2022年四川芦山6.1级地震构造与地质灾害分析.pdf

书书书第 卷第 期（）年 月中 国 地 震 廖程，梁明剑，周文英，等 年四川芦山 级地震构造与地质灾害分析 中国地震，（）：年四川芦山 级地震构造与地质灾害分析廖程，）梁明剑，）周文英，）吴微微，）薛莲）毛泽斌）毛富林）四川省地震局，成都 ）中国地震局成都青藏高原地震研究所，成都 ）成都市永利联科技有限公司，成都 ）四川省核工业地质局二八一大队，四川西昌 摘要 年 月 日四川芦山 级地震发生在龙门山断裂带南段，位于 年芦山 级地震余震区北侧，引发了比较严重的次生地质灾害。基于现场调查与遥感解译，本文分析了地震地质灾害的空间分布及其与地形坡度、岩性、断裂的关系，结合主余震空间分布及震源机制解结果，初步讨论了其发震构造与次生地质灾害的关系。结果表明：基于现场调查资料，地震地质灾害主要发育于东河河谷一带，类型多为中小型的岩质滑坡，坡度主要在 范围，岩性主要为闪长岩和花岗岩；此次地震的发震构造与 年芦山 级地震不同，且并非双石大川断裂；此次地震的发震构造为倾向 的盲逆反冲断层，地质灾害主要发育于发震断裂的上盘，且主要分布于沿东河河谷发育的五龙盐井断裂分支断裂和双石大川断裂之间的区域。关键词：芦山 级地震地震地质灾害地震构造逆冲断层 文章编号 （）中图分类号 文献标识码 收稿日期 修定日期 项目类别 西藏拉萨地球物理国家野外科学观测站研究课题（）、四川省自然科学基金（）、地震动力学国家重点实验室开放基金（）和四川省地震局地震科技专项（、）共同资助 作者简介 廖程，男，年生，助理工程师，主要从事地震地质方面研究。：梁明剑，通讯作者，男，年生，高级工程师，主要从事地震地质方面研究。：引言据中国地震台网中心测定，北京时间 年 月 日 时 分，四川省雅安市芦山县发生 级地震，微观震中位于 、，震源深度 。根据中国地震局的烈度评定结果，此次芦山 级地震的极震区烈度为度，度烈度区的长轴呈 方向。虽然芦山 级地震震中距离双石大川断裂最近，但其余震分布并不沿双石大川断裂 期廖程等：年四川芦山 级地震构造与地质灾害分析走向分布，也不在 年芦山 级地震余震区范围内。此外，也未发现此次地震存在地震地表破裂，这给直接分析其发震构造带来一定的困难。历史上，龙门山断裂带的中强地震活动并不频繁。然而，年龙门山断裂带中北段发生汶川 级地震，年后其南段又发生 年芦山 级地震，因此龙门山断裂带南段的强震危险性引起学者们的关注（陈立春等，；易桂喜等，；赵静等，；万永魁等，；刘晓霞，）。地震通常伴随着次生地质灾害的发育，地震引发的次生地质灾害分布特征对分析地震构造具有一定的指示意义。活动断层对地震滑坡具有显著的控制作用，不同运动习性的断裂周围发生的地震滑坡分布样式各异，利用地震滑坡的空间分布情况开展地震构造分析是一个可行的办法（许冲等，）。而且，同震滑坡的空间分布样式也可以反映地震构造与同震滑移的情况（，）。例如，逆冲型地震触发滑坡多分布在断裂的上盘，且随着距发震断裂距离的增加，滑坡在上盘的衰减速率明显低于下盘，此外还具有跨断层突变性的特点；走滑型断裂两侧的滑坡发育情况区别较小，滑坡往往沿断裂密集分布（许冲等，）。