四川省汶川大地震灾害成因及次生灾害初探

宋洪伟，夏 凡，刘继朝

(1.中国地质科学院水文地质环境地质研究所，河北 石家庄050061;2石家庄经济学院，河北 石家庄050031)

地震是指地壳的天然震动，同台风、暴雨、洪水、雷电等一样，是一种自然现象。在所有的自然灾害中，地震最为危险。它在短短几秒钟内突然降临，令人难有机会逃生。除了生命的伤亡，它所造成的损害也要花上许多年才能恢复[1]。

全球每年发生地震约500万次，其中能被人感觉到的地震有5万多次，能造成破坏性的5级以上的地震约1000次，而7级以上有可能造成巨大灾害的地震约十几次。

中国地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，是一个震灾严重的国家。20世纪以来，中国共发生6级以上地震近800次，遍布除贵州、浙江两省和香港特别行政区以外所有的省、自治区、直辖市;死于地震的人数达55万之多，占全球地震死亡人数的53%。可见地震灾害确系中国地质灾害的“群害之首”[2－4]。

1 汶川地震概况

1.1 地震基本参数

北京时间2008年5月12日14时28分，四川阿坝藏族羌族自治州境内的汶川县(31°N，103.4°E)发生了里氏8.0级大地震，除了吉林、黑龙江和新疆地区外，全国都有震感。据有关专家估计，震中烈度为10°左右，深度为12～19 km，为浅源地震。

据中国地震局报告，截至2008年5月21日12时，共监测到4级以上余震162次，其中5级以上26次，6级以上4次。

1.2 震区附近地震记载

根据1999年9月中国地震局监测预报司预报管理处整编的《中国强地震目录》，四川地区共有18次7级以上地震，其中1800年以来发生过8次7级以上地震。1973在四川的炉霍发生了7.9级地震，之后三年发生了四川松潘—平武7.2级地震[5－6]。

1.2.1 1973年四川炉霍7.9级地震

1973年2月6 日，在四川省甘孜藏族自治州境内的炉霍县发生了7.9级地震，甘孜、道孚、色达、新龙、壤塘等县受到不同程度的破坏[7]。

地震区位于青藏高原东南部的鲜水河中游。区内层状地貌发育。这次地震发生在川西印支期的甘孜－阿坝褶皱带内的炉霍－道孚断裂带上。断裂带呈北50°西方向展布，沿断裂带有中、基性岩侵入，具有深断裂特征。断裂带上新构造活动十分显著，沿此断裂带历史上曾发生过多次强震。

地震形成的地裂缝带呈北50°～60°西方向沿鲜水河谷、以斜列式或锯齿状断续展布。在地震区内，由于山体岩性软弱破碎，在较陡的公路边坡出现不同规模的崩塌和滑坡，对公路交通造成了严重的影响。

震区房屋建筑以木结构为主，倒塌十分严重。建筑在基岩上的房屋一般破坏较轻，而建筑在高河漫滩及一级阶地上的房屋，由于土质疏松，地下水位较高，破坏较重。

1.2.2 1976年四川北部两次7.2级地震

1976年8月16 日和23日，在四川省北部松潘、平武之间相继发生了两次7.2级的强烈地震，使松潘、平武、南坪、文县等县遭到破坏[8]。

松潘、平武地区处于龙门山北东向构造带、西秦岭东西向构造带和岷山南北向构造带的汇合部位，构造比较复杂。这次地震发生在岷山南北向构造带的虎牙断裂带上。虎牙断裂带总体走向近南北，长约40 km。该断裂带形成较早，有多期活动。

震区由于地处高山峡谷之中，地表崩塌严重，地裂缝一般不太发育，仅在8月16日7.2级地震震区的元宝山见横切山脊、开口宽大的近东西向张裂缝。

本区绝大多数是质量较好的穿斗木架结构房屋，抗震性能良好，故破坏较轻。但是由于震区处于强烈上升的剥蚀区，岩石破碎、风化严重，加之震后连续暴雨、崩塌、泥石流等灾害严重，使得交通阻塞，河流壅塞，房屋被破砸坏或冲垮，大量农田被毁坏。

1.3 受灾概况

据民政部报告，截至2008年5月24日12时，四川汶川8级地震已造成60560人遇难，352290人受伤，累计失踪26221人。

据交通运输部报告，截至24日12时，汶川地震已造成四川、甘肃、陕西、重庆、云南、湖北等省市受损高速公路17条，国省干线133条，农村公路4470条，损毁公路里程31140.46 km，桥梁4657座，隧道84座，涵洞2459道，损失金额达509.08亿元。

据电监会报告，截至2008年5月24日12时，四川北川县尚未恢复供电，原部分恢复供电的红原因余震再次停电。茂县、卧龙等已部分恢复供电。

据水利部报告，截至2008年5月24日12时，四川的9个县市已发现34处堰塞湖。其中水量在300万m3以上的大型堰塞湖8处，100万m3至300万m3的中型堰塞湖11处，100万m3以下的小型堰塞湖15处。

