云南魯甸6.5級地震次生特大地質災害的特征及原因

王　宇，楊迎冬，晏祥省，湯　沛，張　杰

(1.云南省地質調查局，云南 昆明 650051；2.云南省地質環境監測院，云南 昆明 650216)

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云南魯甸6.5級地震次生特大地質災害的特征及原因

王宇1，楊迎冬2，晏祥省2，湯沛2，張杰2

(1.云南省地質調查局，云南 昆明 650051；2.云南省地質環境監測院，云南 昆明 650216)

摘要:魯甸6.5級地震造成特別重大災害，所產生的次生地質災害也達到了特大型。經過全面排查分析，地震次生地質災害表現出6項特征：低震級大災害、沿發震斷裂密集分布、順峽谷帶狀延展、近場地災嚴重、散裂巖土體地災高發、工程邊坡崩滑多。形成這些特征的原因主要有以下幾點：高原斜坡地帶，活動斷裂密集發育，地震能量沿斷裂釋放順走向延伸遠、垂直影響窄；峽谷縱橫，谷坡陡峻，散裂巖體厚大，地質災害易發，崩滑規模巨大；近場地震地面運動加速度大，震害強烈，向外延伸加速度值衰減較快，遠場震害輕微 ；人類工程切坡、毀壞森林對地震次生地質災害的產生有明顯的影響。地震次生地質災害應急排查主要應在近場區逐村排查，遠場區采取有報再查的方式。

關鍵詞:地震；地質災害；斷裂；地貌；溶塌體；魯甸6.5級地震

2014年8月3日16:30，云南省魯甸縣發生6.5級地震，震中27.1°N、103.3°E，震源深度12 km。此次地震災區最高烈度為Ⅸ度，造成617人死亡，112人失蹤，3 143人受傷。地震觸發了大量次生地質災害，云南省國土資源系統迅速組織省內外18個單位558人組成65個排查組，開展云南省內地震地質災害應急排查。共排查Ⅵ度以上烈度區及外緣涉及部分的615個行政村7 956個村小組，面積8 508 km2，發現和核實地質災害點1 770處，其中新增點750處，占總數的42.37%。排查結果顯示，此次地震雖震級不高，但地震次生地質災害卻達到了特大級，其特征和原因帶來諸多啟示。

1地震次生地質災害特征

1.1　低震級大災害

在云南既有地震災害記錄中，本次地震觸發的次生地質災害最嚴重。應急排查發現和核實地質災害點1 770處，其中崩塌478處，滑坡1 081處，泥石流112條，不穩定斜坡70處，地面塌陷16處，地裂縫13條。共造成87人死亡，40 364戶共計181 857人以及43.96億元資產受地災威脅。并產生了紅石巖、甘家寨、王家坡等大型、特大型地質災害。紅石巖崩塌、滑坡為牛欄江紅石巖段兩岸山體發生崩塌、滑坡并形成堰塞湖，堰塞體方量約1 200萬m3。直接影響上游會澤縣兩個鄉鎮1 015人、威脅下游魯甸、巧家、昭陽三縣(區)10個鄉鎮3萬余人、2 200 hm2耕地及天花板、黃角樹等水電站；甘家寨滑坡體積1 680萬m3，掩埋、損毀28戶房屋， 造成3人死亡、55人失蹤，前緣公路上遭掩埋的排隊等待塌方道路疏通的車輛及失蹤人數不詳；王家坡滑坡位于牛欄江右岸、紅石巖堰塞湖區，體積228萬m3，掩埋、損毀20戶房屋，造成15人死亡、10人失蹤。

1.2　沿發震斷裂密集分布

震區斷裂交錯發育，活動性強，地震頻發。主干構造為南北向的小江斷裂及與之相交的一序列次級斷裂。小江斷裂在云南境內是川滇活動地塊和穩定的揚子地塊邊界，北起金沙江邊的巧家縣北，走向近南北[1]，自東川小江村分東西兩支，近平行向南延伸，最后交于紅河斷裂。呈左旋走滑運動，水平滑移速率±10 mm/年[2]，1 500年來小江斷裂云南段曾發生10多次6級以上地震。與小江斷裂斜接的昭通—魯甸斷裂長約190 km，東北端從川滇交界的小林口附近向西南經彝良、昭通、魯甸延伸至小江斷裂。該斷裂近期非常活躍，位于斷裂中段的彝良縣在2012年發生過5.6級地震，魯甸地震則發生在斷裂西南端，顯示斷裂活動有向西南遷移趨向。魯甸地震的發震斷層為北西向包谷垴—小河斷裂，是昭通—魯甸斷裂的北西向次級走滑斷裂(圖1)。次生地質災害沿發震斷裂呈帶狀分布，尤其在斷裂交匯處發育密集(圖2)[3]。

