滑坡、泥石流等灾害作为世界范围内广泛分布且又极具破坏力的地质灾害类型,不但对山区地貌演化过程具有重大影响,而且经常造成重大的生命财产损失(Aleotti,Chowdhury,1999; Dai et al,2002; Guzzetti et al,1999)。尤其是在高山峡谷区,极易发生滑坡、泥石流等灾害,造成重大灾难和损失。

对区域地质灾害的发育和空间分布规律的研究主要基于GIS技术,运用一定的统计方法分析灾害的分布与气象水文、地质构造、地层岩性以及人类活动等影响因素的相关性,总结归纳地质灾害的发育和空间分布特征,进而进行危险性分区与检验。影响因素大致分为地质环境因素,如地形地貌、地质构造、地层岩性等(夏金梧,1995; 夏金梧,郭厚桢,1997; 王治华,2007; Zhang et al,2012; 强菲等,2015; 石玲等,2013)和诱发因素,如地震(祁生文等,2009; 许冲等,2013; 沈玲玲等,2016; 代博洋等,2017)、降雨(陈剑等,2005; Althuwaynee et al,2015)等。通过对地质灾害进行概率统计,可以获得更为广泛的分布规律。目前研究主要是通过统计一些常见影响因素与地质灾害的面积或数量之间的关系,或者借助分形理论(滕宏泉等,2016; 林涛,2015)分析评价影响因子的重要程度以及灾害的空间分布规律。

青藏高原东南缘是我国地震、滑坡及泥石流等地质灾害影响最为强烈的区域之一(徐则民等,2013; 张培震等,2003),特别是在地震或暴雨条件下,数百米以上的高陡岸坡经常因集中性失稳而形成特大滑坡(群),造成河道堵塞(Yuan et al,2010; 万海斌,2000; 王兰生等,2012),因此,这一地区也成为了全球发生滑坡、崩塌等地质灾害最频繁的地区之一(徐则民等,2013),严重阻碍了当地的社会经济发展。以往对藏东南地区地质灾害的研究,以川藏公路沿线一些大型或特大型灾害的具体实例或特定公路段的地质灾害分布特征研究居多,如帕隆藏布102大滑坡、迫龙沟泥石流、易贡巨型大滑坡等(程尊兰,吴积善,2011; 廖秋林等,2003; 鲁修元等,2000; 罗涛等,2017; 吕杰堂等,2003; 王治华,2003; 袁广祥等,2010; 曾庆利等,2009)。也有对该地区地质灾害发生的必要条件、形成机理和发育规律以及灾害的易发性评估等的研究(杜国梁等,2016; 郭佳宁等,2009; 何果佑等,2012; 王培清,黎普明,2002; 杨志华等,2017)。

在前人研究基础上,本文通过统计,分析了藏东南地区的地质灾害和影响因子的相关性,探讨了控制研究区地质灾害分布规律的地震构造背景条件,分析了地质灾害的影响因素。

藏东南地区地处青藏高原东南缘,地势高陡,平均海拔超过4 000 m。总体上,西北部地势高,东南区域较低。研究区西北侧,地貌起伏比较缓和,湖泊分布广泛,多年冻土发育,为山原地貌; 东南侧为雅鲁藏布江流域和三江流域,河流下切,相对高差增大,多为高山峡谷。但雅鲁藏布江流域属于喜马拉雅高山极高山地貌,在大拐弯附近的高山上的海洋性冰川特别发育,三江流域属于江河上游高山谷地和横断山高山峡谷地貌。在高山河谷地区,多为深切峡谷,山高谷深,地表破碎,地质灾害比较发育。

研究区是印度板块和欧亚板块的接触部位,地质构造复杂,包含拉萨地块、羌塘地块、川滇地块等,主要断裂有雅鲁藏布江断裂、金沙江断裂、怒江断裂、嘉黎断裂等。地层岩性主要有前震旦系的千枚岩和板岩,燕山期花岗岩,大片的变质岩,奥陶系的砂板岩、灰岩,古生界的石英岩、白云岩、千枚岩等,石炭系的灰岩、含煤碎屑岩、火山岩,三叠系的灰岩、页岩、粉砂岩及少量火山岩,侏罗系的灰岩、页岩、粉砂岩、火山岩,白垩系花岗岩以及第四系沉积物。研究区各时期岩性均有分布,包括不少侵入岩和变质岩,在断裂活动的影响下,岩性更为复杂多样。

