江西省瑞昌市地震次生地质灾害特征分析_张国华

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第31卷 第2期2008年6月 东华理工大学学报(自然科学版)JOURNAL OF EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGYVol.31 No.2
Jun.2008
收稿日期:2007-11-26
作者简介:张国华(1967—),男,工程师,从事地质灾害勘察、评估工作。

① 九江市国土资源局.2005.江西省九江市地震地质灾害.
江西省瑞昌市地震次生地质灾害特征分析
张国华
1,2
(1.江西地矿局赣西北大队,江西九江 332000;2.东华理工大学,江西抚州 344000)
摘 要:2005年11月26日江西省瑞昌市与九江县间发生里氏5.7级地震,地震诱发了一系列地质灾害,类型有地面塌陷、地裂缝和砂土液化三类,以地面塌陷较为发育。

文章根据地质环境条件、地质灾害发生的时间、空间分布等特征,分析了其与地震的关系。

并对次生地质灾害的成因进行了探讨,认为此次地震为次生地质灾害的发生提供了动力条件,瑞昌城区供水井抽水加大了发生地面塌陷的概率。

关键词:地震;次生地质灾害;瑞昌市;江西省
中图分类号:P642.2 文献标识码:A 文章编号:1674-3504(2008)02-140-06
2005年11月26日08时49分38.6秒,江西九江至瑞昌间(北纬29.7°,东经115.7°)发生里氏5.7级地震(以下称11.26地震)。

这是江西省九江市境内历史上最大的地震,是在中国地震烈度区
划图所圈定的Ⅵ度区内发生的一次Ⅶ度强震(侯康明等,2006)。

地震造成12人死亡、603人受伤,200余间房屋倒塌,直接经济损失35亿元①。

地震引发了一系列次生地质灾害。

给人民群众造成了较大影响。

本文就11.26地震次生地质灾害特征进行探讨。

1 江西瑞昌11.26地震概况
据历史记载,自1690年至今,九江—瑞昌间共发生18次有感地震,其中1911年2月6日在莲花洞—黄泥庵断裂发生过5级地震;1972年9月12
日瑞昌至广济间发生4.2级地震;1973年1月3日瑞昌2.6级地震;1985年德安发生4级地震;1995年4月15日在瑞昌、九江和德安三县交界处发生4.9级地震;2002年九江—黄梅发生3.8级和3.5级地震;2004年1月26日德安与瑞昌交界处发生4.1级地震。

2005年11月26日瑞昌与九江县交界处发生5.7级地震,其后多次发生余震,至2005年12月1日10:30,共发生余震679次,其中MS3.0—3.9级余震7次,MS4.0—4.9级余震1次,最大余震4.8级。

