發(fā)生變形、失穩(wěn)破壞，同時，堆積于溝道內(nèi)的松散固體物質(zhì)在暴雨或大雨條件下易形成泥石流災(zāi)害。震前分布崩塌、滑坡、泥石流與不穩(wěn)定斜坡等地質(zhì)災(zāi)害，類型以泥石流、不穩(wěn)定斜坡為主，分別占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的43.2%與41.0%，同時由于松散物質(zhì)大量分布，物源物質(zhì)豐富，且具有多暴雨、大雨的降雨特征，泥石流災(zāi)害尤為突出(圖2)。3.2.2山體斜坡篩選玉樹州產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以牧業(yè)為主，地域廣闊，人口稀少分散，且人類工程經(jīng)濟活動不很強烈，同時，山體斜坡雖有松散風(fēng)化坡積層分布，但以低起伏地形為主，表部有高山草甸覆蓋，植被發(fā)育較好，山體結(jié)構(gòu)完整，斜坡整體穩(wěn)定性較好，地質(zhì)災(zāi)害不甚發(fā)育，僅在縣城周邊斜坡、山區(qū)溝道、國道與公路沿線的局部地段零星發(fā)育，整體上呈零星散點狀分布。3.2.3坡等工程活動區(qū)內(nèi)為低起伏地形的高山草甸區(qū)，人類工程活動相對較弱，地質(zhì)災(zāi)害主要為降雨或開挖、切坡等工程活動誘發(fā)山體表部風(fēng)化坡積層局部失穩(wěn)形成的崩塌、滑坡及其隱患與泥石流等災(zāi)害，由于降雨強度與工程活動規(guī)模有限，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育以小型規(guī)模為主，其中規(guī)模為大型的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育42處，中型141處，而小型規(guī)模為271處，占總數(shù)的59.7%(圖3)。3.2.4降雨、洪水、業(yè)雨物理條件區(qū)內(nèi)山體斜坡為風(fēng)化坡積層+基巖的結(jié)構(gòu)類型，在切坡、開挖等工程活動形成的陡坡地段斜坡穩(wěn)定性較差，強降雨條件下雨水的入滲加載與沖刷等作用易導(dǎo)致斜坡失穩(wěn)形成地質(zhì)災(zāi)害;同時，區(qū)內(nèi)松散物質(zhì)相對比較豐富，暴雨或大雨條件下易在山谷內(nèi)發(fā)生泥石流災(zāi)害。因此，降雨是區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害主要的誘發(fā)因素，而區(qū)內(nèi)降雨時間集中在5～9月，且暴雨或大雨多集中在5～7月，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害集中在該時間段發(fā)生，泥石流災(zāi)害尤為集中發(fā)育。4地震后災(zāi)害的分布規(guī)律和發(fā)育特征4.1震前自然災(zāi)害分布格局變化風(fēng)險集中與集中分布地震后，地質(zhì)災(zāi)害在數(shù)量上有明顯的增加(表1)，尤其是重大地質(zhì)災(zāi)害隱患數(shù)量迅速增加。地質(zhì)災(zāi)害(隱患)空間分布上受玉樹MS7.1級地震主震斷裂的控制比較明顯，地震造成的次生地質(zhì)災(zāi)害一般在距地震斷裂2km范圍內(nèi)，且主要分布在斷裂下盤(北盤)。地震誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量的急劇增加與集中分布的特點改變了震前地質(zhì)災(zāi)害零星分布的格局，造成震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害相對沿主震斷裂集中分布，尤其是在宏觀震中結(jié)古鎮(zhèn)主震斷裂穿越的巴曲兩岸與結(jié)古鎮(zhèn)北部山區(qū)以及扎曲南部山區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害沿主震斷裂呈面狀集中分布;在G214國道、S308省道與S309省道沿線，以及扎曲南岸居民區(qū)后側(cè)山體等切坡或陡坡地段斜坡變形劇烈，地質(zhì)災(zāi)害隱患分布也比較集中;距離主震斷裂較遠(yuǎn)的區(qū)域，或遠(yuǎn)離宏觀震中的區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量明顯減少，呈零星點狀分布。玉樹MS7.1級地震導(dǎo)致山體開裂，形成大量地表裂縫，造成斜坡表部松動，斜坡結(jié)構(gòu)完整性遭到破壞，形成大量地質(zhì)災(zāi)害隱患，可能導(dǎo)致汛期地質(zhì)災(zāi)害的集中爆發(fā);同時，斜坡結(jié)構(gòu)完整性與護坡植被遭到破壞，大量地表裂縫的存在，會進一步加劇在凍融期地質(zhì)災(zāi)害的孕育，導(dǎo)致凍融期地質(zhì)災(zāi)害的集中形成與發(fā)育。