四川省汶川大地震成因及次生災害

宋洪偉,夏 凡,龍文華,殷 夏

(中國地質科學院水文地質環境地質研究所,石家莊 050803)

地震是部分地殼的震動.在所有的自然災害中,地震最為危險.它在短短幾秒鐘內突然降臨,令人難有機會逃生.除了生命的傷亡,它所造成的損害也要花上許多年才能恢復[1].

全球每年發生地震約500萬次,其中能被人感覺到的5萬多次,具破壞性5級以上的地震約1000次,可能造成巨大災害的7級以上地震約十幾次.

我國地震活動頻度高、分布廣.20世紀以來,共發生6級以上地震近800次,地震災害系中國地質災害的"群害之首"[2-4].

1 汶川地震基本參數概況

2008年5月12日14時28分,四川阿壩藏族羌族自治州境內的汶川縣(31°N,103.4°E)發生了里氏8.0級大地震,除了吉林、黑龍江和新疆地區外,全國都有震感.震中烈度為10度左右,深度12～19km,為淺源地震.

據中國地震局報告,截至2008年5月21日12時,共監測到4級以上余震162次,其中5級以上26次, 6級以上4次(圖1).

這次地震造成嚴重地質災害和社會經濟損失.

圖1 汶川地震震中分布圖(據互聯網上資料)

2 地震形成條件及誘發因素

2.1 震區地形地貌和區域地質構造

(1)自然地理

汶川縣位于四川盆地西北部,居阿壩藏族自治州東南部,總人口(2005年)106119人,岷江穿過汶川縣境東部地區,長達88km.縣城威州鎮位于雜谷腦河與岷江交匯地.縣域東西寬84km,南北長105km,總面積4084km2.

(2)汶川地形地貌

汶川縣以高、中山地形為主,僅沿田壩河谷分布一些平壩地貌.區內最低處漩口鎮海拔780m,最高點四姑娘山海拔6250m,相對高差5000余m,山地發育,溝谷切割強烈,支溝縱坡降大.

(3)區域構造

四川省位于印度板塊和歐亞板塊兩個大陸板塊的交界處,容易發生地震.目前印度板塊以每年50mm的速度向北推移,其快速運動意味著在大陸板塊的邊緣部位積聚了較大的能量,進而引發能量的劇烈釋放,常形成地震.

(4)龍門山斷裂帶特征

龍門山構造帶主要有3條斷裂帶組成:從西向東分別為汶川-茂縣斷裂、北川-映秀斷裂和安縣-灌縣斷裂,這3條斷裂新生代以來的活動特征均表現出由南西向北東斜向逆沖,并伴隨右旋滑動分量.

3 地震發震原因初探

根據地震震源推斷,汶川強震的發震構造是龍門山構造帶中央斷裂帶,也稱北川--映秀斷裂.該斷裂在北西西--南東東向擠壓應力作用下,發生逆沖運動,屬于逆沖型地震.地震破裂滑動面向西傾,傾角約60°.發震斷裂上盤由西向東有逆沖和右旋走滑活動分量,形成能量釋放.

根據主震和余震分布情況,初步推斷這次大地震屬于單向破裂地震,由南西向北東遷移.破裂方向主體受北東向龍門山構造帶控制(見圖2).

圖2 四川強震成因圖(資料來源:王乾盈教授)

四川盆地是一個相對穩定的地塊.從歷史記錄來看,盡管龍門山主體沒有發生過大地震,但它北邊的松潘在20世紀初曾經發生過強震,以前長時間地震釋放的能量,幾乎都被同在四川的鮮水河斷層消耗掉.因此,雖然龍門山地區看上去構造活動性不強,但是可能是處在應力的蓄積過程中,蓄積到了一定程度,地殼就會破裂,從而發生地震.這次"復活"的龍門斷層破裂面,從震中汶川縣往北北東方向以每秒3km速度裂向廣元,約用時100s裂完,震區范圍長240km、寬30km,尤以破裂至北川縣時錯動最為顯著[9].

地震發生地北川-映秀斷裂帶以東的四川地塊相對堅硬,地震波傳播的能力比較強,因此可以傳播很遠而能量卻沒有明顯衰減.

4 地震造成的次生災害

地震誘發各種次生災害,如山體滑坡、泥石流、砂土液化、河流與水庫決堤等;還有可能導致傳染病的暴發、人員傷亡和財產損失.

(1)山體滑坡與泥石流

震后大雨致使多處地區的山體發生大面積的滑坡,掩埋了道路,也造成了嚴重的人員傷亡.5月18日,德陽市紅白鎮通往三江村的道路完全被山體滑坡所摧毀;在24km2中,發現崩塌、滑坡、泥石流上百處.汶川等災區所在的高山峽谷區,遇到強降雨本就容易發生滑坡、泥石流災害.

(2)環境污染

汶川大地震后,造成什邡市的化工廠倒塌,大量液氨泄漏,造成環境污染.

(3)堰塞湖

地震形成的山體崩塌、滑坡或泥石流常堵斷河流,形成堰塞湖;而后又因湖水漫溢、堤壩潰決,給下游造成洪水災害.在綿竹市最偏僻的小木嶺伐木場,就是因山體滑坡堵塞河道形成懸河,對外交通完全阻斷[10].

汶川大地震使什邡市紅白鎮山體大面積滑坡,數萬方的土石從山上滑落到低洼深溝,改變了原有的自然形態,阻塞了河道,使原有河道分隔,形成了多處堰塞"懸湖".其中,位于松林村六組的懸湖,近2km長,最深處約30m.在馬槽灘塌方區,由于多處榻方,也形成了數個懸湖.

離北川縣城1.6km的唐家山境內出現一個堰塞湖,水面面積達3.2km2,蓄水量已達7100萬m3.堰塞湖對災區群眾安全形成了一定的威脅.

(4)耕地受損

地震損害12個重災縣市上百萬畝耕地,其中,北川、汶川山區損毀耕地50%以上,其他10個縣市耕地損毀率10%～20%.

5 防震減災對策

地震瞬間迸發的能量如此巨大,依據當前的科學水平和技術能力,最大限度地減輕地震災害應采取"避"、"防"、"預"和"救"四方面工作[11-14].

(1)"避",即遠離強震區,特別是避開潛在的發震斷裂.根據歷史地震活動時空分布特征和活斷層等地震地質研究,居住區應避開可能發生強震的地區.

(2)"防",即把各種建筑物、構筑物進行抗震設計或抗震加固,即使遭遇地震也不會被破壞或者不致倒塌.諸多大地震顯示,造成傷亡是建筑物的坍塌.此次地震房屋倒塌多為農村地區.

(3)"預",即地震預報.準確的地震預報,可以讓在沒有足夠抗震能力的建筑物內工作和生活的人們臨時躲到空曠的地方或抗震能力足夠強的建筑物里,以保障安全.但地震預報至今還是世界科學難題,還需要努力探索.

(4)"救",即發生強震后及時的搶險救災.為了做好這一點,必須有應急預案和準備.

6 結論

(1)汶川地震的發震原因為龍門山構造帶中央北川--映秀斷裂帶在北西西--南東東向擠壓應力作用下,發生逆沖運動,釋放能量造成的.地震造成滑坡泥石流、堰塞湖等嚴重地質災害,給人們的生命財產造成了重大損失.

(2)龍門山斷裂帶處于地震高發帶,此次地震帶來了巨大人員傷亡和經濟損失.今后應加強該地區地震地質調查研究,為地震科學預報做出貢獻.

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