据侯康民等研究,江西瑞昌11.26地震属浅源中强地震,震中位于瑞昌市东北侧的赛湖农场与九江县港口镇洗心桥之间。

震中烈度达七度强。

发震断裂为NE走向的田家垄-洗心桥断裂。

并根据震害圈出了地震烈度Ⅶ度、Ⅵ度、Ⅴ度区。

Ⅶ度区面积较小,总体分布在瑞昌盆地的东
部,被限制在北面的赤湖和南面的赛湖之间,西起杨家湾附近,向东经瑞昌市城区、赛湖农场、港口镇、终止于长江南岸附近。

Ⅶ度烈度线形态具有东头大、西头小的似椭圆形(图1),长轴约18km,短轴东长西短,长2~6km。

Ⅵ度区亦呈椭圆形形态,东边跨过长江,到达湖北省的叶家湾一带。

西边达瑞昌市横港附近,北部位于武姣镇与码头镇之间,南边位于里湖与赛湖之间,长轴长约46km、短轴长约30km。

Ⅴ度区涉及湖北省东南部、江西省北部的部分地区。

2 区域地质环境条件
2.1 地形地貌
震区地形地貌以河谷平原为主,次为垄岗地貌,西部横港镇一带少部分为低丘地貌。

受山脊走向控制,向斜核部为河谷平原区,呈东西向展布,自北而南依次为黄桥向斜河谷冲积平原、乌石街-赛
湖向斜河谷冲积平原、横港-新塘向斜河谷冲积平原。

向斜河湖平原之间为垄岗、丘陵地貌,地形低矮,坡度较缓。

11.26地震震中位于乌石街-赛湖向斜河谷冲积平原东段。

该冲积平原自西往东,经乌
石街、桂林桥、瑞昌城区、赛湖、港口,直达长江一带,全长约50km,西部宽约3km,东部宽约5km。

地形平坦,由西向东地面坡度万分之三左右,地面标高由西至东为22~17m。

瑞昌河弯曲其中,长河为人工河道,在区内南侧边缘由西向东迳流。

瑞昌河为古河道,河床标高15~13m。

2.2 地层岩(土)体特征
区内地层为志留系砂岩、粉砂岩、页岩与泥盆系含砾砂岩、砂岩等一般碎屑岩,石炭系—三叠系碳酸盐岩,第三系红色碎屑岩及第四系松散岩。

第三系红色碎屑岩一般隐伏于第四系之下,一般碎屑岩和碳酸盐岩组成山体,向斜核部地层多为碳酸盐岩,常隐伏于第四系松散层之下。

2.2.1 下伏碳酸盐岩及其岩溶发育情况
地层呈近东西向展布,碳酸盐岩地层为三叠系中统嘉陵江组(T2j)、下统大冶组(T1d),二叠系上统长兴组(P2c)、下统茅口组(P1m)、栖霞组(P1q)。

灰岩基岩顶面凹凸不平,起伏度较大,相差2.4~50m。

岩溶较发育,岩溶形态主要有溶蚀面、溶蚀洼地、溶蚀破碎带、溶洞及溶蚀裂隙溶孔。

嘉陵江组灰岩钻孔见洞率55%、岩溶率5.75%、空洞率11.37%,长兴组灰岩钻孔见洞率为26.77%、岩溶率2.37%、空洞率44.38%,茅口组灰岩钻孔见洞率21.55%、岩溶率3.48%、空洞率12.44%,栖霞组灰岩钻孔见洞率27.33%、岩溶率3.35%、空洞率15.23%。

溶洞多发育在负80m标高以上,以0~-60m标高内溶洞较为发育。

随着垂向上深度加大,岩溶发育程度变弱,水平方向上一般近向斜核部及构造发育带,岩溶发育较强(张国华, 2006)。

2.2.2 盖层特征
盖层为第四系全新统冲积层(Q4al)。

上部为浅灰黄色粉砂土和粉质粘土,局部分布有淤泥质粘土及粉土,厚度3.0~11.61m。

下部为浅黄色粉砂、中细砂、粗砂、砂砾卵石层,砾卵石约占30%~50%,成份主要为砂岩,粒径0.3~5cm不等,大小不一,分选性差,呈次圆状~圆状,厚度4.20~24.20m。