4.2地震后地質(zhì)發(fā)育特征4.2.1災(zāi)害分布特點玉樹地震引發(fā)大量地質(zhì)災(zāi)害及隱患，主要沿玉樹主震斷裂2km范圍內(nèi)集中分布，受主震斷裂控制比較明顯。玉樹地震引發(fā)的崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害隱患282處，重災(zāi)區(qū)玉樹縣發(fā)育255處，占總數(shù)的90.4%，其地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量是震前的近6倍(表1)，主要沿玉樹主震斷裂帶兩側(cè)的巴曲兩岸、結(jié)古鎮(zhèn)北部山區(qū)以及扎曲南部山區(qū)集中分布;宏觀震中所在地結(jié)古鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害隱患點數(shù)量震前為22處，震后驟增到160處，超過震前地質(zhì)災(zāi)害(隱患)數(shù)量7倍有余，地震誘發(fā)新增的地質(zhì)災(zāi)害隱患點主要沿主震斷裂2km以內(nèi)分布(圖4)，由此說明，玉樹主震斷裂對地質(zhì)災(zāi)害空間分布控制作用比較明顯。4.2.2災(zāi)害隱患分布區(qū)域調(diào)查區(qū)內(nèi)坡面形態(tài)可以分為凸型、直線型、階梯型3種類型，受區(qū)內(nèi)風(fēng)化坡積層自然堆積的影響，斜坡形態(tài)以凸型坡為主。凸型坡與直線型坡為正向類斜坡，重心偏外，應(yīng)力集中程度較高，穩(wěn)定程度低，易于發(fā)生失穩(wěn)、破壞，形成地質(zhì)災(zāi)害或災(zāi)害隱患。階梯型坡為負(fù)向類坡，重心偏內(nèi)，應(yīng)力集中程度相對較低，穩(wěn)定程度較高。如巴塘河西岸階梯型斜坡地段穩(wěn)定程度較高，盡管玉樹地震主斷裂穿越該地段，但斜坡未發(fā)生整體性破壞，只是坡腳局部地段由于地震造成渠段破壞并漏水，引發(fā)渠堤壩液化而發(fā)生滑坡。根據(jù)實地調(diào)查與統(tǒng)計，重災(zāi)區(qū)玉樹縣地質(zhì)災(zāi)害主要分布在凸型坡、直線型坡上，崩塌、滑坡與不穩(wěn)定斜坡發(fā)育196處，凸型坡發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害點135處，直線型坡發(fā)育49處，凹型坡12處，分別占總數(shù)的68.9%、25%與6.1%。根據(jù)調(diào)查、統(tǒng)計，重災(zāi)區(qū)玉樹縣崩塌、滑坡與不穩(wěn)定斜坡地質(zhì)災(zāi)害隱患點主要分布在25°～40°坡度范圍內(nèi)(圖5),25°以下與40°以上的斜坡有少量分布。根據(jù)調(diào)查，震區(qū)風(fēng)化殘坡積土主要分布在40°以下的坡體上，40°以上坡體表部的殘坡積土難以存留，主要為出露較完整的基巖或膠結(jié)好的礫巖，整體穩(wěn)定性較好，難以形成災(zāi)害，而25°以下的斜坡坡度比較平緩，整體比較穩(wěn)定，不易形成地質(zhì)災(zāi)害。因此，地質(zhì)災(zāi)害隱患主要發(fā)生在25°～40°范圍內(nèi)。隨著坡度的增加，地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性越高，數(shù)量也隨之增加，但隨著坡度的增大，松散物質(zhì)堆積的數(shù)量隨之下降，斜坡的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性反而增加，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量經(jīng)過峰值后又隨之下降，在30°～35°坡度范圍內(nèi)形成地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量峰值。玉樹震區(qū)地形以高海拔、低起伏山地為主，考慮到當(dāng)?shù)鼐用竦纳顓^(qū)海拔高度，地質(zhì)災(zāi)害(隱患)一般分布在海拔3700～4300m范圍內(nèi)的山體上。根據(jù)調(diào)查、統(tǒng)計，宏觀震中所在地的玉樹縣地質(zhì)災(zāi)害隱患主要分布在3800～4000m海拔范圍內(nèi)(圖6)。除了居民的居住海拔高度因素外，在該海拔高度范圍內(nèi)是風(fēng)化坡積層的主要堆積區(qū)域，地形上由緩趨陡的過渡區(qū)域，也是地震地表裂縫的主要分布區(qū)域，因而導(dǎo)致該海拔高度內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害分布相對比較集中。而超過海拔4000m，巖性以出露的較完整基巖為主，坡度陡峭，殘坡積土很少分布，且基本為無人區(qū);而海拔低于3800m，地形趨于平緩，相對高差較小，不易形成地質(zhì)災(zāi)害。因此，地質(zhì)災(zāi)害主要分布在海拔3800～4000m范圍內(nèi)。