活动断层分段性对地震滑坡的影响——以龙门山地区为例

吕澜清

（成都理工大学地球科学学院， 四川成都 610059）

1 区域地质概况

龙门山造山带位于青藏高原和四川盆地之间，长约500km，宽约30km，呈NE-SW向。北东与大巴山冲断带相交，南西与康滇地轴相接，由一系列走向NE、倾向NW的逆冲断裂及其所夹的逆冲岩片构成［3-4］。具有前展式发育模式。在走向上，大致以北川-安州和卧龙-怀远一线为界，分为北段、中段和南段；在倾向上，自NW向SE依次发育茂汶断裂、北川断裂和彭灌断裂3条主干断裂，发育典型的叠瓦状构造和飞来峰构造等两种构造样式，表现为前展式的逆冲推覆构造带，具有强烈的逆冲—走滑作用。在龙门山及前缘地区活动断层发育，具有明显的地震风险性。在地形地貌方面，龙门山构造带为青藏高原东缘陡变带，在40km±10km的范围内地形的变化范围为500m～5000m。

2 龙门山活动断层分段

以北川-安县、卧龙-怀远为界，将龙门山构造带划分为3段（即北段、中段和南段）。映秀-北川断裂是龙门山断裂带中活动特征最为明显的一条断裂。晚第四纪以来，映秀-北川断裂的中段发生过多次大规模地震活动，震级均处于7.0级以上；在南段，出现过数次地震活动，震级均处于6.5级以上［5］；而在北段，基本不具备活动特征。

故晚第四纪以来，映秀-北川段断裂表现出明显的分段活动特征。中段的活动最明显，南段次之，北段则基本不具备活动特征［6］。并且，根据历史地震资料的记录也证明了映秀—北川断裂带的北段构造活动性弱于中、南段。

3 大型特大型滑坡分布及形成机制

从图1可看出汶川地震大型滑坡的分布集中于5个区段：A.映秀段，B.小鱼洞段，C.红白-茶坪段，D.北川段，E.东河口段。A、B、C、D、E等大型滑坡集中区均处于映秀—北川断裂带的局部错列、转折及末端部位，这些部位称为“锁固段”［7］。地震发生时，断层整体错动而产生破裂并释放巨大的能量，形成局部次级地震源，为5个锁固段提供了巨大的地震场地加速度。因此以上5个部位会成为大型滑坡的集中区。

图1 汶川地震诱发大型滑坡平面分布图

3.1 大光包滑坡

3.1.1 地震动

滑坡区水平EW、SN和垂直UD三个方向上的地震场地加速度峰值（PGA）分别高达0.623g、-0.824g和-0.803g，处于高值水平，见图2。从图3可看出，区内地震峰值加速度比值（SN/UD）小于1.2。表现出大光包滑坡区内具有强烈的水平地震加速度，也具有几乎同样大小的垂向地震加速度［8］。地震发生后，地震波从滑坡南西向传来，形成强烈的水平和垂向地震动。上覆山体强烈的垂向震动作用致使山体内部层间错动带遭受强烈挤压、拉张和剪切作用力，造成岩体振冲碎裂。

3.1.2 地质构造

滑坡位于龙门山前陆推覆体的大水闸推覆体中，表现为脆性推覆体，在推覆过程中还产生了诸多的褶皱断裂。岩体发育两组结构面，产状分别为：N40°W/NE/80°～85°和N55°～60°E/SE/60°。

3.1.3 地形地貌

大光包滑坡区原始地形西高东低，在高程2700m～3047m大光包表现为突兀的山峰，坡度55°～60°。滑坡区原始地形沟谷切割强烈，受黄洞子沟、背面侧冲沟和门槛石沟的深切，呈多面临空。在高程1500m～1700m，为红洞子沟深切沟谷，坡度50°～55°。如此地形条件有利于地形放大效应的影响。

3.2 东河口滑坡

3.2.1 地震动

图2 垂直向地震加速度等值线图（UD）

图3 地震加速度比值等值线图（SN/UD）

约有300个台站记录了5.12汶川大地震的PGA值，但东河口地区并无台站。最近的台站位于江油地区，坐标为(31.8°N，104.7°E)。该台站所获得的水平EW、SN和垂直UD三个方向上的PGA监测数据分别为：0.51g、0.45g、0.19g。受到地形放大效应的影响，斜坡顶部的PGA值必定大于所获取的检测值(可能超过3倍)［9］。与此同时，受到上盘效应的影响，东河口地区的真实PGA值势必会更大。据前人的研究结果：在上盘区域，垂直和水平PGA值比率(aV/aH)大于2/3，在下盘区域，该比值则小于2/3。因此我们可以利用这个比率值来估计东河口地区的PGA值。所以，对斜坡上部的PGA值进行估算可获得大致范围：EW：1.02g～1.53g，SN：0.9g～1.35g，UD：0.92g～1.35g。以上的估算值证明该地区确实存在较大的水平和垂直地震动加速度，足以引发滑坡体的抛射。

3.2.2 地质构造

滑坡区位于映秀-北川断裂带上，该断裂发育数条次级断裂，整体呈叠瓦状构造。滑坡周边断层、褶皱发育，石坎断层、康坝横断层、东河口-大院向斜皆在其周边，石坎断层更是作为东河口滑坡的右边界出露于滑坡后缘。石坎断层为该断裂带中的一条逆冲断层，并兼具右旋走滑的性质。地震作用加剧了断层的活动，断层错动的惯性力是触发东河口滑坡的一个重要因素。

