岷江上游地質(zhì)災(zāi)害的成因分析

岷江上游地質(zhì)災(zāi)害的成因分析

1高山丘陵區(qū)地質(zhì)背景岷江上游位于青藏高原東緣地帶的四川西北偏三角形斷塊東部，橫跨四川西北高原和四川盆地過渡帶的高山峽谷。該區(qū)溝谷縱橫,地表遭遇強(qiáng)烈侵蝕切割,最深可達(dá)2000余米。由于該地區(qū)屬我國著名的南北向地震構(gòu)造帶中段,因其特定的大地構(gòu)造環(huán)境和強(qiáng)烈的現(xiàn)代地殼運(yùn)動,區(qū)內(nèi)崩塌、滑坡、泥石流等表生地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重,極大地制約了該區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。本次研究區(qū)域為岷江上游汶川縣城以上干流河段。2河谷地貌分區(qū)綜觀岷江上游干流河谷地貌形態(tài),總體上為強(qiáng)烈侵蝕切割的高山峽谷地貌,但不同地段,又有各自不同的河谷地貌形態(tài)。大致可劃分為三個Ⅰ級段,若干個Ⅱ級段(表1)。根據(jù)已有資料和現(xiàn)場調(diào)研,岷江上游干流河谷兩岸表生地質(zhì)災(zāi)害類型主要有崩塌、滑坡和泥石流等,且其分布沿岷江兩岸具有明顯的分段特征(表2)與河谷地貌分段基本一致。3不同時期災(zāi)害的分布特征及原因3.1弓噶嶺—虹橋關(guān)—弓嘎嶺段(Ⅰ)本段基本上無表生地質(zhì)災(zāi)害。究其原因是:弓嘎嶺為岷江與白水江的分水嶺。弓嘎嶺南至虹橋關(guān)為較開闊的河谷盆地,第四系堆積物廣泛發(fā)育,階地完善,發(fā)育有Ⅰ、Ⅱ級階地及Ⅲ級階地,全新世以來,弓嘎嶺—漳臘地區(qū)地殼抬升幅度不太大,河流主要在原有的湖盆里以侵蝕下切為主,河床較平直,湖盆邊緣的斜坡相對穩(wěn)定,因而表生地質(zhì)災(zāi)害稀少,不發(fā)育。3.2老滑坡順向坡虹橋關(guān)—松潘縣城南石河橋鎮(zhèn)約15km長的岷江河谷兩岸,共發(fā)育有大大小小30余個滑坡。其中左岸約10余個,右岸20余個。據(jù)現(xiàn)場調(diào)研,這些滑坡大多為老滑體,且基本上處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。只有少數(shù)老滑坡前緣由新修九環(huán)線公路開挖而人為誘發(fā)復(fù)活。該段滑坡主要集中發(fā)育在三疊系新都橋組(T3x)深灰、黑色粉砂質(zhì)板巖、鈣質(zhì)板巖、炭質(zhì)薄板巖為主的易滑地層中,地層向東傾,傾角為50°左右,岷江西岸(右岸)為順向坡,有利滑坡形成。該地段滑坡分布如此密集,主要是由于在全新世近東西向區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場作用下,岷江主干斷裂南段(虹橋關(guān)南)有一次較弱的逆沖活動,使得岷江東岸相對抬升,而岷江西岸及河谷地帶相對下降,岷江河流側(cè)向侵蝕作用加強(qiáng),形成了極為典型的深切曲流段。曲流側(cè)蝕不斷掏蝕斜坡坡腳,使得坡體臨空,為滑坡的發(fā)育提供了良好條件,在暴雨、地震等誘發(fā)因素作用下,就易于產(chǎn)生滑坡。