錢海濤，張力方，修立偉，呂悅軍

（中國地震局地殼應(yīng)力研究所，北京 100085）

我國的地震地質(zhì)災(zāi)害種類多、災(zāi)害重，對此，諸多學(xué)者已做了大量的現(xiàn)場調(diào)查和理論分析研究工作，其成果之豐富、研究之深入是毋庸置疑的，但多是專注一類或幾類災(zāi)害或是局部地區(qū)的地震地質(zhì)災(zāi)害，在面向全國存在多種類型的地震地質(zhì)災(zāi)害這一特征上尚顯得不夠全面，難以很好反映中國地震地質(zhì)災(zāi)害的總體特征。

要分析我國地震地質(zhì)災(zāi)害的分布特征，應(yīng)首先界定清楚地震地質(zhì)災(zāi)害的基本概念、類型及其定義，以避免不同研究者在分析研究過程中因所持基本概念本身定義不同而導(dǎo)致的概念替換或誤用。因此本文在對大量已有研究成果進行梳理的基礎(chǔ)上，重新做了分類，并對其總體分布規(guī)律予以闡述。

1 目前幾類關(guān)于地震地質(zhì)災(zāi)害概念與分類的代表性觀點

地震地質(zhì)災(zāi)害，顧名思義，是指地震誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，其與人類工程活動具有直接的關(guān)系，它往往會導(dǎo)致災(zāi)難性的后果，這在國內(nèi)外歷史上屢見不鮮，因此備受重視。對此，不同學(xué)者從不同的角度對其定義和內(nèi)涵進行了闡述。

從地震學(xué)的角度，一些學(xué)者認為地震地質(zhì)災(zāi)害是地震災(zāi)害的重要組成部分。代表性的學(xué)者如蔣溥等［1～2］將其定義為“地震導(dǎo)致的地質(zhì)環(huán)境的變化與破壞”；在具體內(nèi)涵上將其等同于地震的地面破壞效應(yīng)并歸納為三種類型，即:地表破裂、斜坡失效、地基變形和失效，其基本特點見表1。

表1 基于破壞效應(yīng)的地震地質(zhì)災(zāi)害分類方案Table 1 Classification scheme for earthquake induced geological disasters based on ground damage effect

我國現(xiàn)行國家標準《工程場地地震安全性評價》［3］將地震地質(zhì)災(zāi)害定義為“在地震作用下，地質(zhì)體變形或破壞引起的災(zāi)害”；在對應(yīng)的宣貫教材［4］中，基于對工程的影響，進一步具體詮釋為“由地震動或斷層錯動引起的可能影響場地上工程性能的場地失效”，并將其分為三大類:(1)由地震動作用導(dǎo)致的對工程有直接影響的地基基礎(chǔ)失效，如液化、震陷等；(2)由于地震動作用導(dǎo)致的對工程有可能間接影響的工程場地失效，如崩塌、滑坡等；(3)由地震斷層作用導(dǎo)致的地表錯動、地裂縫與地面變形等地質(zhì)災(zāi)害。

從災(zāi)害學(xué)的角度，一些學(xué)者則認為地震地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)隸屬于地質(zhì)災(zāi)害的范疇。如圖1所示，基于災(zāi)害的承載體，將地震引起的地質(zhì)災(zāi)害劃分為地震構(gòu)造力的直接破壞、巖體破壞、土體破壞和水體破壞4大類［5］。

圖1 基于承載體的災(zāi)害分類Fig.1 Classification scheme based on the object of disasters

劉玉海等［6］認為基于地震地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的成因和成災(zāi)方式來開展研究更具意義，首先將其分為直接破壞效應(yīng)和間接破壞效應(yīng)，而后按成因?qū)⑵浞譃闃?gòu)造破壞效應(yīng)、振動破壞效應(yīng)和誘發(fā)效應(yīng)(表2)，特別是其將一些誘發(fā)地震納入地震地質(zhì)災(zāi)害的范疇。