这次地震破坏性之大，影响范围之广，在国内实数罕见。

2 地震形成条件及诱发因素

2.1 震区地质条件

2.1.1 自然地理

汶川县位于四川盆地西北部，居阿坝藏族自治州东南部，总人口(2005年)106119人，南距省会成都159 km，北至州府马尔康246 km。岷江穿过汶川县境东部地区，长达88 km。县城威州镇位于杂谷脑河与岷江交汇地为全县经济文化中心。县域东西宽84 km，南北长105 km，总面积4084 km2。东邻彭县、都江堰，南靠崇庆、大邑县，西接宝兴、小金县，西北和东北分别与理县、茂汶县(现茂县)相连，界于北纬30°45'37″～31°43'10″与东经 102°51'46″～103°44'37″之间。汶川县交通较为便利，形成了以县城威州镇为中心的交通网。

2.1.2 地形地貌

汶川县以高中山地形为主，仅有沿田坝河谷分布一些平坝地貌。区内最低处漩口镇海拔780m，最高点四姑娘山海拔6 250m，相对高差1>汶川余米，山地发育，相对高差大，地形坡度大，地形临空面发育，沟谷纵横，切割强烈，支沟纵坡降大。

2.1.3 地质构造

四川地质构造复杂多样，它跨中国三大构造域:西部是特提斯－喜马拉雅构造域，东部属滨太平洋构造域，北部为古亚洲构造域。四川境内东、西部构造分带明显，大致以北川－汶川－康定－小金河为界，该界以东为扬子准地台(台区)，以西是松潘－甘孜褶皱系和三江褶皱系(槽区)。

2.2 发震条件分析

2.2.1 区域构造背景

四川省位于印度板块和欧亚板块两个大陆板块的交界处附近，特别容易发生地震。目前印度板块在以每年50 mm的速度向北推移，这种快速运动意味着在大陆板块的边缘部位积聚了较大的能量，进而引发能量的剧烈释放，也就是地震。

从区域上说，四川地块岩石圈根极其稳定(深约200 km)，自晚侏罗纪以来深深地扎根于地球的深部，犹如“地轴”和磐石，坚强地抵抗着青藏高原的向东挤压，迫使向东流动的地壳物质沿高原东缘推积，并向四川地块超覆，形成宽大的南北向挤压构造带(东经105°～110°)，成为中国、乃至全球最活跃的地震带，即中国中部南北向地震带。龙门山断裂带是这个带中最东缘的逆冲断层带。

2.2.2 龙门山断裂带特征

龙门山构造带主要有三条断裂带组成:从西向东分别为汶川—茂县断裂、北川－映秀断裂和安县—灌县断裂，这三条断裂新生代以来的活动特征均表现出由南西向北东斜向逆冲，并伴随右旋滑动分量。

3.3 发震原因初探

根据这次地震震源资料推断，汶川强震的发震构造是龙门山构造带中央断裂带，也称北川—映秀断裂，该断裂在北西西—南东东向挤压应力作用下，发生逆冲运动，属于逆冲型地震。地震破裂滑动面向西倾，倾角约60°。发震断裂上盘由西向东有逆冲和右旋走滑活动分量，形成能量释放。

根据主震和余震分布情况，初步推断这次大地震属于单向破裂地震，由南西向北东迁移。破裂方向主体受北东向龙门山构造带控制。

四川盆地是一个相对稳定的地块。从历史记录来看，尽管龙门山主体没有发生过大地震，但它北边的松潘在20世纪初曾经发生过强震，以前长时间地震释放的能量，几乎都被同在四川的鲜水河断层消耗掉。因此，虽然龙门山地区看上去构造活动性不强，但是可能是处在应力的蓄积过程中，蓄积到了一定程度，地壳就会破裂，从而发生地震。这次“复活”的龙门断层破裂面，从震中汶川县往北北东方向以每秒3 km速度裂向广元，约用时100 s裂完，震区范围长240 km、宽30 km，尤以破裂至北川县时错动最为显著[9]。

地震发生地北川－映秀断裂带以东的四川地块相对坚硬，地震波传播的能力比较强，因此可以传播很远而能量却没有明显衰减。

从历史经验性上看，以前四川地区7级以上强震发生之前几年，周围都有一个接近8级左右的大震发生，根据这种现象，然后往前推，昆仑山2001年11月发生了8.1级地震，如果这种规律延续的话，几年之后四川地区就会发生这种地震。汶川地震发生表明青藏高原的挤压应力集中区由北部转向东部，沿龙门山北川－映秀断裂带北东方向约300 km长的地带释放。

4 地震造成的次生灾害

不仅地震本身将引起各种灾害，还将诱发各种次生灾害。如山体滑坡、泥石流、火灾、毒气泄漏、砂土液化、河流与水库决堤等。当伤亡人员尸体不能及时清理或污秽物污染了饮用水时，还有可能导致传染病的暴发。在有些地震中，次生灾害造成的人员伤亡和财产损失可能超过地震带来的直接破坏。