3.3太平-松潘-南泥石流帶h(1)分布結(jié)構(gòu)據(jù)現(xiàn)場調(diào)查沿岷江茂縣太平鎮(zhèn)—松潘南的石河橋鎮(zhèn)段河谷兩岸,凡支流與岷江交匯處都發(fā)育有泥石流堆積扇(表3)。(2)泥石流發(fā)生、發(fā)展與演變的其他因素?fù)?jù)現(xiàn)場初步調(diào)查,該段具備泥石流發(fā)育的三個基本條件,即大量易于失穩(wěn)的松散巖土體,較為充足的水源和促使這兩者迅速起動、匯集、運(yùn)動和停積(或遭稀釋消亡)的地貌條件,其他眾多條件均通過這三個基本條件來影響泥石流的發(fā)生、發(fā)展與演變。山地地貌特征地貌條件對泥石流的發(fā)生、發(fā)展所起的作用有兩方面:a.通過地勢條件為泥石流提供位能,賦與泥石流一定的侵蝕、搬運(yùn)和堆積所需能量;b.在坡地或溝谷的特定地段內(nèi),能提供足夠的物質(zhì)(水體和土石體)。山地地貌特征控制著泥石流的分布、發(fā)生與演化。我國泥石流較集中分布在全國性三大地貌階梯的兩個過渡地帶,而松潘-太平段正處于過渡地帶的地理位置。松潘-太平一線,岷江河谷狹窄,兩側(cè)均為陡峭高山山體。從泥石流溝溝床來看,其坡度為8°～16°,高差可達(dá)150～200m,可以為流體提供足夠大的位能,也利于松散體沿溝谷滾落,為泥石流的發(fā)生、發(fā)展提供了良好的地貌條件。泥石流形成的外因泥石流形成的物源條件系指源地松散巖土體的分布、類型、結(jié)構(gòu)、性狀、儲量和補(bǔ)給的方式、速度等。由于種種物源條件的差異,常常引起各地、各溝、各次泥石流在形成、匯集、堆積和危害程度等方面均不相同。泥石流是一種外動力地質(zhì)作用現(xiàn)象,它的發(fā)生、發(fā)展是內(nèi)、外地質(zhì)營力綜合作用的產(chǎn)物。故影響泥石流物源的因素自然離不開與內(nèi)外營力有關(guān)的因素?，F(xiàn)就構(gòu)造運(yùn)動、山體應(yīng)力和巖性等因素進(jìn)行概略分析。a.晚第三紀(jì)上新世(N2)以來本區(qū)至少經(jīng)歷了五次較大的構(gòu)造變動,致使松潘-太平一線斜坡巖體結(jié)構(gòu)面十分發(fā)育,巖層支離破碎,增加泥石流物源儲量,同時新構(gòu)造運(yùn)動造成的區(qū)域性地殼抬升使河谷深切,山谷間高差加大,增加了泥石流發(fā)生、發(fā)展的勢能。b.在自重應(yīng)力作用下,斜坡巖體表生時效變形使得巖體進(jìn)一步遭受破壞,巖層破碎厚度大為增厚,又可為泥石流提供更豐富的土石體。c.泥石流流域的基巖巖性抗風(fēng)化能力的強(qiáng)弱影響著泥石流源地土石體的累積量;巖土體的穩(wěn)定性影響著泥石流土石體的補(bǔ)給量。本段沿線岷江兩側(cè)分布的巖層多為T3x和T3zh,其中T3x為一套以板巖為主體的砂泥質(zhì)沉積,T3zh為一套砂巖和板巖的韻律層,均屬軟弱巖類,易于風(fēng)化和破碎,從而為泥石流土石體提供了來源。土石體的來源本區(qū)泥石流形成所需的水源主要來自大氣降水(降雨和降雪融雪水)及地下水等。對松潘-太平一線的泥石流而言,大氣降雨、積雪融水是水體的主要來源。雨水降落至泥石流源地,充填了土石體中的孔隙,使之浸潤、飽和土體。