本文中的崩塌、滑坡、泥石流地质灾害数据一部分来源于高鹏(2010)的研究及全国地质灾害通报(2009—2016年)中国地质环境信息网.http://www.cigem.gov.cn.(中国地质灾害环境监测院),共计有崩塌156个、滑坡174个、泥石流608个; 另一部分通过野外调查和基于Google Earth解译获取,共计有崩塌118个、滑坡201个、泥石流106个。综上,研究区内地质灾害点共有1 363个,包括崩塌274个、滑坡375个、泥石流714个,其分布状况见图1,其中,泥石流灾害数量超过总数的50%(表1)。相关水系和流域数据则来源于中国科学院资源环境科学数据中心 资源环境数据云平台.http://www.resdc.cn.; 高程、坡度、坡向、斜坡曲率等数据是基于NASA SRTM1 v3.0 30m的DEM数据; 公路网数据来源于1:500万西藏交通地图2014版; 地层数据来源于1:50万数字地质图 国家地质资料数据中心全国馆数字地质资料馆.http://www.ngac.org.cn.; 活动断层数据来源于1:400万活动构造图(邓起东,2007)矢量数据。

表1 各流域地质灾害数量分布
Tab.1 Distribution of the number of geological hazards in some drainage

藏东南地区由于其独特的构造背景条件、复杂的地形地貌、多样的气候分区,地质灾害非常发育,具有明显的区域性和地形特征,在空间展布上具有不均匀性和分段群集性的特点(高鹏,2010)。

地质灾害的不均匀性特征主要体现于明显的依据流域分布,且研究区西北侧分布数量特别稀疏,其他区域相对密集。研究区内的流域主要包括雅鲁藏布江流域、怒江流域、澜沧江流域、金沙江流域,其中,雅鲁藏布江流域的分布面积最大,怒江流域次之,分别占研究区总面积的38%和24%,金沙江和澜沧江流域所占面积相当。地质灾害大致分布在雅鲁藏布江流域北段以及怒江、

图1 藏东南地区地质灾害分布图(a)及雅鲁藏布江大拐弯北段灾害集中分布区(b)
Fig.1 Distribution of geological hazards in Southeast Tibet(a)and disaster distribution area in northern section of Yarlung Zangbo River(b)

澜沧江、金沙江“三江”流域的南北两侧(图1)。总体上,雅鲁藏布江流域的地质灾害数量最多,但是灾害分布密度和澜沧江相当。地质灾害的群集性特征主要表现为沿江两岸呈带状相对集中分布,主要发育于雅鲁藏布江流域北段和“三江”流域,多数分布在主流及支流的河谷地带。特别是在雅鲁藏布江大拐弯的北段,正好是西藏公路南线经过区域,加上人类活动的影响,灾害众多,曾发生东久滑坡群、易贡巨型滑坡、102大滑坡、迫龙沟泥石流等。

雅鲁藏布江流域的滑坡有176个,“三江”流域的滑坡有近200个。以澜沧江流域滑坡灾害分布最广,其次是怒江流域,在澜沧江流域和雅鲁藏布江流域,滑坡点密度最大(图2)。研究区内

图2 流域面积与地质灾害点密度统计图
Fig.2 The correlation statistics between drainage areas and point density of geological hazards

的崩塌也十分发育,其分布特征与滑坡几乎一致,分布于雅鲁藏布江流域的数量最多,“三江”流域的数量约为雅鲁藏布江流域的一半。在金沙江和雅鲁藏布江流域,崩塌点密度相近,怒江和澜沧江流域的点密度则相对较小。泥石流是研究区内分布最广泛的灾害,分布在雅鲁藏布江流域的数量远多于其他流域(表1),但是澜沧江流域和雅鲁藏布江流域的泥石流点密度最大,约为0.002 个/km²,稍大于金沙江和怒江流域(图2)。

藏东南地区地质灾害的分布特征主要受块体活动性、断裂活动等区域构造条件控制。在嘉黎断裂中段、雅鲁藏布江断裂、米林—东久断裂、阿尼桥断裂交汇的南迦巴瓦区域以及澜沧江和怒江断裂带附近,构造环境复杂,地震活动强烈,地质灾害分布密集。

