中國地震次生地質災害分布特征與形成條件

張業成 張立海 趙曉青

(國土資源部實物地質資料中心，北京 101149)

0 引言

地震次生地質災害是指由地震活動引起的地質災害。地震次生地質災害的種類比較多，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災害，主要包含兩方面特征:一是導致這些地質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，這些地質災害屬于間接災害。

地震次生地質災害的破壞作用主要表現為: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損失;破壞耕地，阻塞河流等，造成不同程度的資源損失和環境破壞。

地震次生地質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。據一些地震災害事件統計，次生地質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%。

歷史地震次生地質災害記錄充分說明了地震次生地質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日寧夏海原發生8.5級地震，引發大量滑坡，分布面積約5萬km2。其中，嚴重滑坡區超過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，四川疊溪發生7.5級地震，引起大量崩塌，60多個集鎮、村寨覆滅。其中，疊溪鎮覆于兩座崩山之下，全鎮500多人僅5人幸免于難。1950年8月15日，西藏墨托發生8.5級地震，雅魯藏布江多處被山崩堵塞，墨托縣多數山峰崩頹，貢布縣580名喇嘛被壓死。1976年7月28日，河北唐山發生7.8級地震，出現的地裂縫分布范圍達幾萬km2。其中1條長約8km、寬數m的地裂縫穿越唐山市中心，在地裂縫兩側大約200m范圍內，房屋、道路徹底被毀壞。1975年2月4日，遼寧海城發生7.3級地震，在震中區以西25～60km的下遼河平原，有數百km2發生強烈砂土液化，到處噴水冒砂，噴水水頭高達5～6m，總噴砂量817萬m3，壓蓋農田5 000多公頃，許多道路、橋梁、工業設施、民用建筑、水利工程、排灌站和堤防遭到破壞。2008年5月12日，四川汶川發生8.0級地震，在極震區的汶川縣、青州市、什邡縣、綿陽市、北川縣等14個縣市發生滑坡5 117處、崩塌3 575處，發生泥石流358處，出現堰塞湖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 中國地震次生地質災害的分布特征

中國地震次生地質災害分布十分廣泛，不同次生地質災害的主要分布區域不同，現分述如下。

崩塌、滑坡，是發育程度最高、分布最廣的地震地質災害。據歷史文獻記載，在廣大山地、高原地區，只要發生強烈地震，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)，尤其在中國中部的陜、甘、寧、川、滇地區最為嚴重，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災害密集帶。其基本特點是次生地質災害活動頻繁，不僅數量多，規模大，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、西藏的一些地區也有發生，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，廣泛發生，是僅次于崩塌和滑坡的次生地質災害。主要發生在華北地區，以晉、陜、冀的汾渭谷地和太行山東麓最發育，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、臺灣的一些地區也比較發育。

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

砂土液化，分布比較廣泛，但主要發生在華北平原地區，以河北、山東最為嚴重，其他地區零星分布。

2 地震次生地質災害的形成條件

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

2.1 地震次生地質災害形成的地質地貌基礎條件

2.1.1 崩塌、滑坡活動的地質地貌條件

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

(2)地形地貌。據調查統計，地震崩塌、滑坡主要發生在山地、高原和丘陵地區，以中山地區最發育，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。據典型地區調查統計資料，崩塌多發生在高度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、滑坡發育程度統計表Table 1 Statistics of degrees of development of earthquake-triggered collapse and landslide in different landform types

(3)地質構造。地震崩塌、滑坡明顯受地質構造控制，在大型活動斷裂構造帶，崩塌、滑坡不但密度高，而且規模大。這是因為斷裂構造不僅使斜坡巖土體發育大量裂隙，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，降低了斜坡的穩定性，增加了崩塌、滑坡活動的可能。

2.1.2 塌陷形成的地質條件

伴隨地震活動發生的地面塌陷，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育程度、覆蓋層特征等條件影響。

2.1.2.1 可溶巖及巖溶發育程度

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

碳酸鹽巖的巖溶類型分為裸露型、覆蓋型和埋藏型3種。據統計，地震巖溶塌陷主要發生在覆蓋型巖溶和裸露型巖溶分布區，少量發生在埋藏型巖溶分布區。

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

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

2.1.2.2 覆蓋層厚度、結構、性質

發生在覆蓋型巖溶分布區的地震塌陷，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。根據統計資料，覆蓋層厚度＜10m時塌陷發生的機會最多;10～30m可發生少量塌陷;30m以上僅發生零星塌陷。

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生塌陷;夾砂礫石的層狀非均質土、均一的黏土或者覆蓋層底部發育穩定層狀黏性土的非均質土，發生塌陷的機會較少。此外，覆蓋層中有土洞時，容易發生塌陷。土洞越發育，塌陷越嚴重。

2.1.3 地裂縫形成的地質地貌條件

地震地裂縫與巖土類型有密切關系。大量調查資料表明，地震地裂縫很少發生在基巖裸露的地區，主要發生在第四系分布區。在各種類型的第四系沉積區中，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、湖積層發育區尤為嚴重。

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條件

地震活動引起的砂土液化發生在松散砂土層中，但并不是所有的砂土均會發生液化;能否發生液化以及液化程度與砂土性質及其埋藏條件、成因類型密切相關。容易發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代沉積。

3 小結

地震是地震次生地質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災害，只有達到一定震級的地震才會誘發次生地質災害，而且隨著震級的加大，次生地質災害活動愈強烈。與此同時，地震次生地質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，地震次生地質災害活動愈強烈。

據歷史地震文獻資料(謝毓壽等主編，1983;中國地震年鑒編輯委員會，2001)統計分析，地震次生地質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，地震次生地質災害很少發生，即使發生次生地質災害，其數量和規模也都很小;震級5～6級、地震烈度Ⅵ～Ⅶ度，地震次生地質災害普遍發生，其數量較多、規模較大;震級＞6級、地震烈度＞Ⅶ度，地震次生地質災害活動強烈，不但數量多，而且規模大。

此外，地震持續時間和振動次數對次生地質災害活動程度也有重要影響。通常情況下，地震持續時間越長、振動次數越多，次生地質災害越強烈;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災害中，危害最嚴重的是滑坡、崩塌。同其他因素引發的地質災害，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生機會或概率不一，暴雨洪水引發的地質災害幾乎每年都要發生，而地震滑坡、崩塌只是在山地高原地區發生較強烈地震時才會出現，因此其發生機會相對較少。

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