當(dāng)降水超過臨界量、飽和土石體層的厚度逐漸增加超過某一值時,土石體便起動、奔流,匯集于凹形坡地或溝谷內(nèi)而形成泥石流。本段山地海拔近4000m以上,冰雪覆蓋面積大。夏季,太陽輻射強(qiáng)度高,氣溫上升幅度大,高溫持續(xù)時間長,積雪融水的量很大;同時,雨季來臨時暴雨集中,為泥石流的發(fā)生提供了良好的水源條件。(3)公路泥石流中、汽車泥沙問題本段泥石流發(fā)育,其危害涉及城鎮(zhèn)、交通、農(nóng)田、環(huán)境等。由于本區(qū)山高坡陡,平地面積小,山區(qū)城鎮(zhèn)居民點多座落于平坦的泥石流堆積扇上。當(dāng)泥石流處于間歇期或潛伏期時,居民點安然無恙;一旦泥石流暴發(fā),居民點將遭嚴(yán)重危害。公路沿岷江而建,分布在岷江河谷兩側(cè)的泥石流直接威脅著公路的安全,一旦暴發(fā),就可能沖毀或淤埋路基而阻斷交通。山區(qū)多巖石,少泥土,不利耕作,而泥石流堆積扇利于耕作,農(nóng)田多分布于其上。發(fā)生泥石流時,很容易就會淤埋或沖毀農(nóng)田。當(dāng)泥石流流量數(shù)倍,乃至數(shù)十倍于主河同期流量時,主河水流無力稀釋、搬運(yùn)匯入的泥石流體,就會導(dǎo)致泥石流堵斷主河,形成臨時堤壩。壩內(nèi)積水成湖,湖水迅速上漲,造成大面積淹沒災(zāi)害,或?qū)⒑拥老蛲馔埔?迫使河流改道。隨著流域中上游森林植被進(jìn)一步破壞(包括泥石流侵蝕、搬運(yùn)破壞作用),流域水土保持能力下降,下游和干流江河河床,泄洪能力銳減,極有可能誘發(fā)泥石流重新活動,導(dǎo)致洪旱災(zāi)情加劇。3.4大工廠-大工廠以北c(1)地震滑坡體分布從較場北大海子天然堆石壩到大店北的麂子坪一線為超大型地震誘發(fā)崩塌滑坡堵江災(zāi)害極為發(fā)育段,在沿岷江東岸長約10km范圍內(nèi),連續(xù)分布著七、八個超大型地震滑坡體。歷史上較場—大店北的麂子坪一帶曾發(fā)生過數(shù)次大規(guī)模的滑坡堵江事件,其波及范圍極廣,直至解放村仍可見到湖相沉積。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,湖相沉積構(gòu)成了解放村的Ⅲ級階地,由此判定堵江事件時間最早可能發(fā)生在晚更新世末至全新世初(Q3333～Q1441)?？梢娮酝砀率滥┮詠?較場—大店北的麂子坪一帶曾多次發(fā)生大地震活動,并誘發(fā)大型崩塌滑坡堵江災(zāi)害。(2)決策權(quán)有利的地理位置本段岷江河谷為強(qiáng)烈深切侵蝕的陡峭險峻的“V”字形高山狹谷。切割深度大于1700m,形成利于崩滑形成的高陡臨空條件。質(zhì)粉砂質(zhì)板巖和石炭系的石灰以及二疊系的灰炭質(zhì)主要出露下三疊統(tǒng)菠茨溝組(T1b)的一套灰綠色變質(zhì)粉砂質(zhì)板巖和石炭系的灰?guī)r以及二疊系的灰黑色炭質(zhì)絹云千枚巖。這些巖層的層理發(fā)育,層理面上富集有定向排列的絹云母和黑云母,抗剪強(qiáng)度較低,屬易滑地層。強(qiáng)地震活動區(qū)域地處岷山隆起帶南部西南側(cè),大地構(gòu)造上位于較場弧形構(gòu)造帶弧頂核心部位,地震構(gòu)造上位于北西向松平溝活斷裂南東端部。