4.2.3地表裂縫分布特點玉樹地震直接引發(fā)了滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，同時，造成山體開裂，主震斷裂穿越的巴塘河谷、城區(qū)結(jié)古鎮(zhèn)以及西部的郭央煙宋多等區(qū)域的山體表部形成大量的斜坡地表裂縫，山體突出部位和坡型變化的部位最為明顯，巴塘河谷區(qū)與城區(qū)結(jié)古鎮(zhèn)尤為發(fā)育。巴塘河谷區(qū)山體地表裂縫密度達0.3～0.8條·m-1，長100～500m，拉裂最大寬度達0.78m，分布高度最低位置高出現(xiàn)代河水位70m以上;城區(qū)結(jié)古鎮(zhèn)周邊山體裂縫密度0.1～0.4條·m-1，長30～150m，最大寬度小于0.5m，分布高度高于坡底40m。地表裂縫形成的“裂而不滑、松而不垮”的變形體遍布山體，同時破壞了斜坡巖土體結(jié)構(gòu)的完整性，雨水極易集中下滲，導(dǎo)致斜坡穩(wěn)定性降低，變形體發(fā)生失穩(wěn)破壞。在玉樹震區(qū)汛期地質(zhì)災(zāi)害再排查工作中，已發(fā)現(xiàn)大量地震地表裂縫擴張加劇，下錯、擴張現(xiàn)象明顯(圖7)，最大垂直下錯距離達60cm，甚至出現(xiàn)蠕滑現(xiàn)象，地表裂縫所形成的地質(zhì)災(zāi)害隱患突出，而且這些地質(zhì)災(zāi)害隱患大部分位于人口密集、重要基礎(chǔ)設(shè)施分布區(qū)域，危害嚴(yán)重，由于其隱蔽性強、破壞模式不確定，給地質(zhì)災(zāi)害防治工作帶來了一定的難度。4.2.4型規(guī)模泥石流量計算震前地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模以小型為主，占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的59.7%，而震后地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)模增加了(圖8)，大型、中型規(guī)模占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的52.7%，大中型規(guī)模地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量明顯增加。在震后地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模增加的同時，重大地質(zhì)災(zāi)害隱患數(shù)量迅速增加，重災(zāi)區(qū)玉樹縣地震引發(fā)危害程度為重大級與特大級的災(zāi)害隱患點達59處，危害程度也顯著增加。玉樹震區(qū)地震引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害威脅人口34394人，資產(chǎn)24.23億元，而震中區(qū)玉樹縣地質(zhì)災(zāi)害危害程度增加尤為突出，地震誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害所產(chǎn)生的新增威脅人口32047人，資產(chǎn)21.71億元，是整個玉樹州受災(zāi)最嚴(yán)重、危害程度增高最顯著的地區(qū)(表2)。4.2.5地表裂縫產(chǎn)生的破壞震前地質(zhì)災(zāi)害以泥石流、不穩(wěn)定斜坡為主要的地質(zhì)災(zāi)害類型，震后仍以泥石流、不穩(wěn)定斜坡為主要地質(zhì)災(zāi)害類型(表1)，由于震區(qū)地表裂縫十分發(fā)育，遍布山體，導(dǎo)致崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害隱患數(shù)量明顯增加。同時，地表裂縫的發(fā)育造成斜坡結(jié)構(gòu)完整性遭到破壞，雨水易集中下滲與侵蝕，導(dǎo)致水土流失與斜坡穩(wěn)定性不斷下降，發(fā)生變形失穩(wěn)與破壞。因此，降雨仍是震后地質(zhì)災(zāi)害形成的主要誘發(fā)因素，并由于地表裂縫的發(fā)育與斜坡結(jié)構(gòu)完整性遭到破壞而更易誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，可能造成在汛期崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害以及鏈生災(zāi)害的更大程度上的集中爆發(fā)。與此同時，斜坡結(jié)構(gòu)完整性的破壞會進一步加劇凍融期凍融作用下的地質(zhì)災(zāi)害孕育，導(dǎo)致在凍融期地質(zhì)災(zāi)害的集中發(fā)育。因此，應(yīng)加強汛期與凍融期地質(zhì)災(zāi)害隱患的監(jiān)測與防治工作。5中高地化地震地質(zhì)特點(1)玉樹震區(qū)震前地質(zhì)災(zāi)害呈零星點狀分布，以泥石流、不穩(wěn)定斜坡為主要地質(zhì)災(zāi)害類型，規(guī)模以小型為主，形成時間主要集中于每年的5～7月。(2)震后，玉樹震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)