中国地震次生地质灾害分布特征与形成条件

张业成 张立海 赵晓青

(国土资源部实物地质资料中心，北京 101149)

0 引言

地震次生地质灾害是指由地震活动引起的地质灾害。地震次生地质灾害的种类比较多，主要有崩塌、滑坡，其次有塌陷、地裂缝、砂土液化等。之所以称为地震次生地质灾害，主要包含两方面特征:一是导致这些地质灾害活动的直接诱因是地震，而不是其他原因，如暴雨洪水引起的滑坡、崩塌或采空引起的地裂缝等;二是这些地质灾害是地震灾害链的组成部分，但相对于其他地震灾害，特别是房屋等工程设施损毁而言，这些地质灾害属于间接灾害。

地震次生地质灾害的破坏作用主要表现为:危害人的生命健康，造成不同程度的人口伤亡;毁坏房屋、道路、桥梁、水库等工程设施，造成不同程度的财产损失;破坏耕地，阻塞河流等，造成不同程度的资源损失和环境破坏。

地震次生地质灾害不仅增强了地震灾害的破坏效应，加剧了地震的损失程度，而且给地震救援和灾后重建造成严重困难，因此是地震灾害的重要组成部分。据一些地震灾害事件统计，次生地质灾害所造成的人员伤亡约占地震人员伤亡的0.5%～1%，房屋破坏比例约为1%～5%，道路破坏比例约为70%～80%，耕地破坏比例超过90%。

历史地震次生地质灾害记录充分说明了地震次生地质灾害的严重破坏作用(谢毓寿等主编，1983;国家科委全国重大自然灾害综合研究组，1995;中国地震年鉴编辑委员会，2001)。1920年12月16日宁夏海原发生8.5级地震，引发大量滑坡，分布面积约5万km2。其中，严重滑坡区超过4 000km2，大量土屋、窑洞被覆埋，导致大量人员伤亡，仅静宁县全村覆没的村庄就有20多个。1933年8月25日，四川叠溪发生7.5级地震，引起大量崩塌，60多个集镇、村寨覆灭。其中，叠溪镇覆于两座崩山之下，全镇500多人仅5人幸免于难。1950年8月15日，西藏墨托发生8.5级地震，雅鲁藏布江多处被山崩堵塞，墨托县多数山峰崩颓，贡布县580名喇嘛被压死。1976年7月28日，河北唐山发生7.8级地震，出现的地裂缝分布范围达几万km2。其中1条长约8km、宽数m的地裂缝穿越唐山市中心，在地裂缝两侧大约200m范围内，房屋、道路彻底被毁坏。1975年2月4日，辽宁海城发生7.3级地震，在震中区以西25～60km的下辽河平原，有数百km2发生强烈砂土液化，到处喷水冒砂，喷水水头高达5～6m，总喷砂量817万m3，压盖农田5 000多公顷，许多道路、桥梁、工业设施、民用建筑、水利工程、排灌站和堤防遭到破坏。2008年5月12日，四川汶川发生8.0级地震，在极震区的汶川县、青州市、什邡县、绵阳市、北川县等14个县市发生滑坡5 117处、崩塌3 575处，发生泥石流358处，出现堰塞湖34处(张春山等，2009)，不仅造成巨大破坏损失，而且给抢险救灾和灾后重建造成严重困难。

1 中国地震次生地质灾害的分布特征

中国地震次生地质灾害分布十分广泛，不同次生地质灾害的主要分布区域不同，现分述如下。

崩塌、滑坡，是发育程度最高、分布最广的地震地质灾害。据历史文献记载，在广大山地、高原地区，只要发生强烈地震，就会引起不同程度的崩塌、滑坡灾害。因此，它广泛分布在20余个省(市、自治区)，尤其在中国中部的陕、甘、宁、川、滇地区最为严重，形成一个以黄土高原—秦岭、大巴山—川滇山地为中心，大致呈NNE走向的纵贯中国中部的地震次生地质灾害密集带。其基本特点是次生地质灾害活动频繁，不仅数量多，规模大，而且破坏损失严重，甚至成为地震灾害的主体。除此密集带外，次生崩塌、滑坡灾害还在河北、山东、湖北、湖南、广西、江西、福建、台湾、广东、海南、新疆、西藏的一些地区也有发生，其中较严重的有赣、闽、台的武夷山和台湾山地、黔粤的南岭、新疆的天山、西藏的念青唐古拉山等地。

地裂缝，广泛发生，是仅次于崩塌和滑坡的次生地质灾害。主要发生在华北地区，以晋、陕、冀的汾渭谷地和太行山东麓最发育，形成2个NNE向的次生地裂缝密集带。此外，在山东、河南、甘肃、青海、新疆、四川、云南、台湾的一些地区也比较发育。