構(gòu)造活動強(qiáng)烈,大地震活動十分頻繁、強(qiáng)烈,該地區(qū)的易滑地層相當(dāng)破碎,各種巖體結(jié)構(gòu)面十分發(fā)育,在強(qiáng)地震誘發(fā)條件下,十分容易發(fā)生大型崩塌滑坡,誘發(fā)崩滑堵江事件。有歷史地震記錄以來,曾先后兩次(1713年,1933年)在較場—疊溪一帶發(fā)生大于7.0級地震。3.5茂縣-大店段h(1)滑坡體及設(shè)施茂縣縣城西北的燕兒崖至茂縣石大關(guān)鄉(xiāng)的大店北的岷江兩岸密集發(fā)育著大大小小50余個崩塌滑坡體,體積小者多為崩塌體,大者多為滑坡。其中松基堡至石大關(guān)段發(fā)育了3個至今仍在活動的巨型滑坡,即野雞坪滑坡,飛虹關(guān)滑坡,水草坪滑坡,使該段岷江河谷寬僅為30～50m,公路多次破壞,被迫改道。三個滑坡體上的果園、農(nóng)田、村莊均遭受到不同程度損壞。據(jù)調(diào)查,每年雨季和農(nóng)灌期,活動加速,說明孔隙水壓力增加是誘發(fā)活動的主要因素之一。另外在強(qiáng)地震作用條件下,存在誘發(fā)崩滑堵江的可能性。(2)決策權(quán)有利的地形強(qiáng)烈深切的“V”形高山狹谷,切割深度達(dá)1000m,形成利于崩塌滑坡的高陡臨空條件。淺變質(zhì)碎屑巖巖石學(xué)特征主要出露志留系茂縣群(Smx)的一套灰綠、灰色、淺灰色、銀灰色碳質(zhì)千枚巖、絹云石英片巖等淺變質(zhì)碎屑巖,屬軟弱巖層,間夾碳酸巖和泥盆系危關(guān)組(DW)的一套以黑色炭泥質(zhì)、炭質(zhì)板巖以及三疊系中上統(tǒng)的粉砂質(zhì)、鈣質(zhì)板巖、砂巖等易產(chǎn)生崩滑的地層。關(guān)-大店弧形構(gòu)造帶弧頂核心部位該段地處岷山隆起帶與龍門山后山斷裂帶的過渡帶,石大關(guān)-大店弧形構(gòu)造帶弧頂核心部位,由于長期強(qiáng)烈的構(gòu)造變動,使得巖體破碎結(jié)構(gòu)面十分發(fā)育,加之,存在高臨空面,在暴雨、澆灌、地震等外因作用下,易于產(chǎn)生崩塌滑坡。3.6四川省茂縣活動斷裂帶滑動帶h(1)分布結(jié)構(gòu)汶川—茂縣段長約45km的岷江兩岸滑坡分布極不均勻?？煞譃槊h—南新段(Ⅶ1)、南新—文鎮(zhèn)段(Ⅶ2)、文鎮(zhèn)—汶川段(Ⅶ3)等三段。茂縣—①茂縣—南新段(Ⅶ1)該段共有滑坡8個,岷江兩岸均有分布,其規(guī)模大者(燕兒崖滑坡)體積達(dá)600×104m3,最小者約10×104m3。均發(fā)育在茂縣—汶川主干斷裂帶附近。組成滑坡體的物質(zhì)為志留系茂縣群(Smx)的灰色千枚巖夾灰?guī)r、變質(zhì)砂巖及其風(fēng)化堆積物。該段河谷寬約200～500m,切割深度大于100m,這些滑坡基本上位于河的凹岸?，F(xiàn)今7個滑坡較穩(wěn)定僅燕兒崖滑坡穩(wěn)定性稍差,在雨季時易部分復(fù)活,造成部分堵江災(zāi)害。下東北部—②南新—文鎮(zhèn)段(Ⅶ2)該地段岷江左岸(東南岸)連續(xù)密集地呈群分布7個超大型滑坡。從上游往下依次為日瓦查、周場坪、向陽坪、羊毛坪、石坪、蘇村、文鎮(zhèn)滑坡體。此地段河寬約50～100m,左岸坡度大多為20°～45°,右岸坡度>65°。