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邹宇等-EG:空间统计分析揭示坡度和断层距是同震滑坡易发性主控因素
2022-04-28 | 作者: | 【 】【打印】【关闭

  同震滑坡是最具破坏的地震次生灾害之一,可以造成大范围严重的破坏,尤其是山区,了解同震滑坡的易发性控制因素是预测潜在地震区同震滑坡易发性、危险性和风险性的基础,对防震抗灾具有重要意义。然而,控制同震滑坡发生的因素众多,包括气象水文、地形地貌、地质构造、地层岩性、岩体破碎程度、同震断层、地震、场地烈度、人类活动、土地利用等,各个因素之间相互影响,相互依存。为此,前人发展了信息量法、主成分分析法、频率比法、多元统计方法、逻辑回归方法、蒙托卡罗方法、模糊数学方法、神经网络方法等来开展同震滑坡易发性、危险性及风险性的评价。然而由于主控因素不明,现有的研究往往要采集各因素的海量数据,在讨论各因素与同震滑坡空间分布的统计关系上,进而开展潜在震区同震滑坡易发性、危险性及风险性评价,难以高效准确实现同震滑坡空间分布预测。 

  针对上述重要问题,中国科学院地质与地球物理研究所邹宇工程师、祁生文研究员、郭松峰副研究员等,以201483日中国云南省鲁甸县发生的Mw6.1级地震为例开展研究。该地震由前期未测绘的隐伏断层(包谷垴-小河断层)引发,同震滑坡分布并未沿发震断层两侧展布,如汶川地震等揭示的情况。基于建立的同震滑坡及影响因子数据库,通过空间分析揭示了同震滑坡空间分布的主控因素。通过对震前、震后山体滑坡数据进行分析,结合图像解译和实地调查,在面积为704.7 km2的研究区内,共识别出1414个滑坡,建立了鲁甸地震滑坡空间数据库(图1)。详细绘制了研究区构造、岩性等地质背景图。利用地理信息系统(GIS)分析滑坡的空间特征,通过GIS空间分析,表征了滑坡发生与坡度、高程、坡向、地震烈度、距发震断层距离(以下简称断层距)、距震中距离、岩性、距非发震断层距离、距河流距离、距公路距离等因素之间的相关性。 

1 鲁甸地震位置图及同震滑坡数据库

  利用空间分析方法,分析了各个因素与同震滑坡易发性之间的关系,在此基础上,利用曲线下面积方法,对各个因素之间的相关性展开研究。通过统计分析发现,坡度和断层距是同震滑坡易发性的两个控制性因素,随着断层距的增加,同震滑坡发育密度呈明显的指数下降趋势,但随着坡度的增大,同震滑坡密度表现出良好的韦伯累积分布(图2,图3)。其他因素的影响受到这两个因素的控制,其对同震滑坡易发性的贡献通过坡度和断层距两个因素得以体现。 

2 滑坡密度与断层距的关系

3 滑坡密度与坡度的关系

  以高程为例,分析坡度、断层距与高程之间的关系。在700-1200 m范围内的高程区域,边坡坡度在10°以下的百分比约9%,在20°以下的百分比约28%;而在>2700 m范围内的高程区域,边坡坡度在10°以下的百分比约为30%。在20°以下的百分比约74%。可见,随着高程的增加,边坡坡度逐渐降低(图4)。 

  与此同时,在700-1200 m范围内的高程区域,断层距在3 km内的百分比约为29%,在6km内的百分比约为52%;而在>2700 m的高程区域,断层距在3 km内的百分比约为0,在6 km内的百分比约为18%。可见,随着高程的增加,断层距逐渐增加(图5)。图4、图5阐述了坡度、断层距与高程的关系,清晰阐明随着高程的增加,滑坡密度逐渐下降的现象是由坡度、断层距控制的结果(图6)。 

4 高程与坡度之间的关系

5 高程与断层距之间的关系

6 滑坡密度与高程的关系

  该研究表明,对于即使隐伏的同震断层,其同震滑坡易发性和非隐伏同震断层易发性类似,比如汶川地震(Qi et al, 2010),坡度和断层距两因素是其控制性因素,这一研究对于同震滑坡易发性的预测评价具有重要意义。

  研究成果发表于国际学术期刊Engineering Geology (邹宇,祁生文*郭松峰郑博文,詹志发,何乃武,黄晓林,侯晓坤,刘海洋. Factors controlling the spatial distribution of coseismic landslides triggered by the Mw 6.1 Ludian earthquake in China [J]. Engineering Geology, 2022, 296: 106477. DOI: 10.1016/j.enggeo.2021.106477)。研究得到第二次青藏高原综合科学考察研究等项目资助(QZKK20190904)。

 
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