三峽庫區(qū)大型古滑坡形成的環(huán)境背景

三峽庫區(qū)大型古滑坡形成的環(huán)境背景

1滑坡災害防治難點多100世紀以來，隨著庫頁島人類經(jīng)濟活動的加劇，古板的激活和新板的繁榮日益嚴重。2003年7月13日發(fā)生的秭歸千將坪滑坡,體積約2400萬立方米,造成14人死亡,10人失蹤,倒塌房屋346間,毀壞農(nóng)田和工廠多處,直接經(jīng)濟損失為5375萬元以上。據(jù)統(tǒng)計,1982年以來,三峽庫區(qū)相繼發(fā)生滑坡、崩塌、泥石流70多起,規(guī)模較大的有40多處,約400余人在災害中喪生。三峽庫區(qū)干流兩岸滑坡活動區(qū)內(nèi),其大型松散堆積體的內(nèi)、外動力變形很難區(qū)分,導致岸坡體變形的性質(zhì)及范圍難以確定,給滑坡災害防治帶來困難。隨著對重大滑坡災害研究的深入,人們發(fā)現(xiàn)對災害發(fā)生的頻度和規(guī)模很難從單純的外動力或內(nèi)動力作用來解釋。這種情況無疑在單個滑坡點上是難以解決的,必須從區(qū)域研究來考慮,結(jié)合地殼運動及河谷發(fā)育史,從歷史演化的角度加以系統(tǒng)研究。隨著三峽工程與西部大開發(fā)的推進,三峽庫區(qū)滑坡災害防治工作任務(wù)更為繁重、時間更為緊迫。對三峽庫區(qū)滑坡災害的時空分布規(guī)律及成因機制展開系統(tǒng)深入的研究,對于盡可能地減少庫區(qū)滑坡造成的危害,保障三峽移民工程建設(shè)的順利進行具有重要的實際意義。2盆地東南角中低山丘陵三峽地區(qū)的地貌特征明顯受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和新構(gòu)造運動的控制,以奉節(jié)為界,分為東西兩大地貌單元:奉節(jié)以西為四川盆地川東低山丘陵寬谷區(qū),山頂高程一般在1000m以下,并自東向西逐漸降低,由中、低山漸變?yōu)榈蜕角鹆?奉節(jié)以東為大巴山、巫山山脈組成的中低山峽谷區(qū),山體高程多在1000～2000m,相對高差一般為800～1500m,河谷狹窄,岸坡陡峭,坡度多在30°～50°之間,峽谷段局部可達75°以上。在新構(gòu)造運動時期該地區(qū)持續(xù)上升,發(fā)育了多級階地。3滑坡的分類滑坡是三峽庫區(qū)長江河谷岸坡變形破壞的主要形式之一。根據(jù)三峽庫區(qū)宜昌—萬州區(qū)段(包括長江干流和支流)的滑坡統(tǒng)計,按其體積、厚度、物質(zhì)組成3個指標對滑坡進行分類(表1、表2和表3)。從表中可以看出,三峽庫區(qū)滑坡以大型和中型為主,特大型和小型次之。體積大于100萬立方米的滑坡為177個,占滑坡個數(shù)的56%;大型滑坡的滑體厚度一般大于10m,以中層和深層為主;斜坡類型中的碎屑巖類滑坡最為發(fā)育,占滑坡個數(shù)的68.9%,其次為松散堆積層滑坡,占滑坡個數(shù)的18.1%。4山坡空間分布4.1有變形破壞的金巖和下基層三峽庫區(qū)大型古滑坡主要沿長江干流和支流的深切河谷兩岸分布。滑坡體的分布呈現(xiàn)出明顯的地域性。從巖性組合來看,滑坡主要發(fā)生在含有軟弱面的層狀巖層中。侏羅系砂泥巖互層、三疊系巴東組泥巖、泥灰?guī)r、粉砂巖互層的層狀碎屑巖在該區(qū)廣泛分布,且沿砂泥巖界面常見泥化現(xiàn)象,抗剪強度明顯降低。因此,軟硬相間的層狀碎屑巖和有軟弱基座的局部碳酸鹽巖岸坡,變形破壞相對強烈,大中型滑坡十分發(fā)育,其數(shù)量和體積分別占總數(shù)的87.3%和總體積的91.1%(圖1)。以碳酸鹽巖為主的岸坡,常形成較穩(wěn)定的高陡岸坡,滑坡現(xiàn)象很少。4.2大型滑坡體和碳酸鹽巖岸坡岸坡結(jié)構(gòu)是地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和河谷地貌的綜合體現(xiàn)。它直接控制了滑坡的分布和發(fā)育程度。