地質地球所揭示坡度和斷層距是同震滑坡易發性主控因素

來源：【中國科學院】

同震滑坡是最具破壞的地震次生災害之一，可以造成大範圍嚴重的破壞，尤其是山區。了解同震滑坡的易發性控制因素是預測潛在地震區同震滑坡易發性、危險性和風險性的基礎，對防震抗災具有重要意義。然而，控制同震滑坡發生的因素眾多，包括氣象水文、地形地貌、地質構造、地層岩性、岩體破碎程度、同震斷層、地震、場地烈度、人類活動、土地利用等，各個因素之間相互影響、相互依存。為此，前人發展了信息量法、主成分分析法、頻率比法、多元統計方法、邏輯回歸方法、蒙托卡羅方法、模糊數學方法、神經網絡方法等來開展同震滑坡易發性、危險性及風險性的評價。然而由於主控因素不明，現有研究往往要採集各因素的海量數據。在討論各因素與同震滑坡空間分佈的統計關係的基礎上，開展潛在震區同震滑坡易發性、危險性及風險性評價，難以高效準確實現同震滑坡空間分佈預測。

針對上述問題，中國科學院地質與地球物理研究所工程師鄒宇、研究員祁生文、副研究員郭松峰等，以2014年8月3日中國雲南省魯甸縣發生的Mw6.1級地震為例開展研究。該地震由前期未測繪的隱伏斷層（包穀堖-小河斷層）引發，同震滑坡分佈並未沿發震斷層兩側展布，如汶川地震等揭示的情況。基於建立的同震滑坡及影響因子數據庫，研究人員通過空間分析揭示了同震滑坡空間分佈的主控因素。通過對震前、震後山體滑坡數據進行分析，結合圖像解譯和實地調查，在面積為704.7 km2的研究區內，共識別出1414個滑坡，建立了魯甸地震滑坡空間數據庫（圖1）。詳細繪製了研究區構造、岩性等地質背景圖。研究利用地理信息系統（GIS）分析滑坡的空間特徵，通過GIS空間分析，表徵了滑坡發生與坡度、高程、坡向、地震烈度、距發震斷層距離（以下簡稱「斷層距」）、距震中距離、岩性、距非發震斷層距離、距河流距離、距公路距離等因素之間的相關性。

研究人員利用空間分析方法，分析了各個因素與同震滑坡易發性之間的關係，在此基礎上，利用曲線下面積方法，對各個因素之間的相關性展開研究。通過統計分析發現，坡度和斷層距是同震滑坡易發性的兩個控制性因素，隨着斷層距的增加，同震滑坡發育密度呈明顯的指數下降趨勢，但隨着坡度的增大，同震滑坡密度表現出良好的韋伯累積分佈（圖2和圖3）。其他因素的影響受到這兩個因素的控制，對同震滑坡易發性的貢獻通過坡度和斷層距兩個因素得以體現。以高程為例，研究分析了坡度、斷層距與高程之間的關係。在700-1200 m範圍內的高程區域，邊坡坡度在10°以下的百分比約9%，在20°以下的百分比約28%；而在>2700 m範圍內的高程區域，邊坡坡度在10°以下的百分比約為30%。在20°以下的百分比約74%。可見，隨着高程的增加，邊坡坡度逐漸降低（圖4）。與此同時，在700-1200 m範圍內的高程區域，斷層距在3 km內的百分比約為29%，在6 km內的百分比約為52%；而在>2700 m的高程區域，斷層距在3 km內的百分比約為0，在6 km內的百分比約為18%。可見，隨着高程的增加，斷層距逐漸增加（圖5）。該研究闡述了坡度、斷層距與高程的關係，揭示隨着高程的增加，滑坡密度逐漸下降的現象是由坡度、斷層距控制的結果（圖6）。

該研究表明，對於隱伏的同震斷層，其同震滑坡易發性和非隱伏同震斷層易發性類似，比如汶川地震（Qi et al, 2010），坡度和斷層距兩個因素是其控制性因素。該研究對於同震滑坡易發性的預測評價具有重要意義。

相關研究成果發表於Engineering Geology。研究工作得到第二次青藏高原綜合科學考察研究等項目的資助。

論文鏈接

圖1 魯甸地震位置圖及同震滑坡數據庫

圖2 滑坡密度與斷層距的關係

圖3 滑坡密度與坡度的關係

圖4 高程與坡度之間的關係

圖5 高程與斷層距之間的關係

圖6 滑坡密度與高程的關係

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