三峡库区大型古滑坡形成的环境背景

三峡库区大型古滑坡形成的环境背景

1滑坡灾害防治难点多100世纪以来，随着库页岛人类经济活动的加剧，古板的激活和新板的繁荣日益严重。2003年7月13日发生的秭归千将坪滑坡,体积约2400万立方米,造成14人死亡,10人失踪,倒塌房屋346间,毁坏农田和工厂多处,直接经济损失为5375万元以上。据统计,1982年以来,三峡库区相继发生滑坡、崩塌、泥石流70多起,规模较大的有40多处,约400余人在灾害中丧生。三峡库区干流两岸滑坡活动区内,其大型松散堆积体的内、外动力变形很难区分,导致岸坡体变形的性质及范围难以确定,给滑坡灾害防治带来困难。随着对重大滑坡灾害研究的深入,人们发现对灾害发生的频度和规模很难从单纯的外动力或内动力作用来解释。这种情况无疑在单个滑坡点上是难以解决的,必须从区域研究来考虑,结合地壳运动及河谷发育史,从历史演化的角度加以系统研究。随着三峡工程与西部大开发的推进,三峡库区滑坡灾害防治工作任务更为繁重、时间更为紧迫。对三峡库区滑坡灾害的时空分布规律及成因机制展开系统深入的研究,对于尽可能地减少库区滑坡造成的危害,保障三峡移民工程建设的顺利进行具有重要的实际意义。2盆地东南角中低山丘陵三峡地区的地貌特征明显受地层岩性、地质构造和新构造运动的控制,以奉节为界,分为东西两大地貌单元:奉节以西为四川盆地川东低山丘陵宽谷区,山顶高程一般在1000m以下,并自东向西逐渐降低,由中、低山渐变为低山丘陵;奉节以东为大巴山、巫山山脉组成的中低山峡谷区,山体高程多在1000～2000m,相对高差一般为800～1500m,河谷狭窄,岸坡陡峭,坡度多在30°～50°之间,峡谷段局部可达75°以上。在新构造运动时期该地区持续上升,发育了多级阶地。3滑坡的分类滑坡是三峡库区长江河谷岸坡变形破坏的主要形式之一。根据三峡库区宜昌—万州区段(包括长江干流和支流)的滑坡统计,按其体积、厚度、物质组成3个指标对滑坡进行分类(表1、表2和表3)。从表中可以看出,三峡库区滑坡以大型和中型为主,特大型和小型次之。体积大于100万立方米的滑坡为177个,占滑坡个数的56%;大型滑坡的滑体厚度一般大于10m,以中层和深层为主;斜坡类型中的碎屑岩类滑坡最为发育,占滑坡个数的68.9%,其次为松散堆积层滑坡,占滑坡个数的18.1%。4山坡空间分布4.1有变形破坏的金岩和下基层三峡库区大型古滑坡主要沿长江干流和支流的深切河谷两岸分布。滑坡体的分布呈现出明显的地域性。从岩性组合来看,滑坡主要发生在含有软弱面的层状岩层中。侏罗系砂泥岩互层、三叠系巴东组泥岩、泥灰岩、粉砂岩互层的层状碎屑岩在该区广泛分布,且沿砂泥岩界面常见泥化现象,抗剪强度明显降低。因此,软硬相间的层状碎屑岩和有软弱基座的局部碳酸盐岩岸坡,变形破坏相对强烈,大中型滑坡十分发育,其数量和体积分别占总数的87.3%和总体积的91.1%(图1)。以碳酸盐岩为主的岸坡,常形成较稳定的高陡岸坡,滑坡现象很少。4.2大型滑坡体和碳酸盐岩岸坡岸坡结构是地层岩性、地质构造和河谷地貌的综合体现。它直接控制了滑坡的分布和发育程度。三峡库区岸坡的物质组成可划分为4大类:Ⅰ土质岸坡,Ⅱ碎屑岩岸坡,Ⅲ碳酸盐岩岸坡,Ⅳ结晶岩岸坡。