表2 基于成因的地震地質(zhì)災(zāi)害分類方案Table 2 Classification scheme based on the causes of earthquake induced geological disasters

2 建議的分類方案及其控制因素

綜合上述分類方案，筆者認為，以對工程建設(shè)影響為目標的分類涉及工程建筑本身相關(guān)特性，不利于普遍規(guī)律的分析；相對地，劉玉海等以災(zāi)害成因為標準的分類方案更具普遍意義。但考慮到:(1)由于地質(zhì)體本身的復(fù)雜性，過于細致的分類方案可能導(dǎo)致在實際工作中類似災(zāi)害之間難以清楚界定、易于引起混淆；(2)過細的分類方案不便于把握災(zāi)害總體發(fā)育與分布特征；(3)我們研究的最終目標還是服務(wù)于社會防震減災(zāi)工作的需要，完全不考慮工程需求的分類研究也是不合適的。

因此我們將基于地震地質(zhì)災(zāi)害的成因，并適度面向工程建設(shè)需求，在綜合上述已有分類方案特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)最新研究成果，做了重新劃分(表3)，提出了新的分類方案，并分析給出了其控制因素。

(1)地表破裂

指強震條件下由于巖土體的突然破裂和位移而在地表形成的地面破壞，包括地震斷層和地震地裂縫。陳達生指出地震引起的地表破裂長度與震級密切相關(guān)［7］；吳章明等通過研究認為以走滑為主的發(fā)震斷層可產(chǎn)生大規(guī)模的地震地表破裂，以傾滑為主的高角度發(fā)震斷層有時可產(chǎn)生一定規(guī)模的地震地表破裂，以傾滑為主的低角度發(fā)震斷層或連通不好的發(fā)震斷層地震地表破裂不發(fā)育［8］；王建民認為由于覆蓋層的存在，發(fā)震斷裂活動時斷距會被土層吸收一部分或全部吸收［9］；萬波等［10］通過進一步系統(tǒng)研究后指出，地震地表破裂是強地震作用的產(chǎn)物，其發(fā)育規(guī)模和特點不僅受到地震震級、震源距的制約，還與基巖地質(zhì)條件、第四系松散土層發(fā)育狀況等環(huán)境條件密切相關(guān)。綜合這諸多學(xué)者的研究成果可見，地表破裂的產(chǎn)生與發(fā)震斷層的性狀(斷層性質(zhì)、活動速率、潛在震級)、基巖地質(zhì)條件、上覆第四系覆蓋層的厚度及物理力學(xué)特性相關(guān)。

表3 建議的地震地質(zhì)災(zāi)害分類及其控制因素Table 3 Proposed classification scheme and corresponding control factors

(2)砂土液化

包括一般砂土、粉土的液化和特殊的亞粘土和黃土的液化。對砂土液化的概念，存在過多種不同的解釋［11～12］，實際的震害調(diào)查主要是從地面冒水噴砂現(xiàn)象上來判斷［13］。然不管如何爭議，從諸多研究成果來看［11～16］，都認為砂土液化的產(chǎn)生主要取決于可液化土層的埋深分布與土層特性(固結(jié)程度、密度、結(jié)構(gòu)特征、顆粒構(gòu)成與粘粒含量等)、地下水埋深和地震動強度。

(3)斜坡失穩(wěn)

斜坡失穩(wěn)指各種形式的斜坡破壞現(xiàn)象，包括地震作用下產(chǎn)生的滾石、崩塌、剝落、滑坡、塌滑和流滑，黃土滑坡也屬于此類。根據(jù)已有研究成果［17～21］，斜坡失穩(wěn)主要與地質(zhì)地貌、斜坡結(jié)構(gòu)、巖土體物理力學(xué)特性和地震動特性(地震波方向、峰值加速度、時程等)有關(guān)。