圖1　區域構造地質圖

圖2　沿發震斷裂地質災害點分布圖

點/km2

從表1可以看出貼近發震斷裂兩側次生地質災害點密度遠高于地震災區平均密度，且大、中型地質災害點越近斷裂形成越多。

包谷腦—小河斷裂3 km范圍內次生地質災害點共299處，其中小型點192處，中型點90處，大型及以上點17處，點密度0.56點/km2。3～5 km范圍次生地質災害點共149處，其中小型點103處，中型點37處，大型及以上點共9處，點密度0.54點/km2。

昭通—魯甸斷裂3 km范圍內次生地質災害點共388處，其中小型點260處，中型點107處，大型及以上共21處，點密度0.27點/km2。3～5 km范圍內次生地質災害點共185處，其中小型點143處，中型點36處，大型及以上點共6處，點密度0.17點/km2。

1.3　順峽谷帶狀延展

滇東北地區，宏觀上處于高原斜坡地帶，屬金沙江流域，江河縱橫，中深切割，呈高山及中山峽谷地貌，江河間山頂和谷坡之上存在波狀起伏的殘存夷平面[4]，鑲嵌著昭通—魯甸等山間盆地(圖3)。最高點為西部巧家藥山，海拔4 040.3 m，最低點為北部永善大興鎮金沙江邊，海拔568 m，相對高差達3 472.3 m。震區大部分山高坡陡谷深，松散土石廣布，人口密度大，人類對地形地貌改造強烈，河谷斜坡穩定性普遍差，崩塌、滑坡、泥石流多發[5]。

圖3　不同地貌單元地質災害點分布圖

本次地震次生地質災害沿江河峽谷兩岸密集分布，而江河間夷平面上地質災害分布較稀疏，特別是山間盆地區更少。大型、特大型地質災害點主要分布于金沙江和一級支流牛欄江及其更次級支流峽谷區(表2)。

1.4　近場地災嚴重

地震烈度Ⅸ度區主要涉及昭通市魯甸縣龍頭山鎮、火德紅鎮和巧家縣包谷垴鄉，面積90 km2；Ⅷ度區主要涉及昭通市魯甸縣龍頭山鎮、火德紅鎮、樂紅鎮、水磨鎮，昭通市巧家縣包谷垴鄉、新店鎮，曲靖市會澤縣紙廠鄉，面積290 km2；Ⅶ度區涉及昭通市魯甸縣、巧家縣、曲靖市會澤縣，面積約1 580 km2；Ⅵ度區面積8 390 km2，在云南境內的面積為6 548 km2，其余為川南、黔東北部分，本文未納入數據統計。分區統計新增地質災害

表2　不同地貌單元地質災害點分布密度

點，Ⅸ度區97處、Ⅷ度區188處、Ⅶ度區192處、Ⅵ度區232處，Ⅵ度區外緣部分27處。新增點的分布密度隨地震烈度從大到小急劇降低(表3)。

表3　地震烈度分區新增地質災害點分布密度

新增大型和特大型地質災害點主要在Ⅸ度區和Ⅷ度區。其中Ⅸ度區3處特大型、6處大型，紅石巖堰塞湖、甘家寨滑坡、王家坡滑坡均位于該區；Ⅷ度區6處大型；Ⅶ度區發育1處大型點。新增地質災害點在地震烈度大的區域造成人員和財產損失嚴重，Ⅸ度區造成76人死亡222間房屋損毀，Ⅷ度區造成11人死亡144間房屋損毀，Ⅶ度區造成188間房屋損毀，Ⅵ度區造成119間房屋損毀。

1.5　散裂巖土體地災高發

震區受南北、北東及北東東向斷裂和梳狀褶皺控制，元古界到中生界碎屑巖和碳酸鹽巖地層呈條帶狀相間分布。二疊系中統峨眉山玄武巖組(P2β)大面積出露于中部。不同時代的凝灰巖、輝綠巖等火成巖體分布較多；第四系和新近系松散層主要分布于河谷、山間盆地及殘存夷平面上，沿峽谷斜坡殘坡積層、古崩滑體、溶塌體分布廣泛。巖體普遍風化破碎，卸荷裂隙發育，易形成地質災害。溶蝕垮塌堆積體，表面鈣華敷面，貌似基巖出露，實則內為松散塊石，鈣華膠結，結構強度低，透水性強，不生根，易于崩滑。本次地震次生地質災害，與巖土體類型關系密切，在新增的滑坡與崩塌點中，殘坡積土體滑坡及碎裂巖體崩塌占比最大(表4)。由溶塌體形成的滑坡、崩塌有62處，主要分布于牛欄江及支流沙壩河兩岸。