三峽庫區(qū)岸坡的物質(zhì)組成可劃分為4大類:Ⅰ土質(zhì)岸坡,Ⅱ碎屑巖岸坡,Ⅲ碳酸鹽巖岸坡,Ⅳ結(jié)晶巖岸坡。對于層狀的碎屑巖和碳酸鹽巖岸坡,依據(jù)岸坡巖體結(jié)構(gòu)和巖層的產(chǎn)狀特征可進一步劃分為:平緩巖層岸坡、順向岸坡、反向岸坡、切向岸坡和特殊結(jié)構(gòu)岸坡。在不同岸坡類型的河谷地帶,大型滑坡體的數(shù)量百分比從大到小依次為:陡傾岸坡、緩傾岸坡、平緩層狀岸坡、特殊結(jié)構(gòu)岸坡、反向岸坡和松散土質(zhì)岸坡;而體積百分比的順序為特殊結(jié)構(gòu)岸坡、陡傾岸坡、緩傾岸坡、水平層狀岸坡、反向岸坡和松散土質(zhì)岸坡(圖2)。順向碎屑巖岸坡是大型滑坡的溫床;具軟弱基座的碳酸鹽巖岸坡段則是崩塌密集發(fā)育地帶。特殊結(jié)構(gòu)岸坡包括裂隙發(fā)育帶岸坡和斷層發(fā)育帶岸坡,由于其處于背斜核部、褶皺復合部位和斷層帶附近,巖體破碎,岸坡穩(wěn)定性差,因此容易發(fā)生大型、特大型滑坡。5滑動時間分布5.1滑坡的宏觀分布特征從84個典型大型滑坡的前緣髙程分布情況來看,集中分布在60～90m,115～140m,170～200m共3個髙程段上。從圖3中可以看出,滑坡數(shù)隨滑坡剪出口高程降低而增加;其中前緣髙程分布在長江多年平均水位以下的滑坡最多,約占典型大型滑坡總數(shù)的44%。由于坡腳部位是剪應力最集中的部位,因此大型滑坡的前緣高程通常位于河床的高程附近?；虑熬壐叱谭植继卣鞅砻魅龒{地區(qū)地史期的滑坡發(fā)育具有時段性(圖3)。作者通過整理和分析三峽庫區(qū)滑坡的測年資料,對29個大中型滑坡年齡進行了線性信息分配處理,在此基礎(chǔ)上獲得古滑坡的年代分布直方圖(圖4)。從圖4中可以看出,三峽地區(qū)的大型滑坡在晚第四紀歷史上的分布是不均勻的,滑坡發(fā)生年齡主要集中在2.7～15.0×104aB.P.,27～33×104aB.P.,37～41×104aB.P.;尤其是中更新世晚期(15.0×104aB.P)以來,滑坡具有數(shù)目明顯增加,延續(xù)時間增長的趨勢。整體上來看,三峽庫區(qū)古滑坡的發(fā)育趨勢與長江深切的加快趨勢基本相吻合。5.2滑坡的年齡分布將三峽庫區(qū)29個大中型滑坡發(fā)生的年齡與古氣候研究劃分的12個古氣候期進行對比(表4),發(fā)現(xiàn)滑坡的年齡主要分布在第1、3、5、7、9期,尤其是第3期和第5期,表明三峽庫區(qū)的滑坡主要發(fā)生在氣候暖濕的間冰期。在溫暖多雨期,降水條件加快了岸坡的變形破壞過程,因而滑坡發(fā)育的數(shù)量較多,規(guī)模也較大。6溫大降水期k三峽庫區(qū)大型古滑坡在時空分布上具有明顯的多期性和時段性。從古滑坡與干流深切、氣候變化的關(guān)系可以說明,滑坡的廣泛發(fā)育是地球內(nèi)、外動力耦合作用下產(chǎn)生的結(jié)果。第四紀以來,青藏高原的強烈隆升對我國地貌環(huán)境的演變產(chǎn)生了巨大的影響。已有研究結(jié)果表明,在30～40kaB.P.即MIS3a階段,青藏地區(qū)特殊溫暖濕潤,西南季風降水旺盛,被稱為高溫大降水期,對鄰近地區(qū)的湖泊和河流有重大影響,該時期長江流域的降水量遠高于現(xiàn)代。長江三峽地段,河床有多處低于海平面的深槽。三斗坪壩區(qū)1號深槽,低于海平面10m,埋藏于槽底巨礫堆積中的朽木14C測年為:38200±2400aB.P.、37500±180aB.P.、33800±1600aB.P.。依此可以確定深槽沉積形成于30～40kaB.P.為間冰期,該期間三峽地區(qū)可能多次出現(xiàn)過特大洪水,促使河谷發(fā)生深切。根據(jù)滑坡測年結(jié)果,云陽城西,新灘,馬家屋場,舊縣坪等大型滑坡恰好發(fā)生在這一時期。15萬年以來,長江三峽地區(qū)經(jīng)歷了新構(gòu)造期以來抬升速率最快的一次構(gòu)造幕,三峽地區(qū)快速抬升,長江形成了T3、T2、T1三級階地。該時期是三峽地區(qū)新構(gòu)造運動的最活躍期,山原期夷平面上升了100m,河流強烈下