全层厚度10.05~60m。

自西向东,覆盖层厚度由薄渐厚。

赛湖农场二分场地面塌陷坑附近第四系厚度约20m,往西至地震次生地面塌陷西头的高丰镇张铁垄村附近逐渐变为10m后,于瑞昌城区局部第四系厚度可达25m。

自赛湖农场二分场往东,第四系厚度逐渐增大,在震中附近生机林一带,厚度约为30m,至东头长江南岸,第四系厚度达40~60m。

2.3 水文地质条件
震区位于江西省西北部,属于亚热带季风气候区,湿润多雨,雨量充沛。

多年平均年降雨量为1614.32mm,4~8月为雨季,降雨量约占全年的63.4%。

瑞昌市城区南部及东、南、西郊位于河谷冲积平原,地形平坦,由西向东微倾。

长河自西向东流经桂林桥、城区南郊王家埒、东郊赛湖农场二分场附近纳入赛城湖,而后汇入长江。

长河多年平均流量为17.3m3/s,最大流量为18.6m3/s,最小流量为0.856m3/s。

每年5~7月汛期,由于下游赛城湖及长江水体顶托,长河水位急剧上升,最高洪水位达21.5m(黄海高程,下同),枯季水位标高14m,水位变化幅度达7.5m。

区内地下水类型为碳酸盐岩溶洞水及第四系松散岩类孔隙水,二者水力联系十分密切。

地下水埋深一般2.5~3.5m,枯水期为14~15m,多位于基岩顶面之上,局部在基岩面附近变化。

由于第四系岩性为砂性土,透水性好,因此地下水与地表河水的水力联系也较密切,它们互为补排。

瑞昌城区南部覆盖型灰岩区有8口机井抽水, 5口机井抽取灰岩岩溶水,3口井抽取第四系孔隙潜水。

瑞昌市自来水公司职工介绍,据日抽水量共约2~3万t。

另在西郊桂林桥附近尚有3个机井抽取地下水。

王家埒、桂林桥一带塌陷坑就位于抽水降落漏斗范围内。

2.4 地质构造条件
震中处于扬子准地台下扬子台坳九江台陷瑞昌-九江凹褶断束中的乌石街-赛湖向斜核部。

田家垄-洗心桥断裂属印支-燕山期形成的NE-NEE向弧形断裂束中一条逆冲断层。

东起长江南岸附近,经港口、赛湖农场、瑞昌城区、田家垄、黄家村、何家祠,长约60km。

以田家垄为界分为东西两段,东段即为田家垄-洗心桥断裂,长约20km,走向NE、倾向北西,倾角约40~60°。

沿断裂断续分布有多处燕山期侵入岩体。

该断裂控制瑞昌第三系地层盆地,属中深层断裂。

隐伏于第四系之下。

141
第2期张国华:江西省瑞昌市地震次生地质灾害特征分析
3 地震次生地质灾害特征
3.1 地震次生地质灾害类型
地震次生地质灾害是指由地震活动引起的地质灾害(刘凤民等,2006)。

地震次生地质灾害的种
类一般比较多,主要有崩塌、滑坡、塌陷、地裂缝、砂土液化等。

本次11.26地震次生地质灾害类型为:
地面塌陷、地裂缝及砂土液化三类。

3.3.1 地面塌陷
在乌石街-赛湖向斜核部覆盖型碳酸盐岩区及横港-新塘向斜核部覆盖型碳酸盐岩区涌泉乡等地发生了一系列地面塌陷,截至2006年3月6日,瑞昌市城区及市郊(不包括九江县境内)共发生地面塌陷120处②。

图1 瑞昌5.7级地震次生地质灾害及地震烈度分布图Fig.1 Secondarygeologicalcalamityandearthquakeintensity
distributionmapof5.7RichterscaleinRuichang
1.微观震中;
2.宏观震中;
3.11.26余震震中;
4.地震烈度Ⅶ度区及界线;
5.地震烈度Ⅵ度区及界线;
6.地面塌陷;
7.地裂缝;
8.砂土液化;9.第四系松散岩;10.第三系红色砂砾岩、灰质砾岩;11.三叠系灰岩底部页岩;12.二叠系燧石结核灰岩
下部碳质灰岩;13.石炭系上统灰岩、灰质白云岩;14.泥盆系上统石英砂岩、砂砾岩;15.志留系石英砂岩、粉砂岩、页岩;16.奥陶系灰岩夹钙质页岩;17.寒武系砂页岩;18.震旦系变质砂岩;19.岩浆岩;20.断裂
塌陷多呈群分布,单个陷坑呈圆形、椭圆形,以圆形居多,直径多在2~5m之间。

