張業(yè)成 張立海 趙曉青

(國土資源部實物地質(zhì)資料中心，北京 101149)

0 引言

地震次生地質(zhì)災害是指由地震活動引起的地質(zhì)災害。地震次生地質(zhì)災害的種類比較多，主要有崩塌、滑坡，其次有塌陷、地裂縫、砂土液化等。之所以稱為地震次生地質(zhì)災害，主要包含兩方面特征:一是導致這些地質(zhì)災害活動的直接誘因是地震，而不是其他原因，如暴雨洪水引起的滑坡、崩塌或采空引起的地裂縫等;二是這些地質(zhì)災害是地震災害鏈的組成部分，但相對于其他地震災害，特別是房屋等工程設施損毀而言，這些地質(zhì)災害屬于間接災害。

地震次生地質(zhì)災害的破壞作用主要表現(xiàn)為:危害人的生命健康，造成不同程度的人口傷亡;毀壞房屋、道路、橋梁、水庫等工程設施，造成不同程度的財產(chǎn)損失;破壞耕地，阻塞河流等，造成不同程度的資源損失和環(huán)境破壞。

地震次生地質(zhì)災害不僅增強了地震災害的破壞效應，加劇了地震的損失程度，而且給地震救援和災后重建造成嚴重困難，因此是地震災害的重要組成部分。據(jù)一些地震災害事件統(tǒng)計，次生地質(zhì)災害所造成的人員傷亡約占地震人員傷亡的0.5%～1%，房屋破壞比例約為1%～5%，道路破壞比例約為70%～80%，耕地破壞比例超過90%。

歷史地震次生地質(zhì)災害記錄充分說明了地震次生地質(zhì)災害的嚴重破壞作用(謝毓壽等主編，1983;國家科委全國重大自然災害綜合研究組，1995;中國地震年鑒編輯委員會，2001)。1920年12月16日寧夏海原發(fā)生8.5級地震，引發(fā)大量滑坡，分布面積約5萬km2。其中，嚴重滑坡區(qū)超過4 000km2，大量土屋、窯洞被覆埋，導致大量人員傷亡，僅靜寧縣全村覆沒的村莊就有20多個。1933年8月25日，四川疊溪發(fā)生7.5級地震，引起大量崩塌，60多個集鎮(zhèn)、村寨覆滅。其中，疊溪鎮(zhèn)覆于兩座崩山之下，全鎮(zhèn)500多人僅5人幸免于難。1950年8月15日，西藏墨托發(fā)生8.5級地震，雅魯藏布江多處被山崩堵塞，墨托縣多數(shù)山峰崩頹，貢布縣580名喇嘛被壓死。1976年7月28日，河北唐山發(fā)生7.8級地震，出現(xiàn)的地裂縫分布范圍達幾萬km2。其中1條長約8km、寬數(shù)m的地裂縫穿越唐山市中心，在地裂縫兩側大約200m范圍內(nèi)，房屋、道路徹底被毀壞。1975年2月4日，遼寧海城發(fā)生7.3級地震，在震中區(qū)以西25～60km的下遼河平原，有數(shù)百km2發(fā)生強烈砂土液化，到處噴水冒砂，噴水水頭高達5～6m，總噴砂量817萬m3，壓蓋農(nóng)田5 000多公頃，許多道路、橋梁、工業(yè)設施、民用建筑、水利工程、排灌站和堤防遭到破壞。2008年5月12日，四川汶川發(fā)生8.0級地震，在極震區(qū)的汶川縣、青州市、什邡縣、綿陽市、北川縣等14個縣市發(fā)生滑坡5 117處、崩塌3 575處，發(fā)生泥石流358處，出現(xiàn)堰塞湖34處(張春山等，2009)，不僅造成巨大破壞損失，而且給搶險救災和災后重建造成嚴重困難。

1 中國地震次生地質(zhì)災害的分布特征

中國地震次生地質(zhì)災害分布十分廣泛，不同次生地質(zhì)災害的主要分布區(qū)域不同，現(xiàn)分述如下。

崩塌、滑坡，是發(fā)育程度最高、分布最廣的地震地質(zhì)災害。據(jù)歷史文獻記載，在廣大山地、高原地區(qū)，只要發(fā)生強烈地震，就會引起不同程度的崩塌、滑坡災害。因此，它廣泛分布在20余個省(市、自治區(qū))，尤其在中國中部的陜、甘、寧、川、滇地區(qū)最為嚴重，形成一個以黃土高原—秦嶺、大巴山—川滇山地為中心，大致呈NNE走向的縱貫中國中部的地震次生地質(zhì)災害密集帶。其基本特點是次生地質(zhì)災害活動頻繁，不僅數(shù)量多，規(guī)模大，而且破壞損失嚴重，甚至成為地震災害的主體。除此密集帶外，次生崩塌、滑坡災害還在河北、山東、湖北、湖南、廣西、江西、福建、臺灣、廣東、海南、新疆、西藏的一些地區(qū)也有發(fā)生，其中較嚴重的有贛、閩、臺的武夷山和臺灣山地、黔粵的南嶺、新疆的天山、西藏的念青唐古拉山等地。

