雅魯藏布江下游沿河段滑坡崩塌空間分布特征及其主控因素

劉麗紅 王翱宇 陳寧生 翟毅飛 肖淼元

（1、四川煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心，四川 成都 610040 2、四川鑄創(chuàng)安全科技有限公司，四川 成都 610000 3、四川省地震局，四川 成都 610041 4、中國科學(xué)院、水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，四川 成都 610041 5、西藏大學(xué)，西藏 拉薩 850012 6、四川大學(xué)工程設(shè)計研究院，四川 成都 610065）

1 概述

雅魯藏布江巨大的落差與徑流量使其成為了世界水能資源最富集的地區(qū)。我國“十四五”國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃明確提出了實施雅魯藏布江下游水電開發(fā)，然雅魯藏布江下游地區(qū)地處印度板塊與歐亞板塊碰撞的最前沿，新構(gòu)造活動強(qiáng)烈，斷層發(fā)育，強(qiáng)震多，河流下切速率快，且受氣候變化和印度洋季風(fēng)的影響，區(qū)域巨型地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，如：1950 年墨脫8.6 級特大地震，引發(fā)南迦巴瓦雪山冰川冰崩- 泥石流災(zāi)害，導(dǎo)致派鎮(zhèn)直白村100 余人死亡[1]；2018 年10 月17 日米林縣加拉村色東普溝發(fā)生特大型泥石流堵江事件，導(dǎo)致堰塞壩上游11 個村和下游7 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)受威脅[2]。為更好地服務(wù)于國家戰(zhàn)略計劃的實施，研究雅魯藏布下游地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征與主控因素，具有重要的科學(xué)意義和實用價值。

2 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于喜馬拉雅造山帶北側(cè)，屬雅魯藏布江縫合帶東段構(gòu)造區(qū)。本文研究的重點為雅魯藏布江尼洋河入?yún)R口——墨脫背崩鄉(xiāng)段，屬雅魯藏布江下游河段，包括帕隆藏布流域米堆溝入?yún)R口以下河段和易貢藏布流域八蓋鄉(xiāng)以下河段，如圖1 所示，總面積約27039km2。研究區(qū)屬藏東南高山峽谷地貌，山勢陡峻，溝谷縱橫，海拔在530～7782m 之間。高差的懸殊使得區(qū)域氣候類型豐富，垂直帶譜完整。研究區(qū)氣候類型主要為高原亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候和高原溫帶半濕潤季風(fēng)氣候，降雨量在800～2350mm 之間，最大可達(dá)4500mm。研究區(qū)構(gòu)造地層巖性多變，易貢湖下游、帕隆藏布古鄉(xiāng)下游段和雅魯藏布江干流尼洋河入?yún)R口至大拐彎段為南迦巴瓦巖群，巖性類型主要為片麻巖、片巖少量大理巖；大拐彎頂端至金珠藏布入?yún)R口為雅魯藏布江蛇綠混雜巖帶，巖性主要為硅質(zhì)巖、輝綠巖、輝長巖、超鎂鐵質(zhì)侵入巖和少量的灰?guī)r。金珠藏布下游段為新近紀(jì)墨脫花崗巖帶，以二長花崗巖為主。本研究區(qū)是青藏高原隆升和剝蝕速率最高的地區(qū)，研究顯示3Ma 以來，南迦巴瓦峰地區(qū)的地貌隆升速率達(dá)3～7mm/a[3-4]。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境概況圖

3 研究方法

本研究以空間分辨率為8m 和2m 的高分一號衛(wèi)星數(shù)據(jù)及Google Earth 遙感影像數(shù)據(jù)為遙感解譯信息源，通過資料收集、遙感數(shù)字圖像處理、遙感解譯、野外調(diào)查驗證，獲取了研究區(qū)滑坡崩塌的空間分布信息；再借助研究區(qū)DEM數(shù)據(jù)、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造分布圖，利用GIS 空間分析工具，提取了研究區(qū)的地貌信息、斷層密度分布及區(qū)域構(gòu)造隆升地塊，分析了滑坡崩塌分布與坡度、坡向、巖性軟硬程度、斷層密度及區(qū)域構(gòu)造隆升的關(guān)系，進(jìn)而分析獲取區(qū)域滑坡崩塌發(fā)育的主控因素。

4 結(jié)果分析

4.1 滑坡崩塌空間分布特征

通過遙感解譯和野外調(diào)查，查明研究區(qū)內(nèi)崩塌滑坡共計454 處，其中滑坡306 處，占總數(shù)的67.4%；崩塌148 處，占總數(shù)的32.6%。滑坡和崩塌集中分布于帕隆藏布通麥至拉月曲匯口段、培龍溝至帕隆藏布入?yún)R口段、以及雅魯藏布江干流大拐彎段分布最為密集，如圖2。滑坡崩塌的發(fā)育受區(qū)域地形、巖性、構(gòu)造、水文等多種因素的影響，本研究中分析了研究區(qū)滑坡崩塌分布與坡度、巖性、斷層密度和區(qū)域構(gòu)造隆升的耦合關(guān)系。