单坑面积小于10m2
的占55.8%,介于10~100m2
的占39.2%。

单坑面积比较大(大于400m2
)的陷坑主要分布于
震中以西距震中较近的赛湖农场二分场。

陷坑深0.2~13.5m不等。

深度小于3m的占71.7%。

3.3.2 地裂缝
在长江南岸大堤堤内、部分地面塌陷陷坑旁、洗心桥村民家中地面等处产生地裂缝。

前处地裂缝属重力性裂缝,后两者属构造性地裂缝。

以长江
大堤堤内地裂缝规模较大。

② 江西省瑞昌市地质矿产局统计资料.
③ 江西地矿局赣西北大队.2005.江西省九江县永安乡王家堡村
长江大堤堤内地面裂缝地质灾害应急调查报告.
长江大堤堤内地裂缝位于长江南岸永安乡王家堡村,距长江大堤堤脚约25~30m处,走向基本与长江堤坝平行,裂缝断续延绵长约1km③
,总体呈120°方向舒缓波状延伸,缝宽一般0.2~1.5cm不等,在清林寺西侧见有一段长约10m、宽1~10cm的裂缝。

达10cm宽的缝段长3m,走向也基本
142东华理工大学学报(自然科学版) 2008年
一致。

裂缝发育2~4条不等,平行展布,间距
0.3~0.5cm不等。

地裂缝呈折线状,上宽下窄,可见深度5~15cm,裂缝两侧面粗糙、呈锯齿状。

裂缝南侧呈现微弱下沉,裂缝南壁较北壁缓。

裂缝位于长江堤坝内侧原取土坑北侧岸边15~20m处,地表微地形略向南倾斜。

洗心桥村民家中地面裂缝呈NE向延伸,缝长5~10m、缝宽0.3~0.5cm,地震时缝宽达1~2cm,断续呈斜列状展布。

属构造性地裂缝。

3.3.3 砂土液化
表现为喷砂冒水及地表溢水现象。

赛湖农场二分场在11月26日9—10时发生塌陷的同时,于陷坑330°方向300m处有6个小孔喷水,水柱高约1.5m,携带泥、沙、砾石,砾径一般2~5cm,呈次圆状—次棱角状,小孔间距15~50m,孔径10~20cm,小孔孔深不一,最深大于4m。

小孔呈东西向延伸长约115m④。

11月27日晚在高丰镇叶家垅村发生塌陷时旁边同样出现小孔喷水现象。

瑞昌市郊民用压水井在震后也出现翻砂或抽出的水含沙量明显增多现象。

④ 江西省国土资源厅地质灾害调查组.2005.江西省瑞昌市赛湖
农场二分场、桂林街道办事处石山村及高丰镇叶家垅村地面塌陷应急调查简报.
⑤ 江西省地矿局赣西北大队.1998.江西省“京九、沙大”铁路枢
纽经济区水文地质工程地质环境地质综合调查报告.
在长江南岸的九江县永安乡乡政府所在地北西约150m(明闸村)处震后出现地表溢水现象。

此处原为浅水塘,后来已用砂土填平,平时地面干燥,地震后,地面出现长约50m,宽约25m的湿地。

3.2 地震次生地质灾害分布特征
3.2.1 发生时间与发震有明显的承接关系
(1)地面塌陷。

11.26地震发生以前仅在瑞昌油泵厂供水勘察过程中,对灰岩井进行抽水试验时地面曾发生1处开裂、塌陷⑤
现象,城区及市郊没有发生过自然地面塌陷现象。

自2005年11月26日8时49分发生主震至11月30日,瑞昌市郊共发生17处地面塌陷,其中26日发生12处,其后陆续新增地面塌陷陷坑。

2006年2月20日、23日在瑞昌市城区相继发生2处塌陷。

截至2006年3月6日,瑞昌市城区及市郊共发生27处计120个陷坑的地面塌陷。

塌陷群陷坑在时间上具有明显的继发性,如:
①东郊赛湖农场二分场塌陷群。

2005年11月
26日9—10时发生3个相连的陷坑,至2006年2
月20日前,附近新增6个陷坑。

②南郊王家埒村塌陷群。

2005年11月26日8时49分主震后,李玉林房屋处发生下陷,房屋被毁;11月27日早晨,附近旱地中发生1处地面变形;12月6日,村北水塘中新增2处陷坑;2005年12月27日—2006年1月16日,村西旁旱地中新增2个陷坑;2006年1月17日,何祥先家猪圈发生明显地面变形下陷。