地裂縫，廣泛發(fā)生，是僅次于崩塌和滑坡的次生地質(zhì)災害。主要發(fā)生在華北地區(qū)，以晉、陜、冀的汾渭谷地和太行山東麓最發(fā)育，形成2個NNE向的次生地裂縫密集帶。此外，在山東、河南、甘肅、青海、新疆、四川、云南、臺灣的一些地區(qū)也比較發(fā)育。

地面塌陷，分布比較廣，但數(shù)量不太多。主要分布在云貴高原和黃土高原的云南、貴州、廣西地區(qū)，其次零星分布在遼寧、河北、山東、湖北的一些地區(qū)。

砂土液化，分布比較廣泛，但主要發(fā)生在華北平原地區(qū)，以河北、山東最為嚴重，其他地區(qū)零星分布。

2 地震次生地質(zhì)災害的形成條件

地震次生地質(zhì)災害是在一定的基礎條件和激發(fā)因素下形成的。其基礎條件主要包括地形地貌、巖土、地質(zhì)構造、地下水活動等因素;其激發(fā)因素與一般地質(zhì)災害不同，一般地質(zhì)災害主要為暴雨、洪水和人為活動等，而地震次生地質(zhì)災害則為地震。

2.1 地震次生地質(zhì)災害形成的地質(zhì)地貌基礎條件

2.1.1 崩塌、滑坡活動的地質(zhì)地貌條件

(1)巖土類型及性質(zhì)。巖土類型及其物理力學性質(zhì)對崩塌、滑坡活動具有決定性作用。據(jù)典型實例統(tǒng)計分析，地震崩塌主要發(fā)生在黃土發(fā)育地區(qū)，部分發(fā)生在節(jié)理裂隙發(fā)育的砂巖、白云巖等比較堅硬的巖石發(fā)育地區(qū)。地震滑坡主要發(fā)生在黃土、堆積土、片巖和千枚巖、頁巖、泥巖、構造巖等發(fā)育地區(qū)。

(2)地形地貌。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，地震崩塌、滑坡主要發(fā)生在山地、高原和丘陵地區(qū)，以中山地區(qū)最發(fā)育，其次為高山、高原(主要是黃土高原)(表1)。從局部地形看，崩塌、滑坡活動與地形坡度、斜坡高度或相對高差以及切割程度密切相關。據(jù)典型地區(qū)調(diào)查統(tǒng)計資料，崩塌多發(fā)生在高度40m以上、坡度30°～70°的斜坡，其分布比率約占65%;滑坡多發(fā)生在坡高20～150m、坡度20°～50°的斜坡，其分布比率約占70%。

表1 不同地貌類型地震崩塌、滑坡發(fā)育程度統(tǒng)計表Table 1 Statistics of degrees of development of earthquake-triggered collapse and landslide in different landform types

(3)地質(zhì)構造。地震崩塌、滑坡明顯受地質(zhì)構造控制，在大型活動斷裂構造帶，崩塌、滑坡不但密度高，而且規(guī)模大。這是因為斷裂構造不僅使斜坡巖土體發(fā)育大量裂隙，甚至使斜坡變得支離破碎，而且強化了斜坡巖土體的風化作用和地下水活動，降低了斜坡的穩(wěn)定性，增加了崩塌、滑坡活動的可能。

2.1.2 塌陷形成的地質(zhì)條件

伴隨地震活動發(fā)生的地面塌陷，除少量為黃土塌陷外，主要是巖溶塌陷。巖溶塌陷主要受可溶巖發(fā)育程度、覆蓋層特征等條件影響。

2.1.2.1 可溶巖及巖溶發(fā)育程度

巖溶洞隙是巖溶塌陷的決定因素。中國發(fā)生地震塌陷活動的可溶巖除部分地區(qū)為晚中生界、古近系、新近系、第四系富含膏鹽芒硝或鈣質(zhì)的砂泥巖、灰質(zhì)礫巖及鹽巖外，主要為古生界的石灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r等碳酸鹽巖。

碳酸鹽巖的巖溶類型分為裸露型、覆蓋型和埋藏型3種。據(jù)統(tǒng)計，地震巖溶塌陷主要發(fā)生在覆蓋型巖溶和裸露型巖溶分布區(qū)，少量發(fā)生在埋藏型巖溶分布區(qū)。

除可溶巖巖性和巖溶類型外，巖溶發(fā)育程度直接影響地震塌陷的活動程度。一般情況下，可溶巖的巖溶越發(fā)育，巖溶洞隙的開啟性越好，巖溶塌陷越嚴重。

可溶巖巖溶發(fā)育程度主要受地質(zhì)構造、水文地質(zhì)條件和氣候條件影響。一般情況下，斷裂構造發(fā)育、新構造運動強烈、地下水循環(huán)交替強烈、雨量充沛的碳酸鹽巖分布區(qū)，巖石結構比較破碎，節(jié)理、裂隙發(fā)育，地下水溶蝕、潛蝕作用強烈，最容易發(fā)生地震巖溶塌陷。