(4)地面變形

主要指地震引起的地面變形，包括地面下沉、軟土震陷、不均勻沉降和地面隆起現(xiàn)象，可以局部或大面積分布，并可能伴隨有砂土液化現(xiàn)象［22］。根據(jù)以往諸多學(xué)者的研究［7，13，23～25］，主要取決于土層的分布特征、土層物理力學(xué)特性和地震動強度，同時與地表建筑荷載狀況相關(guān)。

(5)地震塌陷

指強震作用下地面發(fā)生的塌陷，嚴格意義上屬于地面變形災(zāi)害的一種，但因其特殊性而與一般地面變形災(zāi)害相區(qū)分。首先其為特殊的地質(zhì)條件或人為因素限制［2～6］，在如溶洞、礦坑、人工填土等分布區(qū)才可能出現(xiàn)，其災(zāi)害影響區(qū)局限在塌陷區(qū)這一很小范圍內(nèi)的。近幾十年來礦山開發(fā)和工程建設(shè)的迅猛發(fā)展，溶洞、礦坑、人工填土這一災(zāi)害特殊地質(zhì)條件廣為存在，地震塌陷已成為一個不可忽視的重要災(zāi)害，故單獨提出作為一種災(zāi)害類型。根據(jù)已有研究成果［2，6］，地震塌陷受其特殊地質(zhì)條件和地震動兩方面因素控制。

(6)泥石流

泥石流屬于地震間接誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的一種，是地震崩塌、滑坡的產(chǎn)物在山區(qū)適當(dāng)?shù)匦蔚孛埠徒涤陾l件形成的地質(zhì)災(zāi)害。根據(jù)部分震害現(xiàn)場調(diào)查和總結(jié)分析研究成果［1，6，26～28］，適當(dāng)?shù)纳降氐匦蔚孛矖l件是泥石流災(zāi)害發(fā)生的基本環(huán)境，地震引發(fā)的崩塌、滑坡為其提供物質(zhì)來源，而降雨則提供了必要的動力條件。

(7)堰塞湖與潰決

地震形成的堰塞湖與潰決災(zāi)害在我國歷史上早有記載［6，29］，2008年的汶川地震則直接展示了地震堰塞湖災(zāi)害［30～31］。從其形成過程來看，它是由地震滑坡、巖崩體阻塞河道形成暫時天然堆積壩后又潰決導(dǎo)致，因此存在較大地表水系和水系兩岸存在較大規(guī)模的潛在不穩(wěn)定巖土體是其形成的基本地質(zhì)條件，地震引發(fā)岸邊大規(guī)模斜坡失穩(wěn)或泥石流產(chǎn)物入河是基本物質(zhì)條件，而堰塞湖的潰決則是其成災(zāi)的后續(xù)動力要素。

(8)河湖涌浪

河湖涌浪屬于間接地震地質(zhì)災(zāi)害的一種［6］，與堰塞湖災(zāi)害類似，其基本地質(zhì)條件是要求在較大的地表水體(河流、湖泊、水庫)周邊存在不穩(wěn)定的較大規(guī)模的巖土體，地震引發(fā)岸邊的突發(fā)性大規(guī)模斜坡失穩(wěn)產(chǎn)物高速沖入地表水體則構(gòu)成其成災(zāi)的基本物質(zhì)條件和涌浪的動力條件。

(9)地震海嘯

地震海嘯屬于涌浪的一種，但與由地震崩塌滑坡激發(fā)的河湖涌浪根本不同。地震海嘯是因地震震中處海底地殼發(fā)生的瞬時垂直錯動使震中上方及其附近水體體積和壓力發(fā)生瞬時變化而形成一種長周期海浪［32］，這種海浪高度很大、波長很長、速度非?？?，對海岸產(chǎn)生巨大沖擊而造成毀滅性災(zāi)難［33］。但并非所有海域地震都會產(chǎn)生海嘯［34］，陳運泰等的研究表明地震激發(fā)海嘯的主要因素有地震的大小、地震機制、震源深度、震源破裂過程［35］；薛艷等進一步指出海嘯災(zāi)害的強弱不僅與激發(fā)因素有關(guān)，還與海底地形及海岸線的幾何形狀等因素有關(guān)［36］。