藏东南地区包含多个活动块体和多条边界断裂,活动强烈。在印度板块与欧亚板块强烈碰撞的过程中,藏东南地区的各地块位于不同的构造部位,受到不同大小、性质的构造应力作用。块体之间的活动差异,明显改变了山脊水系的走向,影响了地貌环境,进而影响地质灾害的发育及分布。研究区内的断裂活动具有差异性的特征:金沙江断裂总体呈右旋走滑的特征,但是在右旋为主的背景下,多处表现出了左旋运动特征(吕弋培等,2002); 澜沧江断裂带在新生代以来,活动强烈,以走滑逆冲运动为主,并且伴有区域变质及岩浆侵入活动(钟康惠等,2004); 怒江断裂带则是继承性断裂带,新近纪以来,表现为挤压逆冲和右旋走滑运动(唐方头等,2010); 嘉黎断裂带是喀喇昆仑—嘉黎断裂带的东南段,Armijo等(1989)认为它是青藏高原主体向东挤出的南边界,具有强烈的右旋走滑活动; 雅鲁藏布江断裂总体呈EW向展布,东段(米林以东)急剧偏转为NE向,中段呈EW向,但波状起伏特征明显,而且断裂的最新活动表现为以正断或右行平移-正断为主,米林以东活动性较强,米林以西断裂活动性较弱(彭小龙,王道永,2013); 阿尼桥断裂的总体运动学性质为具逆冲性质的右行走滑; 东久—米林断裂是一条具逆冲性质的左行走滑带,可能是夹持中间南迦巴瓦构造结地块的两边界(丁林等,1995; 张进江等,2003)。

总之,藏东南地区块体活动差异大,断裂性质不同,这种复杂构造分布及其强烈的活动性为地质灾害的发生提供了重要的前提条件,也因此导致地震频繁发生。在频发地震动的破坏下,边坡的应力平衡遭到破坏,各种结构面扩展或联通,大大降低了边坡的稳定性,最终可能导致失稳破坏,发生大量地质灾害; 而活跃的构造活动或地震动也会造成岩土体松散,稳定性下降,在降雨等诱发因素的作用下,发生失稳破坏。所以研究区的地震构造分布及其强烈的活动性特征形成了该区域地质灾害发生的宏观控制条件。

藏东南地区地貌复杂,地势陡峭,地质灾害众多。本文借助ArcGIS平台和Google Earth影像,基于人机交互解译数据并结合已有成果,分析了地质灾害的空间分布特征,并进一步探讨了控制研究区范围内地质灾害分布规律的地震构造背景条件。同时,通过统计各地质灾害点密度与各影响因子的相关性,得到了研究区内地质灾害的分布规律和影响因素。

(1)藏东南地区的地质灾害以崩塌、滑坡、泥石流为主,据收集资料以及解译进行统计,共有1 363个,包含有崩塌274个,滑坡375个,泥石流714个。泥石流发育最为广泛,占据地质灾害统计总数的50%以上,而崩塌和滑坡的数量较少,分别约占20%和28%。

(2)该区域地质灾害的分布有着明显的区域性和地形特征,在空间展布上具有不均匀性和分段群集性,西北部非常稀疏,明显沿各江主流两岸呈带状相对集中分布。总体上,灾害主要分布在雅鲁藏布江流域北段,“三江”流域的南北两侧,而且澜沧江和雅鲁藏布江流域的灾害点密度最大,易发性强。而这种分布特征与区域构造背景密切相关,主要是受到块体活动性、断裂活动等区域构造条件控制。

(3)运用统计分析方法,分析了地质灾害分布与地形地貌、断裂活动、地层岩性以及与公路距离的关系。地质灾害在<4.0 km、地形起伏度400～450 m、坡度50°～55°的区域内集中发育; 发育优势方向为西南、南和东南向; 曲率靠近0,各类灾害点密度达到最低,向两侧有增加的趋势。地面越是平坦,地质灾害越不容易发生,地形越坎坷,则容易发生。另外,地质灾害多发育在坚硬、较坚硬、较坚硬-较软弱岩性分组中。而且,随着与断裂、河流和公路的距离的增大,地质灾害数量减少,点密度减小,灾害易发性降低。

(4)地质灾害的分布受到地形地貌、地层岩性、断裂活动和人类工程活动等因素的影响,集中发育在高山峡谷地貌、河流切割强烈的河谷地区,以大理岩、板岩、白云岩、石灰岩、钙质砂岩、超基性岩类等为主的较坚硬岩类和以片岩、片麻岩类为主的较坚硬-较软弱岩性分布的地区,断裂带分布、构造活动强烈的地区以及人类工程活动强烈的区域,如主要公路沿线等。

研究区地质灾害的发生受到多种因素的影响,但研究区内断裂带密集分布且活动强烈,地震频发,导致了复杂的地震构造环境,这成为灾害频发的重要原因。此结果有助于进一步理解研究区范围内地质灾害的形成机制,同时也为进一步开展该地区地质灾害的危险性评估预测奠定了基础。