2.1.2.2 覆蓋層厚度、結構、性質(zhì)

發(fā)生在覆蓋型巖溶分布區(qū)的地震塌陷，不僅是覆蓋在第四系松散堆積物下面的可溶巖洞穴的陷落，而且還有相當數(shù)量的塌陷是由于溶洞和上覆土層中土洞陷落造成的。此外，覆蓋層情況還影響了地下水活動，對巖溶塌陷也產(chǎn)生一定影響。因此，覆蓋層是影響巖溶塌陷的重要因素。

覆蓋層厚度對巖溶塌陷活動具有決定性作用。根據(jù)統(tǒng)計資料，覆蓋層厚度＜10m時塌陷發(fā)生的機會最多;10～30m可發(fā)生少量塌陷;30m以上僅發(fā)生零星塌陷。

覆蓋層巖性結構對巖溶塌陷也具有一定作用。一般情況下，覆蓋層為比較均一的砂性土最容易發(fā)生塌陷;夾砂礫石的層狀非均質(zhì)土、均一的黏土或者覆蓋層底部發(fā)育穩(wěn)定層狀黏性土的非均質(zhì)土，發(fā)生塌陷的機會較少。此外，覆蓋層中有土洞時，容易發(fā)生塌陷。土洞越發(fā)育，塌陷越嚴重。

2.1.3 地裂縫形成的地質(zhì)地貌條件

地震地裂縫與巖土類型有密切關系。大量調(diào)查資料表明，地震地裂縫很少發(fā)生在基巖裸露的地區(qū)，主要發(fā)生在第四系分布區(qū)。在各種類型的第四系沉積區(qū)中，均有地震地裂縫活動，但以黃土、黃土狀土以及沖積層、沖洪積層、湖積層發(fā)育區(qū)尤為嚴重。

由于不同沉積層所形成的地貌不同，因此地震地裂縫又與地形地貌有一定的依存關系。歷史地震地裂縫主要發(fā)育在黃土高原、山間谷地或山間盆地、山前沖洪積扇、沿海平原中的古河道與古湖泊等地。

2.1.4 砂土液化形成的地質(zhì)條件

地震活動引起的砂土液化發(fā)生在松散砂土層中，但并不是所有的砂土均會發(fā)生液化;能否發(fā)生液化以及液化程度與砂土性質(zhì)及其埋藏條件、成因類型密切相關。容易發(fā)生液化的砂土巖性主要為黏粒含量少、孔隙比大、相對密度低、滲透性差、飽和度高、塑性指數(shù)小的粉細砂，其成因類型主要為沖積層，形成時代主要為全新世和現(xiàn)代沉積。

3 小結

地震是地震次生地質(zhì)災害形成的動力條件。但歷史災情記錄表明，并非所有地震活動都會引起地質(zhì)災害，只有達到一定震級的地震才會誘發(fā)次生地質(zhì)災害，而且隨著震級的加大，次生地質(zhì)災害活動愈強烈。與此同時，地震次生地質(zhì)災害活動強度還與地震烈度密切相關，通常情況下，距離地震震中愈近，地震烈度愈高，地震次生地質(zhì)災害活動愈強烈。

據(jù)歷史地震文獻資料(謝毓壽等主編，1983;中國地震年鑒編輯委員會，2001)統(tǒng)計分析，地震次生地質(zhì)災害與地震強度及地震烈度的大致關系是:震級＜5級、地震烈度＜Ⅵ度，地震次生地質(zhì)災害很少發(fā)生，即使發(fā)生次生地質(zhì)災害，其數(shù)量和規(guī)模也都很小;震級5～6級、地震烈度Ⅵ～Ⅶ度，地震次生地質(zhì)災害普遍發(fā)生，其數(shù)量較多、規(guī)模較大;震級＞6級、地震烈度＞Ⅶ度，地震次生地質(zhì)災害活動強烈，不但數(shù)量多，而且規(guī)模大。

此外，地震持續(xù)時間和振動次數(shù)對次生地質(zhì)災害活動程度也有重要影響。通常情況下，地震持續(xù)時間越長、振動次數(shù)越多，次生地質(zhì)災害越強烈;這種作用對塌陷和砂土液化尤為明顯。

在多種地震次生地質(zhì)災害中，危害最嚴重的是滑坡、崩塌。同其他因素引發(fā)的地質(zhì)災害，特別是暴雨洪水引起的滑坡、崩塌相比，二者既有相似之處，又有一定差異。相似之處是二者都具有十分嚴重的危害，除了直接加劇了地震或暴雨洪水災害的破壞損失外，還給搶險救災和災后重建造成嚴重困難。二者的差異主要是發(fā)生機會或概率不一，暴雨洪水引發(fā)的地質(zhì)災害幾乎每年都要發(fā)生，而地震滑坡、崩塌只是在山地高原地區(qū)發(fā)生較強烈地震時才會出現(xiàn)，因此其發(fā)生機會相對較少。

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