表4　滑坡、崩塌的巖土體類型統計結果

1.6　工程邊坡崩滑多

人類工程活動對地震次生地質災害的形成影響明顯，排查發現227處次生地質災害的成因涉及人類工程活動，主要為交通、水電、房屋等工程切坡及礦山采坑及采空區等，其中206處的成因包含切坡。通過調查統計地震次生地質災害密集發育的昭巧公路、牛欄江沿岸公路40段邊坡，坡高0～10 m的有19段，10～50 m的14段，大于50 m的7段。

2地質災害特征的成因分析

2.1　地質環境決定

震區斷裂密集發育，多為發震斷裂。發震斷裂不僅是地震波的來源，且相互交切的斷裂面構成了地殼塊體中的薄弱結構格架體系。發震時斷裂對地表產生的破壞作用：①產生地震波并傳遞能量；②沿斷裂產生錯動并釋放彈性應變能。由于斷裂釋放地震能量沿走向延伸遠，烈度衰減緩慢，而垂直斷裂影響范圍窄，烈度衰減迅速。且斷裂及影響帶常為松散碎裂巖土體的分布帶。因此，導致沿斷裂地表破壞嚴重，建筑破壞、地震次生地質災害呈帶狀密集延展[6]。

地質構造、地層巖性控制著地形地貌基本格局，山間溝谷主要沿活動斷裂形成，高陡斜坡、懸巖峭壁常與斷裂面關聯。硬質脆性巖體多形成崩塌懸崖陡坡，軟質柔性巖體、松散土石常形成滑動斜坡。孤突的山體和深切溝谷在波動場內有聚集能量的作用，可能使振動增幅，局部產生很高的水平加速度響應，從而導致巖土體被臨空拋出，形成高位高速滑坡。峽谷斜坡高陡臨空面發育，在地震作用下，易形成深長的同向后緣張裂面，并伴隨有坡體的松弛乃至解體，產生潰散型的崩塌、滑坡[7]，能量巨大，破壞力強。從紅石巖、甘家寨、王家坡崩塌、滑坡地震前后的遙感影像對比，均可明顯看出孤突山體、陡峻谷坡、沖溝切割、紅石巖左岸古滑坡及公路邊坡等控制和影響因素(圖4、圖5)。

圖4　震前重大地質災害形成區遙感影像圖

圖5　重大地質災害遙感影像圖

2.2　地震強度控制

震源、傳播距離、場地條件對地震強度有重要影響。距離對地震強度的影響明確，地震動強度隨著震中距增大而減小。趙永慶等根據云南境內實測強震加速度數據, 通過回歸分析建立加速度衰減關系式，根據預測計算曲線，發生6、7級地震時，在震中距10～30 km內衰減幅度較小，之后急劇加大[8]。國內外大量的地震觀測數據統計分析結果表明，在近場內基巖場地的加速度峰值大于土質場地；而在遠場，土質場地的加速度峰值大于基巖場地[9]。魯甸地震觸發了60 余個強震臺站，翼昆等對主震的強震記錄進行處理后，分析了地震動的基本特征。與西部地區常用衰減關系對比，除震中附近臺站外，外圍臺站的觀測值均不同程度低于預測值，表明此次地震震源淺，近場和遠場多為基巖場地，故震中地面運動加速度大，位于震中龍頭山鎮的強震臺記錄到地面運動峰值加速度高達948 Gal。對比2014年10月7日21：49發生的景谷6.6級地震，震中23.4°N、100.5°E，震源深度 5.0 km，近場主要為沖積平壩區，屬土質場地，震中附近永平鎮強震臺記錄到地面運動峰值加速度為627.6 Gal，僅為魯甸地震的三分之二。所以魯甸地震造成近場破壞強烈，最高烈度達Ⅸ度，但范圍僅90 km2，向外延伸加速度值衰減較快，遠場震害輕[10]。相應次生地質災害也是近場強烈、遠場輕微。