3.2.3 地形地貌

滑坡区属青川县西南部山区，兼有中山、低山、丘陵等地貌特征，地形复杂。东河口滑坡前后缘高差700m左右，坡下毗邻青竹江流域，河谷下切作用明显，陡峭的地形地势为滑坡的发生埋下隐患。滑坡所在山体庞大，边坡陡峻，平均斜坡坡度35°～40°，局部陡峭地段可达80°左右。地形的突变是滑体抛射而出的重要条件，坡度多变也是形成如此巨型滑坡的地形地貌基础。

3.3 唐家山滑坡

3.3.1 地震动

唐家山滑坡区在位于虎牙断裂、岷江断裂和龙门山断裂带所围限的块体南部，并处在龙门山中央断裂和后山断裂之间。距龙门山中央断裂直线距离约为2.3km，基本靠近发震断裂位置。汶川地震期间，该地台站所获得的地震场地加速度峰值（PGA）监测数据高达1.39g，其坐标为（31.900°N104.300°E），处于高值水平。地震发生后，地震波从滑坡南西向传来，形成强烈的水平和垂向地震动，致使唐家山顺层基岩边坡高速下滑。

3.3.2 地质构造

在滑体前缘，滑体地层剖面中出露多层层间剪切带。这些层间剪切带沿滑动方向有明显的剪切变形。层间剪切带物理力学特性较差，是滑坡发生滑动的软弱层。另外唐家山滑坡主滑方向与断层走向几乎垂直，并位于背面坡。以上的宏观构造关系是造成唐家山滑坡的重要因素。

3.3.3 地形地貌

唐家山原地形坡度约在35°±5°，表现为独立的山脊，坡脚高程约为665m，坡顶高程约为1500m，相对高差为835m，滑坡体的重力势能较大。并且唐家山斜坡三面临空，为滑坡的发生提供了有利的地形地貌［10］。除此之外还有人为因素，修建省道公路时，施工人员挖过唐家山坡脚，致使坡体在受到强烈外力作用时极易失稳。以上条件也是形成唐家山滑坡的重要因素之一。

3.4 文家沟滑坡

3.4.1 地震动

据USGS发布的数据资料可知，滑坡区的地震烈度大于X度。文家沟滑坡区位于极震区，场地峰值加速度（PGA）在发震后1.0s内立刻高达180%g。强烈的场地峰值加速度（PGA）致使山体内部层间错动带遭受强烈挤压、拉张和剪切作用力，造成岩体振冲碎裂。

3.4.2 地质构造

滑坡区地质构造作用强烈，断裂发育，褶皱保存不完整，方向多变，陡缓并存。此外，研究区内岩层多陡倾，节理裂隙发育，为滑坡的形成与发展提供了巨大的可能。

3.4.3 地形地貌

文家沟滑坡在地貌上属构造侵蚀中切割陡峻低—中山地貌、斜坡冲沟地形。滑坡区内海拔最高点是位于九顶山的顶子崖，海拔2402m；最低点是沟口的绵远河河面，海拔约883m。研究区内地形最高点与最低夷平面的相对高差为1519m。滑坡前，滑坡区沟谷切割深度为30m～50m，局部更深，坡度为35°～55°。此等地形条件是形成大型滑坡的基础。

3.5 五里坡滑坡

3.5.1 地震动

五里坡滑坡地处龙门山构造带上，距映秀—北川断裂、二王庙断裂不足20km，且该处构造活动较频繁且强烈。汶川地震期间，该地台站所获得的地震场地加速度峰值（PGA）监测数据高达1.51g，其坐标为（31.020°N103.630°E），处于高值水平。地震发生后，强烈的水平和垂向地震动导致五里坡滑坡后缘拉陷槽内产生平行于后缘陡壁的地震裂缝，加之后期地震的重复拉-剪作用，导致坡体逐步开裂变形和破坏，使得岩体结构不断松动，降低了原坡体的稳定性。

3.5.2 地质构造

五里坡滑坡位于二王庙断层SE侧，所处斜坡为一单斜构造山体。受构造活动作用，该区域容易产生近东西向和近南北向的构造裂隙，两组裂隙呈近正交的结构面。且该区域斜坡山脊走向近东西向，形成斜坡过程中的卸荷作用有利于近东西走向的构造裂隙贯通。

3.5.3 地形地貌

五里坡滑坡地处青城山后山，属侵蚀构造低山—丘陵地貌。该区域山脉走向总体为NE-SW向展布，山顶平缓，起伏不大，滑源区受NE-SW向和E-W向节理裂隙控制，其北西侧、南东侧和北东侧三面临空，为坡体失稳提供了临空条件，同时滑源区前缘和中部发育有两条近平行陡壁，造成坡脚处应力集中，坡形总体较陡。

4 结论

（1）上述5个典型滑坡均处于映秀—北川断裂带的错列、转折和末端等部位，由于该部位应力集中，能量释放时形成5个次级震源，为5个锁固段提供了巨大的地震场地加速度，即地震场地加速度处于0.6g～1.8g之间，使得山体内部层间错动带持续处于剪切、拉张状态，引发滑坡的形成。

（2）上述5个典型滑坡属于构造侵蚀中切割陡峻低—中山地貌、斜坡冲沟地形，滑坡区坡顶与坡脚的相对高差（700m～1500m）和沟谷切割深度（数十米）较大，在震前地形总体坡度较陡，均处于35°～60°，局部可达80°，且多面临空，如此陡峭的地形地势为滑坡的发生埋下隐患［3］。

（3）滑坡区位于映秀—北川断裂带上，受强烈构造活动作用，该断裂发育数条次级断裂，整体呈叠瓦状构造。褶皱保存不完整，多为推覆体内部的次级褶皱，方向多变，陡缓并存。并且岩层多陡倾，节理裂隙发育，岩体较破碎，为滑坡的形成与发展提供巨大的可能性。