徐锡伟等（）对 年芦山 级地震进行了现场应急科学考察，结果未发现明显的地震地表破裂带，推测其属典型的盲逆断层型地震；但许冲等（）通过分析地震震区内 条较大断裂附近的地震滑坡密度特征，发现滑坡密度在上里西断裂附近发生了一次较明显的突变行为，而在双石大川断裂两侧均发育了大量的滑坡，认为芦山 级地震中主要活动的断层更可能是具有明显线状地貌特征的上里西断裂。本文基于现场调查和高分辨率卫星解译结果，分析了 年 月 日芦山 级地震引发的次生地质灾害分布特征、规模、滑坡体组分特性等，并结合地震精定位和震源机制解结果，初步探讨芦山 级地震发震构造及其与次生地质灾害的关系。掌握震区的地震地质灾害分布规律对于地震灾害影响评价、认识地震构造具有现实意义，今后在类似区域发生具有相似构造背景的地震时，相关部门可对地震地质灾害的分布特征有一个初步预判，同时可为后续类似研究提供一个实例。区域地震地质背景研究区位于青藏高原东缘的龙门山断裂带内，晚三叠世（印支期）和新生代（喜马拉雅期）的造山运动形成了现在的龙门山断裂带，该断裂带为一系列 倾向的叠瓦状逆冲推覆构造（，；，；袁仁茂等，；沈军等，）。在早三叠世开始的造山运动中，由于叠瓦状逆冲推覆作用，导致前陆弯曲在早三叠世形成川西前陆盆地，沉积相由上三叠世之前的海相沉积转变为陆相沉积，形成了巨厚的以陆相碎屑岩为特征的上三叠统须家河组、侏罗系、白垩系和新生界（陈社发等，；陈竹新等，），呈长条状 向展布于龙门山中央带东侧。其中，龙门山断裂带南段主要由 条逆冲走滑断裂组成，自西向东分别为耿达陇东断裂（后山断裂）、盐井五龙断裂（中央断裂）、双石大川断裂（前山断裂）及山前隐伏断裂（图 ）（邓起东等，；陈运泰等，；李勇等，）。古地震研究表明，双石大川断裂为全新世活动断裂（，；陈立春等，），沿该断裂带发生过 次震级相当的古地震事件，但未发生过全段破裂的强震事件（，）；梁明剑等（）也认为 年天全地震与双石大川断裂新活动相关。盐井五龙断裂为晚更新世活动断裂，其断错了晚更新世的冲洪积地层（杨晓平等，；陈 中国地震 卷立春等，）。耿达陇东断裂为早 中更新世活动断裂，未发现其晚第四纪活动的地质地貌证据（王明明等，）。年 月 日芦山 级地震震中距 年芦山 级地震震中不远，但其余震分布并不在 级地震余震区范围内，而是位于其余震区北侧，度区范围为 ，主要涉及雅安市芦山县太平镇、双石镇，宝兴县灵关镇、穆坪镇，区域内历史 级以上地震集中分布在汶川和芦山一带（图 ）。芦山 级地震的发震构造如何，是值得探讨的问题。注：绿色框为研究区，也是震区地质灾害发育的地区；红色圆点为此次芦山 级地震的余震，蓝色圆点为历史地震。图 区域地震地质概况研究区出露的地层较为齐全，时间跨度大，从太古界到新生界的地层均有出露（图 ）。研究区地层岩性描述见表 ，其中，第四系地层主要分布于河谷地带，为松散堆积物；古近系地层分布在研究区的中南部，为棕红色泥岩、粉砂岩；中生界侏罗系与白垩系地层分布于研究区中南部，为砖红色砂岩；三叠系地层分布于区内中部，为灰色泥岩、粉砂岩；古生界主要出露奥陶系、志留系和泥盆系的地层，分布于研究区西北部和中部，主要为白云岩、灰岩和页岩；新元古界出露的地层为南华系和震旦系，分布于研究区的西北部和东部；新太古界和元古界地层分布于研究区西北部，岩性为花岗岩、闪长岩、粗面岩、板岩和片岩。