③西郊桂林石山村二组塌陷群。

2005年11月26日16时村北稻田中发生3个塌陷坑,17时新增1个,27日10时附近又新增1个陷坑,12月10日再新增2个陷坑,据村民反映,之前1—2天明显感到了余震。

(2)地裂缝、砂土液化在本区系首次发生,出现于主震之后。

3.2.2 空间分布特征
(1)地震次生地质灾害发育程度与地震烈度关系密切。

地质灾害主要分布于地震Ⅶ度区内,少数分布于Ⅵ度区内西头。

总体呈NE向展布,与地震烈度线长轴方向一致。

(2)地面塌陷主要分布于震中SW方向8km的瑞昌赛湖农场及其西南,塌陷分布区长约11km,宽约5km。

主要分布于乌石街-赛湖向斜核部,少数分布于横港-新塘向斜核部;地面塌陷无一例外地分布于覆盖型碳酸盐岩区;地面塌陷多呈塌陷群分布,具有分散的相对集中性;多数塌陷坑位于现代河流———长河河岸附近及古河道分布区;部分陷坑分布于抽水降落漏斗内。

瑞昌南郊塌陷坑及城区2处陷坑位于瑞昌市城区抽水降落漏斗范围内,西郊桂林桥一带部分塌陷坑位于桂林桥抽水降落漏斗范围内;地裂缝主要位于震中洗心桥一带及其NE长江南岸。

部分伴随地面塌陷而出现;沙土液化以赛湖农场二分场最强烈,震中NE相对较弱。

4 地震次生地质灾害成因探讨
4.1 地面塌陷成因
乌石街-赛湖向斜核部及横港-新塘向斜核部为覆盖型碳酸盐岩分布区,下伏基岩岩溶较发育,上覆第四系松散层厚10.05~60m,为粉质粘土、粉细砂及砂砾卵石层,透水性好,具备岩溶地面塌陷的形成条件。

由于地震力作用,地下水急剧震荡引起
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第2期张国华:江西省瑞昌市地震次生地质灾害特征分析
地下水位剧烈波动,致使地下水水力梯度急剧变化
从而诱发地面塌陷。

地面塌陷的形成主要表现于气爆机制:由于地下水面短期快速上升,地下水面以上的空气受到压缩而呈“高压”状态,当大气压达到一定程度时,就冲破上覆土体而突发地面塌陷(李智毅等,2000)。

从次生地面塌陷分布来看,潜蚀机制在本次地面塌陷形成中具有不可忽视的作用。

在现代河床、古河道附近及抽水降落漏斗内地面塌陷分布较多。

现代河床、古河道附近地表水与地下水联系密切,受河水位频繁涨落变化,地下水位亦不断变化;瑞昌供水井抽水降落漏斗内,因抽水使地下水位下降,水力梯度加大,渗透压力增大。

由于渗透压力的作用,使岩土体中一些颗粒发生移动。

因此,近河岸及供水井影响范围内,地下水循环交替强烈⑥
,是地面塌陷产生的敏感区。

产生地面塌陷的机率较同一地质单元的其它地段大。

这就是在现代河床、古河道附近及抽水降落漏斗内地面塌陷分布较多的原因。

在自然条件下,地面塌陷的形成处于量变阶段,地震动力使其由量变发展到质变,在地面形成陷坑。

这就是震区震前没有发生自然地面塌陷,而震后发生较多地面塌陷的原因。

另一部分塌陷在主震后未最终成型,经进一步潜蚀作用,并加之余震地震动力触发,使塌陷进一步发展,而最终在地表形成陷坑,这就是塌陷在余震后仍陆续发生的原因。

⑥ 国土资源部地质环境司、宣传中心.1998.地质灾害防治知识.
4.2 砂土液化成因
震区具备砂土液化地质条件,乌石街-赛湖向斜河谷冲积平原浅部为河流冲积粉细砂、粉砂土,结构较松散。