(10)誘發(fā)水庫地震

誘發(fā)水庫地震是指在主震同期，因應(yīng)力場調(diào)整導(dǎo)致某些與發(fā)震斷層構(gòu)造相關(guān)性緊密的水庫發(fā)生地震。因此，誘發(fā)水庫地震的必備地質(zhì)條件是水庫下覆斷層構(gòu)造與發(fā)震斷層之間存在緊密的構(gòu)造聯(lián)系［6］。

綜合分析上述各災(zāi)害對應(yīng)的控制因素可見，地震地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生取決于其所處的災(zāi)害環(huán)境，主要包括地形地貌、地震構(gòu)造、地層巖性、坡體結(jié)構(gòu)、水系分布及降雨等因素。

3 中國地震地質(zhì)災(zāi)害總體分布特征

將上述各類地震地質(zhì)災(zāi)害的控制因素和我國的地震地質(zhì)災(zāi)害環(huán)境相對比，并綜合大量震害調(diào)查與分析研究成果［37～46］可得，中國地震地質(zhì)災(zāi)害總體分布上具有的基本特征就是:分布廣泛、類型多樣，差異明顯。

(1)分布廣泛，但不同地區(qū)災(zāi)害發(fā)育頻度差異強烈。

我國的地震災(zāi)害主要圍繞強震頻發(fā)、山地高峻、巖體破碎的西部地區(qū)，特別是青藏高原周邊的四川、云南、陜西、甘肅、寧夏等地，是地震地質(zhì)災(zāi)害最為頻發(fā)的地區(qū)；此外，我國的臺灣島和新疆的天山周邊也是地震地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)。

在華北地區(qū)，雖然強震頻度略低，但由于其多地處河流階地或沖擊平原上，存在有利于地震液化和軟土震陷等災(zāi)害的地質(zhì)條件，總體上也屬于災(zāi)害頻發(fā)地區(qū)。

福建東南沿海、廣東南部雷州半島和海南島北部，震級大小和頻度偏低，但存在一些有利震害發(fā)生的地質(zhì)條件(如海岸山地、濱海軟土等)和降雨量大的特點，也有一定程度的地震地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育。

與之相對地，在除上述地區(qū)之外的廣大地區(qū)，屬弱震區(qū)，地震地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的頻度很低。

(2)類型多樣，但不同類型災(zāi)害在發(fā)育頻度上差異明顯。

地震導(dǎo)致的斜坡失穩(wěn)(滑坡、崩塌)、泥石流、地表破裂、砂土液化和地面變形是最常見的災(zāi)害。相較而言，地震斜坡失穩(wěn)災(zāi)害最為常見；其次是砂土液化、地面變形和泥石流災(zāi)害；而后是地震引起的地表破裂災(zāi)害。

關(guān)于地震引起的地表塌陷，歷史記載數(shù)量較少，但考慮我國巖溶洞穴、黃土洞穴、采礦空洞廣布，故也是一種常見災(zāi)害。

地震引起的堰塞湖與潰決災(zāi)害和河湖涌浪災(zāi)害，相對較少見。地震誘發(fā)的水庫地震是極為少見的地震地質(zhì)災(zāi)害。對于我國歷史是否發(fā)生過地震海嘯，尚存在爭議，崔秋文、雷土成和王峰等均認為我國歷史上發(fā)生過地震海嘯［33，42，43］，而高中和等則認為其是對歷史記載的誤判［32］。