研究区地震地质灾害发育特征笔者于 年 月前往芦山、宝兴进行地震滑坡、崩塌的实地考察工作，考察路线较为均匀地分布于整个研究区，调查未发现芦山 级地震产生地震地表破裂带或造成明显的 期廖程等：年四川芦山 级地震构造与地质灾害分析注：为双石大川断裂，为盐井五龙断裂（下同）；据 年四川省地质局绘制的地质图（宝兴幅，）。图 研究区地层岩性分布图表 研究区地层与岩性描述地层符号名称主要岩性 全新统主要为现代冲积、残坡积、冲洪积、滑坡坡积、阶地砂砾层古近系主要为棕红色泥岩、杂色泥质、钙质粉砂岩白垩系泥、钙质粉砂岩、细砂岩，中 厚层钙质砂岩，钙质岩屑砂岩、泥岩侏罗系细 中粒钙质岩屑砂岩、泥质粉砂岩，泥岩夹薄层砂岩，钙质细砂岩三叠系上统灰、深灰色泥岩、粉砂岩、砂质泥岩，薄 中厚层砂质泥岩泥盆系白云岩、灰岩、泥灰岩、泥页岩、粉砂岩志留系白云岩、灰岩、页岩奥陶系页岩、泥质灰岩、白云岩震旦系灰白、白色葡萄状白云岩、结晶灰岩、千枚岩 南华系花岗岩、粗面岩 元古界花岗岩、粗面岩、板岩、片岩 新太古界闪长岩、花岗岩 中国地震 卷近地表构造变形。此次调查共获得 个地震地质灾害点（图 ）。本次地震引发的次生地质灾害类型主要为地震滑坡、崩塌，其中滑坡主要以中小型岩质滑坡为主，崩塌主要为小型的岩体崩落。图 地质灾害（）及坡度分布图（）从空间分布来看，地震地质灾害在主震震中北西的宝兴县城至盐井乡的东河河谷一带密集发育且破坏严重，在南东的芦山县一带则零星分布且规模较小。具体表现为：芦山县的地震地质灾害规模较小，主要是表层堆积物的滑塌（图 （）、（），且分布零星，不呈现特征性；在 东 河 河 谷 两 侧，地 震 地 质 灾 害 最 为 发 育，具 有 数 量 多、规 模 相 对 较 大 的 特 点（图 （）、（）、（），其中规模最大的地震滑坡点为 （图 （），该滑坡为土质、碎石质滑坡，滑坡物质搬运堆积到了东河东岸一侧，并损毁了山脚下一电线塔；同样位于主震震中北西侧的太平镇北西向河谷上游的地震地质灾害也较严重（图 （）、（），还形成了规模较大、分布密集的滑坡群；在西河河谷一线，地貌主要为深切割峡谷，两侧山体坡度较陡，地质灾害则以岩石崩塌为主（图 （）。研究区地震地质发育特征影响因素分析 地震地质灾害与地形坡度的关系坡度是影响滑坡的一个重要因素，一般情况下，坡度越大的斜坡在其他因素触发下越容易发生地质灾害。例如在龙门山地区，年汶川 级地震造成的地质灾害主要分布在 的坡度范围内（黄润秋等，）；年芦山 级地震引起的滑坡的密度大致随着坡度增大而增加，且滑坡的密度值在 坡度以上突然上升，因此 的斜坡坡度被认为是芦山地震滑坡的坡度突变阈值（许冲等，）。基于 软件平台和 的数字 期廖程等：年四川芦山 级地震构造与地质灾害分析图 研究区地质灾害照片高程数据生成研究区的坡度，按 、和 进行坡度分级，叠加地震地质灾害点（图 （），并统计各个坡度值区间内的灾害点数目（表 ）。如表 所表 灾害点分布与坡度的关系坡度 灾害点个数 示，在坡度 以下，地震灾害点的数量总体上呈现随着坡度的增加而增加的特征，特别是 区间，灾害点个数明显上升，其数量占总数的 ；在 坡度范围内，其灾害点数量占总数的 ，究其原因可能是坡度 的区间有利于松散堆积物的堆积而形成滑坡等灾害的物质来源，因此更容易在地震之后形成次生地质灾害；而坡度小于 的区间虽然也有利于松散堆积物的堆积，但由于其坡度相对更小，稳定性相对更强，因此在地震后不易形成次生地质灾害。