右岸出露γ(4)22(4)、δ(4)22(4)、Pth等堅硬巖漿巖、變質(zhì)巖,左岸為S、D的千枚巖夾灰?guī)r等易滑地層,構(gòu)成茂縣—汶川主干斷裂的下盤中(東南側(cè))次級斷裂的上盤,而滑坡就發(fā)育在這些次級斷裂的上盤中,滑坡體積一般為(700～1500)×104m3,前(后)緣附近均為次級分枝斷裂通過部位。這些斷裂總體傾向NW325°,傾角60°左右。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,這一滑坡群(除文鎮(zhèn)滑坡屬老滑坡的殘留體)復(fù)活變形時間已達(dá)20～30a,每年均向河下滑,并使公路垮塌,終使茂縣—汶川公路被迫遷移到河右岸?，F(xiàn)今這些滑坡復(fù)活變形跡象仍很明顯。前緣各種鼓張裂縫和地面鼓包、后緣環(huán)狀拉張階坎裂縫以及中部斜向拉張裂縫均十分發(fā)育,坡體上的房屋均已大量開裂,每年需進(jìn)行維修或移位;石坪、蘇村滑坡前緣九環(huán)線新公路才使用1a,其路堤就已發(fā)生錯動和拉裂,大者可達(dá)10cm,路邊排水溝也已單側(cè)倒塌或變形,影響了九環(huán)線茂縣—汶川段的交通狀況;尤其近幾年,這些滑坡的位移速率達(dá)10～20cm/a,復(fù)活變形程度加劇,嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。青都坡—③文鎮(zhèn)—汶川段(Ⅶ3)該段共有5個滑坡,均分布在岷江左岸(沖刷岸),除扣山老滑坡外,其余4個規(guī)模較小。該段河寬100～200m,為“U”形河谷。右岸出露地層為γ2(4)和δ2(4)等堅硬巖漿巖,左岸為D千枚巖夾灰?guī)r組成的易滑地層,為滑體的主要組成物質(zhì)。茂縣—汶川主干斷裂沿河通過,其南東次級斷裂較為發(fā)育,控制了滑坡的主滑斷壁或近后緣部位。其中青坡滑坡和青都坡滑坡復(fù)活變形跡象明顯。青都坡滑坡位于汶川縣城北東附近青都山西北坡,其前緣拉裂縫及小型溜滑體十分發(fā)育,后緣環(huán)狀拉張裂縫亦十分發(fā)育,中部僅見3～5條斜向拉張裂縫,坡腳公路路堤(使用僅1a)已產(chǎn)生大量剪張裂縫,縫寬2～6cm,部分路面已被擠壓成鼓包高約20cm。據(jù)城建部門介紹,該滑坡每年向河位移10～20cm,坡上土房也年年修補(bǔ),在雨季或雨后拉裂活動更加劇烈,這已持續(xù)約十多年。另外,扣山老滑坡為體積達(dá)1.5×108m3的超巨型滑坡,歷史上曾造成完全堵江。(2)易滑地層①存在有利的地形地貌:茂縣—汶川段岷江河段的下切侵蝕為(老)滑坡復(fù)活變形提供了有效的臨空面。②易滑地層的存在:本段岷江兩岸(特別是左岸)廣泛發(fā)育泥盆系、志留系的千枚巖等幾套易滑地層,這為滑坡發(fā)育奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。③特殊的構(gòu)造部位:茂縣—汶川斷裂在該河段通過且與次級斷裂的組合控制了滑坡的發(fā)育分布,尤其在次級斷裂與主干斷裂組合的“菱形塊體”中滑坡最發(fā)育,其現(xiàn)今的滑坡復(fù)活變形程度也最劇烈。④歷史上的扣山老滑坡完全堵江的回水范圍可達(dá)茂縣縣城附近,堰塞湖存在時間長達(dá)100