4.1 山体滑坡与泥石流

震后大雨致使多处地区的山体发生大面积的滑坡，崩塌的山石不但掩埋了道路，也造成了严重的伤亡。5月18日，德阳市红白镇通往三江村的道路完全被山体滑坡所摧毁;在24 km2中，发现崩塌、滑坡、泥石流上百处，没有受到地质灾害影响的面积只占20%。汶川等灾区所在的高山峡谷区，如果遇到强降雨本就容易发生滑坡、泥石流现象，更不用说遭遇如此剧烈的地震震动。

4.2 环境污染

汶川大地震后，造成什邡市的化工厂倒塌，大量液氨泄漏，造成环境污染。

4.3 堰塞湖

次生灾害还不仅仅是滑坡、泥石流。由于山体崩塌、滑坡或泥石流堵断河流，就会形成堰塞湖，而后又因湖水漫溢、堤坝溃决，给下游造成洪水灾害，在绵竹市最偏僻的小木岭伐木场，就是因山体滑坡堵塞河道形成悬河，对外交通完全阻断[10]。

汶川大地震使什邡市红白镇山体大面积滑坡，数万方的土石从山上滑落到低洼深沟，改变了原有的自然形态，阻塞了河道，使原有河道分隔，形成了多处堰塞“悬湖”。其中，位于松林村六组的悬湖，近2 km长，最深处约30m。在马槽滩塌方区，由于多处榻方，也形成了数个悬湖。

近来，离北川县城1.6 km的唐家山境内就已经出现一个堰塞湖，水面面积达3.2 km2，蓄水量已达7100万m3。近期水位每天上涨约2.9m，成为目前灾区内最大的一个堰塞湖。而如此大的水量对堰塞湖滑坡体的压力越来越大。这些堰塞湖对灾区群众以及救灾工作人员的安全形成了一定的威胁。

4.4 耕地受损

地质灾害影响所到之处，村镇被埋、江湖被堵、道路被断，同时还损毁12个重灾县市上百万亩耕地，其中，北川、汶川山区损毁耕地50%以上，其他10个县市耕地损毁率多在10%～20%。

5 防震减灾对策

鉴于地震为源于地壳运动的自然灾害，其瞬间迸发的能量如此巨大，依据当前的科学水平和技术能力，想压抑地震的发生或通过抗御不让地震灾害出现是不可能的。能够达到并且应该努力的目标是最大限度地减轻地震灾害，所能做的多为:“避”、“防”、“预”、和“救”四方面工作[11－14]。

(1)“避”，即远离强震区，特别是避开潜在的发震断裂。既然地震的发生是不可抗拒的，那么最好的办法是远离地震区，避免遭灾。根据历史地震活动时空分布特征和活断层等地震地质研究，避开可能发生强震的地区。

(2)“防”，即把各种建筑物、构筑物进行抗震设计或抗震加固，即使遭遇地震也不会被破坏或者不致倒塌。地震对于空旷地区造成的影响相对较小，然而在地震中遭到坚硬建筑物的袭击却会造成灾难性的后果。诸多大地震显示，造成伤亡的不是地震，而是建筑物的坍塌。此次地震房屋倒塌多为农村地区，而离震中距离较近成都市却没有较大的伤亡和影响，可以看出这跟比较规范的大中型城市预防有关系。

(3)“预”，即地震预报。准确的地震预报，可以让在没有足够抗震能力的建筑物内工作和生活的人们临时躲到空旷的地方或抗震能力足够强的建筑物里，以保障安全。但地震预报至今还是世界科学难题，还需要长期努力探索，才能真正突破。

(4)“救”，即发生强震后及时的抢险救灾。显然，这是遭遇强震袭击减少人员伤亡及财产损失的最后一道关口。为了做好这一点，必须有应急预案和准备。

6 结语

(1)汶川地震的发震原因为龙门山构造带中央北川—映秀断裂带在北西西—南东东向挤压应力作用下，发生逆冲运动，后右旋走滑，释放能量。地震造成滑坡泥石流、堰塞湖等地质灾害，给人们的生命财产造成重大损失，也给地质灾害防治部门敲响了警钟。

(2)据现行地震目录，1748年2月23日汶川一带发生过5.5级地震(震中位置为北纬31.1度，东经103.5度)，与此次地震震中位置几乎相同，龙门山断裂带有近260年的空白运动。1994年第3期《四川地震》上曾发表了一篇名为《龙门山断裂带茂汶—汶川段的长期强震潜势》的文章。文中指出龙门山断裂段在未来10年(1995－2005)发震概率较低，在未来50年内发震的条件概率和累计概率为0.29和0.45，以接近中等危险程度，未来100年内属高危险程度。

(3)处于极震区的龙门山断裂带，本来处于地震高发带，这方面的设防准备是不可缺少的，对于这次巨大地震，显然准备是不充分的。此次地震带来的巨大损失为我们敲响了警钟，地质灾害在什么时候都是提到头等大事上的事情，不能因为长时间没有出现情况而放松警惕。

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