此外，从地形起伏度来看，震中北西侧的地形起伏大于南东 中国地震 卷侧，而地质灾害在北西侧更为发育，在地形较平坦的地方，坡度相对较小，在地震影响下堆积物不容易发生迁移。地震地质灾害与地层岩性的关系岩石的不同物性、风化程度、裂隙发育程度可能是导致地震次生地质灾害类型和规模有所不同的重要原因之一。已有震例表明，震区最常见、分布最广的滑坡发生在较坚硬岩类中（夏毓超，），尤其是构造复杂区的花岗岩、碳酸盐岩等，往往这些岩节理裂隙较为发育。例如，年汶川 级地震的地质灾害在花岗岩、碳酸盐岩等类似的硬岩中最为发育（黄润秋等，）；年云南鲁甸 级地震诱发的大量滑坡也主要集中在灰岩、白云质等碳酸盐岩发育的区域（田颖颖等，）。从已有地质灾害点分布与地层岩性的关系来看（图 ），地质灾害点主要发育于岩性为闪长岩和花岗岩的新太古界（）和古远古界（）的地层，本次芦山 级地震中形成的地质灾害规模较大（图 （）。而且，晚古生界（）地层的地震地质灾害也较为发育，其岩性为灰岩、白云岩，地质灾害的规模也较大（图 （）、（）。龙门山南段地区的花岗岩与白云岩是地震滑动的易发岩性，在 年芦山 级地震中也发现了同样的特性（许冲等，）。而在岩性主要为泥岩和粉砂岩的新近系（）和三叠系上统（）地层中，地质灾害规模要小很多，主要表现为地表松散堆积物的滑垮（图 （）、（）。不同成因的岩石，其力学性质差异较大，闪长岩和花岗岩强度较高，容易产生脆性破坏；灰岩和白云岩由于其节理裂隙很发育，其地质灾害规模也较大；而砂岩、泥岩等沉积岩组成的岩体，其风化产物中含有较多的粘性、泥质及碎块颗粒，在地震波作用下克服微粒间的摩擦阻力较大，因此其地质灾害规模相对较小（罗永红，）。震中位置北西部闪长岩、花岗岩、灰岩和白云岩分布面积较广，而震中南东部砂岩和泥岩分布较广，这可能也是造成震中北西部和南东部地震次生灾害有差异的原因。图 不同岩性地质灾害照片 地震地质灾害与地震构造的关系根据主余震分布（图 ）及精定位结果（图 （），认为此次芦山 级地震的余震主要集中在主震西北侧 范围内，沿 方向的深度剖面余震分布显示此次地震的发震 期廖程等：年四川芦山 级地震构造与地质灾害分析断裂倾向为 向，余震深度主要在 范围内（梁皓等，；鲁人齐等，）。其中，梁皓等（）统计了不同科研机构关于本次地震的震源机制解反演结果，均认为此次地震为一次逆冲型事件，节面走向为 向，倾角 ，主震深度 。根据主震精定位、震源机制解及余震空间分布，鲁人齐等（）认为此次地震的发震构造并非地表出露的双石大川断裂，而是一套倾向 的反冲盲断层（图 （）。根据相关主余震精定位和震源机制解结果，并结合震中相关地质资料，我们绘制了此次地震的发震构造模式图，如图 （）所示。注：（）底图据鲁人齐等（），其中、为 年芦山 级地震的发震构造，为此次地震发震构造，黄色圆点为此次地震的余震；（）据张岳桥等（）修改。