(3)災(zāi)害類型分布的地區(qū)性差異明顯。

地震斜坡失穩(wěn)災(zāi)害(崩塌、滑坡、塌滑等)主要分布在青藏高原周邊和天山周邊的山地和黃土高原地區(qū)；其次是郯廬地震帶、汾渭地震帶、華北平原地震帶、銀川—河套地震帶周邊的山地和丘陵地區(qū)。

受控于降雨因素，地震泥石流災(zāi)害主要發(fā)育在我國西南部的云南、四川和陜南地區(qū)；西北地區(qū)雖然有大量地震滑坡崩塌災(zāi)害，但因降雨相對稀少，故相較西南要少很多；另外其他強震區(qū)的山區(qū)，也有一些小規(guī)模地震泥石流災(zāi)害發(fā)育。

砂土液化和地面變形(軟土震陷、黃土震陷)災(zāi)害主要分布在強震區(qū)及其周邊的河流階地、沖積平原等富含砂土和淤泥土的地區(qū)，在西北、西南、華北等地均有分布；另外，在西北黃土高原地區(qū)，黃土地震液化和震陷也是常見的災(zāi)害。

地震造成的堰塞湖與潰決災(zāi)害主要分布在西南部金沙江、雅礱江、瀾滄江、雅魯藏布江、怒江等較大的水系上；西北黃河中上游，也有少量的地震堰塞湖災(zāi)害。

地震地表破裂災(zāi)害在我國西部和華北的強震高烈度區(qū)內(nèi)均有分布，但在西南部和西北天山地區(qū)，因基巖裸露，多表現(xiàn)為地震斷層和次生斷層直接錯動地表；而西北的黃土地區(qū)和華北的深厚覆蓋層地區(qū)，則更多地表現(xiàn)為深部地震斷層引發(fā)的上覆第四系層中地裂縫。

地震塌陷災(zāi)害主要分布在西南和西北的碳酸鹽巖分布區(qū)、黃土分布區(qū)、采礦區(qū)。河湖涌浪災(zāi)害主要在西部河流的航道和水庫區(qū)存在。誘發(fā)水庫地震災(zāi)害發(fā)生的地方則極為少見。我國大陸沿海本身基本不具備形成地震海嘯的充分條件，南海海域是最有可能引發(fā)地震海嘯的地區(qū)［44］。

(4)總體危害程度地區(qū)性差異顯著。

由于地震地質(zhì)災(zāi)害的活動程度是由規(guī)模、頻次等多方面要素體現(xiàn)的，無法用某一要素反映其危險性。為此，劉鳳民、張立海等采用危險性指數(shù)分級的形式來反映不同地區(qū)地震地質(zhì)災(zāi)害的危險性程度，并在此基礎(chǔ)上開展了地市級地震地質(zhì)災(zāi)害危險性分區(qū)［45～46］。他們的成果(表4)揭示，我國地震地質(zhì)災(zāi)害危害程度地區(qū)差異性明顯。

表4 中國地震地質(zhì)災(zāi)害危險性分布特征表Table 4 Distribution characteristics of the risk of earthquake induced disaster in China

4 主要結(jié)論

(1)合理的地震地質(zhì)災(zāi)害分類方案應(yīng)基于其形成原因，并適度面向工程建設(shè)需求。

(2)我國的地震地質(zhì)災(zāi)害類型多樣，但不同類型災(zāi)害的發(fā)育頻度差異明顯。主要類型為地震作用下的斜坡失穩(wěn)、地表破裂、泥石流、砂土液化和地面變形災(zāi)害；次要類型為地震塌陷和堰塞湖與潰決災(zāi)害；地震涌浪、海嘯、誘發(fā)水庫地震等則屬于極少見到的災(zāi)害類型。

(3)我國的地震地質(zhì)災(zāi)害在強度分布、類型分布和危險性程度分布上地區(qū)性差異明顯，我國的西部特別是西南部是地震地質(zhì)災(zāi)害最為嚴重的地區(qū)，其次是華北的部分地區(qū)。

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