圖2 滑坡、崩塌災(zāi)害分布圖

經(jīng)分析：滑坡在坡度30°～40°之間集中分布，而崩塌在坡度40°～50°之間最為集中。從滑坡崩塌巖性上的分布來分析，以片麻巖、片巖、大理巖和花崗巖占比最高，滑坡發(fā)育有242 處，崩塌發(fā)育有101 處，分別占總數(shù)的79.0%和68.2%。

通過對區(qū)域斷層密度和崩塌滑坡的分布分析來看，超過70%的滑坡、崩塌分布在斷層密度高的區(qū)域，如表1 和圖3（a）。斷層密度高的區(qū)域巖體完整性極差，巖體破碎，節(jié)理、裂隙發(fā)育，這些結(jié)構(gòu)面的相互組合為斜坡變形失穩(wěn)提供了基礎(chǔ)，在降雨或地震的外力下易形成滑坡。將隆升區(qū)、下降區(qū)的滑坡、崩塌災(zāi)害點進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果表明隆升區(qū)分布的滑坡、崩塌災(zāi)害占比均超過60.0%，如表2 和圖3（b）。晚更新世以來，區(qū)域構(gòu)造的不斷隆升和河流的快速下切促使研究區(qū)在地貌上形成三級谷肩，峽谷期強(qiáng)烈深卸荷及坡折地貌為滑坡提供了邊界條件及地貌條件。

圖3 滑坡、崩塌斷層密度及隆升區(qū)下降區(qū)分布圖

表1 滑坡、崩塌、斷層密度分布

表2 滑坡、崩塌隆升區(qū)下降區(qū)分布

4.2 滑坡崩塌災(zāi)害的主控因素

通過對滑坡崩塌災(zāi)害點空間分布特征研究可發(fā)現(xiàn)，滑坡崩塌在雅魯藏布江大拐彎附近較為發(fā)育，坡度是區(qū)域構(gòu)造隆升的外在表現(xiàn)形式，巖性對滑坡崩塌發(fā)育的作用受斷層影響，所以區(qū)域滑坡崩塌分布主要受區(qū)域構(gòu)造隆升和斷層分布的控制。一方面，構(gòu)造隆升快其河流下切速率也較為較烈，山體地勢愈發(fā)陡峭，山體平均坡度可達(dá)30 度以上，在地塊相對隆升與下降的過渡區(qū)，坡體高差可達(dá)數(shù)十米。一般地，地形坡度大意味著其重力勢差大，具有較大的能量基礎(chǔ)。

另一方面，斷層密度高，斷層帶周邊巖體完整性差，連續(xù)性遭到破壞，巖體較為破碎，易被風(fēng)化侵蝕，坡體的自穩(wěn)能力差，在強(qiáng)震或極端天氣條件下，容易導(dǎo)致失穩(wěn)形成滑坡崩塌。所以在強(qiáng)降雨、地震或冰川消融等作用條件下，位于構(gòu)造隆升區(qū)、高斷層密度區(qū)的巖體容易發(fā)育滑坡、崩塌。所以，滑坡崩塌的發(fā)生是構(gòu)造隆升的必然結(jié)果，是地貌演化效應(yīng)的外在體現(xiàn)。Roering 對北加利福利亞Eel 河流域滑坡分布、區(qū)域侵蝕速率的研究[5]以及Larsen I J 對喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)區(qū)域侵蝕速率的研究[6]表明：構(gòu)造隆升導(dǎo)致坡體變得陡峭，當(dāng)坡度超過臨界值，山體失穩(wěn)從而導(dǎo)致滑坡發(fā)生。

5 結(jié)論

通過本文的研究，對雅魯藏布江大拐彎地區(qū)滑坡崩塌的分布規(guī)律和主控因素可以得到以下結(jié)論：

5.1 研究區(qū)內(nèi)崩塌滑坡共計454 處，集中分布于帕隆藏布通麥至拉月曲匯口段、培龍溝至帕隆藏布入?yún)R口段以及雅魯藏布江干流大拐彎段。滑坡和崩塌滑坡的坡度在30°～40°之間，崩塌的坡度在 40°～50°之間最為發(fā)育，而在片巖、片麻巖、花崗巖和大理巖中集中發(fā)育。超過70%的滑坡、崩塌分布在斷層密度高的區(qū)域，且超60%的滑坡崩塌處于地殼隆升區(qū)。

5.2 滑坡崩塌發(fā)育的主控因素為強(qiáng)烈的構(gòu)造隆升和高密度的斷層分布。喜馬拉雅造山帶強(qiáng)烈的構(gòu)造隆升使得地勢陡峭，坡度大、勢能大；雅魯藏布江縫合帶東段的高密度斷層導(dǎo)致巖體節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖體破碎、穩(wěn)定性差，在強(qiáng)降水或地震作用下易發(fā)生滑動。