图 发震构造模式图此次芦山 级地震的震中位于双石大川断裂（逆冲断层）附近，其中主震震中北西盘（双石大川断裂上盘）的地震地质灾害尤为发育，分布密集，规模较大（图 （）（）、（）、（）；而震中南东盘（双石大川断裂下盘）的地质灾害不发育，分布零星，规模也小很多（图 （）、（）、（）、（）；此外，在图 （）中 、两个白色框线区域内，发现地质灾害具有跨断层后规模和丰度出现突变性的特点，在 区域，刚跨过断层到上盘后甚至出现了滑坡群（图 （）。根据最新的芦山地震次生地质灾害分布高分辨率影像结果（，），也可发现此次地震产生的地质灾害主要分布在双石大川断裂的上盘，在 、两个白色框线区域内也均表现出跨断层突变的特征，此外还可以看出地质灾害主要分布在沿东河一带分布的盐井五龙断裂和双石大川断裂之间（图 （）。许冲等（）对 中国地震 卷 年芦山 级地震造成的地震滑坡空间分布进行了研究，发现 年芦山地震产生的地震滑坡在双石大川断裂附近的发育密度并未表现出明显突变的特征，而是在上里西断裂发生了明显的突变特征（图 （）。因此，本次地震地质灾害分布的特征与 年芦山地震形成的地震地质灾害分布特征并不一样，推测两次地震的发震构造不同。注：（）底图引自 等（）；（）据许冲等（）。图 年（）和 年（）芦山地震地质灾害点分布图活动断层对地震滑坡具有显著的控制作用，不同运动习性的断裂周围发生的地震滑坡分布样式各异，应用地震滑坡的空间分布情况开展地震构造分析是一个可行的方法。由相关研究可知，逆冲型地震触发滑坡多分布在断裂的上盘，且逆断层型地震触发的滑坡往往具有跨断层突变性的特点，即从逆冲断层的上盘到下盘，滑坡的发育程度会显著减少。黄润秋等（）在对同样位于龙门山断裂带的 年汶川 级地震造成的地质灾害分布的研究中，也发现发震断裂上盘地质灾害发育密度明显高于下盘的特征，并称其为“上盘效应”。此次地震产生的地震地质灾害在双石大川断裂两盘的空间分布特征与前人关于逆断层地震构造与地震地质灾害分布规律的研究结果相吻合，但根据双石大川断裂的产状（倾向，倾角约 ）及此次地震的主余震精定位结果，认为此次地震的发震构造并非双石大川断裂。根据发震构造模式图（图 （），认为此次地震的地质灾害分布特征满足“上盘效应”，即地质灾害主要分布在发震断层 的上盘，并且其地震能量受到沿东河一带发育的盐井五龙断裂和双石大川断裂的吸收，在断层两盘产生了跨断层突变的特征，从而使得地质灾害主要发育于盐井五龙断裂分支断裂和双石大川断裂之间。结论 年 月 日四川芦山 级地震发生在龙门山断裂带南段，地震造成了比较严重的地质灾害。基于地震地质灾害点现场调查资料、相关高分辨率卫星影像地质灾害解译及地震精定位研究成果，本文对此次地震产生的地质灾害进行了系统分析，得到以下初步认 期廖程等：年四川芦山 级地震构造与地质灾害分析识：（）震区的地震地质灾害主要为中小型的岩质滑坡，在宝兴县城至盐井乡的东河河谷一带最为发育，规模相对较大，在芦山县范围内则零星分布，且规模较小。发育的坡度主要在 范围内，发育的岩性主要为闪长岩和花岗岩，其次为灰岩和白云岩。（）通过对比，发现 年和 年 次芦山地震的地质灾害分布特征并不一样，推测 次地震的发震构造不同，虽然地震地质灾害在双石大川断裂附近发生了跨断层突变并呈现出“上盘效应”，但根据其断层产状和主余震空间分布特征，认为此次地震的发震构造并非双石大川断裂。