地面塌陷，分布比较广，但数量不太多。主要分布在云贵高原和黄土高原的云南、贵州、广西地区，其次零星分布在辽宁、河北、山东、湖北的一些地区。

砂土液化，分布比较广泛，但主要发生在华北平原地区，以河北、山东最为严重，其他地区零星分布。

2 地震次生地质灾害的形成条件

地震次生地质灾害是在一定的基础条件和激发因素下形成的。其基础条件主要包括地形地貌、岩土、地质构造、地下水活动等因素;其激发因素与一般地质灾害不同，一般地质灾害主要为暴雨、洪水和人为活动等，而地震次生地质灾害则为地震。

2.1 地震次生地质灾害形成的地质地貌基础条件

2.1.1 崩塌、滑坡活动的地质地貌条件

(1)岩土类型及性质。岩土类型及其物理力学性质对崩塌、滑坡活动具有决定性作用。据典型实例统计分析，地震崩塌主要发生在黄土发育地区，部分发生在节理裂隙发育的砂岩、白云岩等比较坚硬的岩石发育地区。地震滑坡主要发生在黄土、堆积土、片岩和千枚岩、页岩、泥岩、构造岩等发育地区。

(2)地形地貌。据调查统计，地震崩塌、滑坡主要发生在山地、高原和丘陵地区，以中山地区最发育，其次为高山、高原(主要是黄土高原)(表1)。从局部地形看，崩塌、滑坡活动与地形坡度、斜坡高度或相对高差以及切割程度密切相关。据典型地区调查统计资料，崩塌多发生在高度40m以上、坡度30°～70°的斜坡，其分布比率约占65%;滑坡多发生在坡高20～150m、坡度20°～50°的斜坡，其分布比率约占70%。

表1 不同地貌类型地震崩塌、滑坡发育程度统计表Table 1 Statistics of degrees of development of earthquake-triggered collapse and landslide in different landform types

(3)地质构造。地震崩塌、滑坡明显受地质构造控制，在大型活动断裂构造带，崩塌、滑坡不但密度高，而且规模大。这是因为断裂构造不仅使斜坡岩土体发育大量裂隙，甚至使斜坡变得支离破碎，而且强化了斜坡岩土体的风化作用和地下水活动，降低了斜坡的稳定性，增加了崩塌、滑坡活动的可能。

2.1.2 塌陷形成的地质条件

伴随地震活动发生的地面塌陷，除少量为黄土塌陷外，主要是岩溶塌陷。岩溶塌陷主要受可溶岩发育程度、覆盖层特征等条件影响。

2.1.2.1 可溶岩及岩溶发育程度

岩溶洞隙是岩溶塌陷的决定因素。中国发生地震塌陷活动的可溶岩除部分地区为晚中生界、古近系、新近系、第四系富含膏盐芒硝或钙质的砂泥岩、灰质砾岩及盐岩外，主要为古生界的石灰岩、白云岩、白云质灰岩等碳酸盐岩。

碳酸盐岩的岩溶类型分为裸露型、覆盖型和埋藏型3种。据统计，地震岩溶塌陷主要发生在覆盖型岩溶和裸露型岩溶分布区，少量发生在埋藏型岩溶分布区。

除可溶岩岩性和岩溶类型外，岩溶发育程度直接影响地震塌陷的活动程度。一般情况下，可溶岩的岩溶越发育，岩溶洞隙的开启性越好，岩溶塌陷越严重。

可溶岩岩溶发育程度主要受地质构造、水文地质条件和气候条件影响。一般情况下，断裂构造发育、新构造运动强烈、地下水循环交替强烈、雨量充沛的碳酸盐岩分布区，岩石结构比较破碎，节理、裂隙发育，地下水溶蚀、潜蚀作用强烈，最容易发生地震岩溶塌陷。

2.1.2.2 覆盖层厚度、结构、性质

发生在覆盖型岩溶分布区的地震塌陷，不仅是覆盖在第四系松散堆积物下面的可溶岩洞穴的陷落，而且还有相当数量的塌陷是由于溶洞和上覆土层中土洞陷落造成的。此外，覆盖层情况还影响了地下水活动，对岩溶塌陷也产生一定影响。因此，覆盖层是影响岩溶塌陷的重要因素。

覆盖层厚度对岩溶塌陷活动具有决定性作用。根据统计资料，覆盖层厚度＜10m时塌陷发生的机会最多;10～30m可发生少量塌陷;30m以上仅发生零星塌陷。

覆盖层岩性结构对岩溶塌陷也具有一定作用。一般情况下，覆盖层为比较均一的砂性土最容易发生塌陷;夹砂砾石的层状非均质土、均一的黏土或者覆盖层底部发育稳定层状黏性土的非均质土，发生塌陷的机会较少。此外，覆盖层中有土洞时，容易发生塌陷。土洞越发育，塌陷越严重。