2.3　人類活動影響

震區人口密度298人/km2，森林覆蓋率僅24.5%，人類活動對地質環境改造強烈。客觀上山區建設工程切坡多，而切坡往往形成高陡臨空面，挖掉了斜坡腳趾，破壞了原始斜坡的穩定性，加之支護不足或滯后，有的邊坡震前已在蠕變，在地震作用下，更易發生崩塌、滑坡。對比景谷6.6級地震，共造成1人死亡、324人受傷，其中重傷8人。比較而言，景谷震中區為沉積平壩，地形平緩，人口密度僅39人/km2，森林覆蓋率74.7%，人類活動對地質環境的改造較輕[11]。景谷地震次生地質災害應急排查面積16 784.65 km2, 發現和核實地質災害點917處，其中新增點109處，較魯甸6.5級地震區輕微得多[12]。

3結論與建議

本文所得結論歸納為前兩條，然后提出三條改進地質災害應急排查工作的建議。

(1)在構造山地峽谷區，低震級地震也能觸發

特大型地質災害，地震次生地質災害受活動斷裂及地形地貌控制，沿活動斷裂、峽谷、散裂巖土段密集分布，外圍明顯減少。

(2)地震次生地質災害的發育程度，隨著地震強度的降低而遞減，主要分布在Ⅶ度及其以上近場區，到了Ⅵ度區點密度顯著降低。

(3)地震次生地質災害應急排查，宜先布置無人機在震中區沿發震斷裂、峽谷、高陡斜坡區進行航拍，快速提供地質災害隱患點解譯影像圖，野外排查組據此有的放矢地進行現場排查。

(4)經基層管理部門組織篩查，證明Ⅵ度區內地震次生地質災害輕微時，不必逐村排查，宜采取有報必查、有疑再核的方式進行現場排查。

(5)嚴格管理、有效保護及合理利用地質環境是防災減災的有效途徑。在經濟活動中，應依法依規落實責任，切實防范地質災害。

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Characteristics and Causes of Super-huge Secondary Geological Hazards Induced by M6.5 Ludian Earthquake in Yunnan

Wang Yu1, Yang Yindong2, Yan Xiangsheng2, Tang Pei2and Zhang Jie2

(1.YunnanGeologicalSurvey,Kunming650051,China; 2.YunnanInstituteofGeo-EnvironmentMonitoring,

Kunming650216,China)

Abstract:During the Ms6.5 earthquake in Ludian, major disasters had been caused and secondary geological hazards had also reached Extra-large level. Investigation and analysis indicate that there are six characteristics of secondary geological hazards in the earthquake: the small earthquake magnitude with large disasters, the intensive distribution along the seismogenic fault, the banded extension along the canyon, serious near-filed geological hazards, the high incidence of geological hazards in areas with cataclastic rock and loose soil, more avalanche and landslide hazards on the engineering slopes. The main reasons for the formation of these characteristics include the following four aspects. Firstly, in the plateau slope zone, active faults develop intensively. The seismic energy releases and extends far along faults strikes, which causes narrow vertical influence. Secondly, in these canyon areas and steep valley slopes, there is large volume of cataclastic rock and loose soil. They are geological hazard incidental zones, and the scale of avalanche and landslide is usually very huge. Thirdly, in earthquake near-field areas, the ground motion acceleration is large and earthquake shocks are strong. However, the acceleration decays rapidly when extending outward, and earthquake shocks are weak in far-field areas. Fourthly, engineering slope excavation and deforestation have a significant impact on the generation of seismic secondary geological hazards. The emergency investigation of secondary geological hazards is conducted mainly in the villages of near-field areas. In far-field areas, it is better to investigate only if the administrator has received the message of geological hazard hidden danger.

Key words:earthquake; geological hazard; fault; geomorphology; Karst collapse deposit; M6.5 Ludian earthquake

作者簡介：王宇(1960-)，男，云南個舊人，博士，教授級高級工程師(二級)，云南國土應急救災技術總負責，研究方向為水工環地質.E-mail：ynddywy@163.com通訊作者：楊迎冬(1978-)，男，湖南城步人，碩士研究生，高級工程師，主要從事地質災害綜合防治體系建設、地質環境信息化建設工作.E-mail：yyd304@126.com

基金項目：云南省地質災害綜合防治體系建設(2014年計劃)

收稿日期：2015-06-17修回日期：2015-07-28

中圖分類號：P642 ；X43

文獻標志碼：A

文章編號：1000-811X(2016)01-0083-04

doi:10.3969/j.issn.1000-811X.2016.01.017