对于层状的碎屑岩和碳酸盐岩岸坡,依据岸坡岩体结构和岩层的产状特征可进一步划分为:平缓岩层岸坡、顺向岸坡、反向岸坡、切向岸坡和特殊结构岸坡。在不同岸坡类型的河谷地带,大型滑坡体的数量百分比从大到小依次为:陡倾岸坡、缓倾岸坡、平缓层状岸坡、特殊结构岸坡、反向岸坡和松散土质岸坡;而体积百分比的顺序为特殊结构岸坡、陡倾岸坡、缓倾岸坡、水平层状岸坡、反向岸坡和松散土质岸坡(图2)。顺向碎屑岩岸坡是大型滑坡的温床;具软弱基座的碳酸盐岩岸坡段则是崩塌密集发育地带。特殊结构岸坡包括裂隙发育带岸坡和断层发育带岸坡,由于其处于背斜核部、褶皱复合部位和断层带附近,岩体破碎,岸坡稳定性差,因此容易发生大型、特大型滑坡。5滑动时间分布5.1滑坡的宏观分布特征从84个典型大型滑坡的前缘髙程分布情况来看,集中分布在60～90m,115～140m,170～200m共3个髙程段上。从图3中可以看出,滑坡数随滑坡剪出口高程降低而增加;其中前缘髙程分布在长江多年平均水位以下的滑坡最多,约占典型大型滑坡总数的44%。由于坡脚部位是剪应力最集中的部位,因此大型滑坡的前缘高程通常位于河床的高程附近。滑坡前缘高程分布特征表明三峡地区地史期的滑坡发育具有时段性(图3)。作者通过整理和分析三峡库区滑坡的测年资料,对29个大中型滑坡年龄进行了线性信息分配处理,在此基础上获得古滑坡的年代分布直方图(图4)。从图4中可以看出,三峡地区的大型滑坡在晚第四纪历史上的分布是不均匀的,滑坡发生年龄主要集中在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)以来,滑坡具有数目明显增加,延续时间增长的趋势。整体上来看,三峡库区古滑坡的发育趋势与长江深切的加快趋势基本相吻合。5.2滑坡的年龄分布将三峡库区29个大中型滑坡发生的年龄与古气候研究划分的12个古气候期进行对比(表4),发现滑坡的年龄主要分布在第1、3、5、7、9期,尤其是第3期和第5期,表明三峡库区的滑坡主要发生在气候暖湿的间冰期。在温暖多雨期,降水条件加快了岸坡的变形破坏过程,因而滑坡发育的数量较多,规模也较大。6温大降水期k三峡库区大型古滑坡在时空分布上具有明显的多期性和时段性。从古滑坡与干流深切、气候变化的关系可以说明,滑坡的广泛发育是地球内、外动力耦合作用下产生的结果。第四纪以来,青藏高原的强烈隆升对我国地貌环境的演变产生了巨大的影响。已有研究结果表明,在30～40kaB.P.即MIS3a阶段,青藏地区特殊温暖湿润,西南季风降水旺盛,被称为高温大降水期,对邻近地区的湖泊和河流有重大影响,该时期长江流域的降水量远高于现代。长江三峡地段,河床有多处低于海平面的深槽。三斗坪坝区1号深槽,低于海平面10m,埋藏于槽底巨砾堆积中的朽木14C测年为:38200±2400aB.P.、37500±180aB.P.、33800±1600aB.P.。依此可以确定深槽沉积形成于30～40kaB.P.为间冰期,该期间三峡地区可能多次出现过特大洪水,促使河谷发生深切。根据滑坡测年结果,云阳城西,新滩,马家屋场,旧县坪等大型滑坡恰好发生在这一时期。15万年以来,长江三峡地区经历了新构造期以来抬升速率最快的一次构造幕,三峡地区快速抬升,长江形成了T3、T2、T1三级阶地。该时期是三峡地区新构造运动的最活跃期,山原期夷平面上升了100m,河流强烈下