2.1.3 地裂缝形成的地质地貌条件

地震地裂缝与岩土类型有密切关系。大量调查资料表明，地震地裂缝很少发生在基岩裸露的地区，主要发生在第四系分布区。在各种类型的第四系沉积区中，均有地震地裂缝活动，但以黄土、黄土状土以及冲积层、冲洪积层、湖积层发育区尤为严重。

由于不同沉积层所形成的地貌不同，因此地震地裂缝又与地形地貌有一定的依存关系。历史地震地裂缝主要发育在黄土高原、山间谷地或山间盆地、山前冲洪积扇、沿海平原中的古河道与古湖泊等地。

2.1.4 砂土液化形成的地质条件

地震活动引起的砂土液化发生在松散砂土层中，但并不是所有的砂土均会发生液化;能否发生液化以及液化程度与砂土性质及其埋藏条件、成因类型密切相关。容易发生液化的砂土岩性主要为黏粒含量少、孔隙比大、相对密度低、渗透性差、饱和度高、塑性指数小的粉细砂，其成因类型主要为冲积层，形成时代主要为全新世和现代沉积。

3 小结

地震是地震次生地质灾害形成的动力条件。但历史灾情记录表明，并非所有地震活动都会引起地质灾害，只有达到一定震级的地震才会诱发次生地质灾害，而且随着震级的加大，次生地质灾害活动愈强烈。与此同时，地震次生地质灾害活动强度还与地震烈度密切相关，通常情况下，距离地震震中愈近，地震烈度愈高，地震次生地质灾害活动愈强烈。

据历史地震文献资料(谢毓寿等主编，1983;中国地震年鉴编辑委员会，2001)统计分析，地震次生地质灾害与地震强度及地震烈度的大致关系是:震级＜5级、地震烈度＜Ⅵ度，地震次生地质灾害很少发生，即使发生次生地质灾害，其数量和规模也都很小;震级5～6级、地震烈度Ⅵ～Ⅶ度，地震次生地质灾害普遍发生，其数量较多、规模较大;震级＞6级、地震烈度＞Ⅶ度，地震次生地质灾害活动强烈，不但数量多，而且规模大。

此外，地震持续时间和振动次数对次生地质灾害活动程度也有重要影响。通常情况下，地震持续时间越长、振动次数越多，次生地质灾害越强烈;这种作用对塌陷和砂土液化尤为明显。

在多种地震次生地质灾害中，危害最严重的是滑坡、崩塌。同其他因素引发的地质灾害，特别是暴雨洪水引起的滑坡、崩塌相比，二者既有相似之处，又有一定差异。相似之处是二者都具有十分严重的危害，除了直接加剧了地震或暴雨洪水灾害的破坏损失外，还给抢险救灾和灾后重建造成严重困难。二者的差异主要是发生机会或概率不一，暴雨洪水引发的地质灾害几乎每年都要发生，而地震滑坡、崩塌只是在山地高原地区发生较强烈地震时才会出现，因此其发生机会相对较少。

国家科委全国重大自然灾害综合研究组.1995.中国重大自然灾害及减灾对策(年表)［M］.北京:海洋出版社.

Group for Major Natural Disaster Research of State Science and Technology Commission of China.1995.The Major Nat-ural Disasters and Countermeasures for Disaster Reduction in China(Chronological Table)［M］.China Ocean Press，Beijing(in Chinese).

谢毓寿，蔡美彪，等主编.1983.中国地震历史资料汇编(1～5卷)［M］.北京:科学出版社.

XIE Yu-shou，CAI Mei-biao，et al.1983.Collection of Historical Earthquake Data in China(Volume Ⅰ ～5)［M］.Science Press，Beijing(in Chinese).

中国地震年鉴编辑委员会.2001.中国地震年鉴(1940—2000年)［M］.北京:地震出版社.

Editorial Board of“China Earthquake Yearbook”.2001.China Earthquake Yearbook(1940 －2000)［M］.Seismological Press，Beijing(in Chinese).

张春山，谭成轩，庹先国，等.2009.汶川地震灾区次生灾害隐患排查与工程设计示范［M］.北京:中国大地出版社.11—25.

ZHANG Chun-shan，TAN Cheng-xuan，TUO Xian-guo，et al.2009.Examples of Hidden Danger Troubleshooting and Engineering Design for the Secondary Disasters in the Wenchuan Earthquake Stricken Area［M］.China Land Press，Beijing.11—25(in Chinese).