（）根据此次地震的主余震精定位、震源机制解结果及地质灾害分布特征，认为此次地震的发震构造为倾向 的盲逆反冲断层，地质灾害主要发育于发震断裂的上盘，且受控于沿东河河谷分布的盐井五龙断裂分支断裂和双石大川断裂，从而使其地质灾害主要分布于 条断裂之间的区域。参考文献陈立春，冉勇康，王虎，等 芦山地震与龙门山断裂带南段活动性 科学通报，（）：陈社发，邓起东，赵小麟，等 龙门山中段推覆构造带及相关构造的演化历史和变形机制（一）地震地质，（）：陈运泰，杨智娴，张勇，等 从汶川地震到芦山地震 中国科学：地球科学，（）：陈竹新，贾东，张惬，等 龙门山前陆褶皱冲断带的平衡剖面分析 地质学报，（）：邓起东，陈社发，赵小麟 龙门山及其邻区的构造和地震活动及动力学 地震地质，（）：黄润秋，李为乐 “”汶 川 大 地 震 触 发 地 质 灾 害 的 发 育 分 布 规 律 研 究岩 石 力 学 与 工 程 学 报，（）：李勇，周荣军，赵国华，等 龙门山前缘的芦山地震与逆冲 滑脱褶皱作用 成都理工大学学报（自然科学版），（）：梁皓，戴丹青，杨志高，等 年 月 日四川芦山 级地震应急产品及震源参数初步分析 中国地震，（）：梁明剑，陈立春，冉勇康，等 龙门山断裂南段天全段的新活动特征与 年天全地震的关系 地震地质，（）：刘晓霞 川滇块体东边界中段主要断裂及龙门山断裂带南段震间变形状态研究 国际地震动态，（）：鲁人齐，房立华，郭志，等 年 月 日四川芦山 强震构造精细特征 地球物理学报，（）：罗永红 地震作用下复杂斜坡响应规律研究 博士学位论文 成都：成都理工大学沈军，薄景山，于晓辉，等 年 月 日芦山 级地震发震构造及地震地质灾害特点 防灾科技学院学报，（）：田颖颖，许冲，徐锡伟，等 年鲁甸 地震震前与同震滑坡空间分布规律对比分析 地震地质，（）：万永魁，刘峡，沈军，等 汶川地震前龙门山及其周缘断裂形变运动与应力累积的数值模拟 地震地质，（）：王明明，马超，李大虎，等 耿达陇东断裂地质地貌调查及活动性探讨 四川地震，（）：夏毓超 地震次生滑坡危险性分析 硕士学位论文 成都：西南交通大学许冲，肖建章 年芦山地震滑坡空间分布分析 以太平镇东北方向的一个典型矩形区为例 地震地质，（）：许冲，徐锡伟 年芦山地震滑坡空间分布样式对盲逆断层构造的反映 科学通报，（）：许冲，徐锡伟，吴熙彦，等 年汶川地震滑坡详细编目及其空间分布规律分析 工程地质学报，（）：中国地震 卷徐锡伟，闻学泽，韩竹军，等 四川芦山 级强震：一次典型的盲逆断层型地震 科学通报，（）：杨晓平，蒋溥，宋方敏，等 龙门山断裂带南段错断晚更新世以来地层的证据 地震地质，（）：易桂喜，闻学泽，辛华，等 龙门山断裂带南段应力状态与强震危险性研究 地球物理学报，（）：袁仁茂，谭锡斌，陈桂华，等 地震破裂带特殊部位大型滑坡及其基于构造地貌发生模型的机制解释：以东河口抛射型滑坡为例 地学前缘，（）：张岳桥，董树文，侯春堂，等 四川芦山 年 地震发震构造初步研究 地质学报，（）：赵静，武艳强，江在森，等 芦山地震前龙门山断裂带闭锁程度与变形动态特征研究 地震学报，（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：期廖程等：年四川芦山 级地震构造与地质灾害分析 ，），），），），），），），），），），：，：；