局部具有淤泥质粘土。

中南部有自西向东的河流,地下水水位埋深较浅。

饱水砂土在地震动力作用下,发生砂土液化现象。

在赛湖农场二分场及高丰镇叶家垄村因有不透水的粘土覆盖,超孔隙水压力较大而发生喷砂冒水现象。

而九江县永安乡乡政府所在地北西明闸村因人工填砂较均一,上覆无不透水层,孔隙水压力及时得到释放,在地震动力作用下,砂土密实,孔隙水释出,因而只出现地面潮湿现象。

4.3 地裂缝成因
(1)构造成因。

因地震应力而使地面发生的裂
缝,其可以指示应力状况。

如洗心桥村民家地面裂
缝羽裂排列特征指示发震断裂除具冲断运动外,还兼有左旋走滑活动。

赛湖农场二分场塌陷坑附近断裂应力分析,此处受到了倾向280°、倾角85°的主应力作用。

(2)重力成因。

长江永安乡王家堡村段大堤裂缝位于堤坝内侧原取土坑北侧岸边15~20m处,填塘处地下水位较高,土质是砂性土,地震时与原有平台发生相对错动造成裂缝。

总之,11.26地震是本区发生地震次生地质灾害的动力条件。

5 结论
(1)受地形地貌、地质环境条件及震中所处位置控制,11.26瑞昌地震次生地质灾害发育地面塌陷、地裂缝及砂土液化三类。

(2)地震次生地质灾害发育于地震烈度Ⅵ度区内,大部分位于地震烈度Ⅶ度区内。

灾害展布与地震烈度线吻合较好。

地震次生地质灾害发育程度与地震烈度关系密切。

(3)地震次生地质灾害形成的地质条件和地形地貌条件同一般地质灾害产生的条件基本一致,它们的根本差别在于激发条件或动力条件的不同。

11.26地震是本区发生地震次生地质灾害的动力条件。

(4)近长河河岸、古河道地带及供水井抽水降落漏斗范围内地下水位经常变化,水循环交替强烈,是地面塌陷产生的敏感区。

瑞昌城区供水井抽水加大了发生地面塌陷的几率。

瑞昌市地质矿产局丰贵友先生为本文提供了丰富的地面塌陷统计资料,本文在成文过程中得到了赣西北地质大队李新木高级工程师、章平高级工程师的指导和帮助,在此致谢。

参考文献
侯康明等.2006.江西瑞昌5.7级地震发震构造及华东区地震趋势研究[A]//加强地质工作促进可持续发展———2006年华东六省一市地学科技论坛[C].南昌:江西科学技术出版社,381-386.李智毅等.2000.岩土工程勘察[M].武汉:中国地质大学出版社,202.
刘凤民,张立海,刘海青,等.2006.中国地震次生地质灾害危险性评价[J].地质力学学报,12(2):127-131.
张国华.2006.江西省瑞昌市地震次生地面塌陷特征[A]//加强地
144东华理工大学学报(自然科学版) 2008年
质工作促进可持续发展———2006年华东六省一市地学科技论坛
[C].南昌:江西科学技术出版社,389-392.
TheCharacteristicAnalysisofEarthquakeSecondaryGeologicalDisastersinRuichangCityofJiangxiProvince
ZHANGGuo-hua
1,2
(1.NorthwestJiangxiGeologicPartyofJBEDGMR,Jiujiang,JX332000,China;2.EastChinaInstituteofTechnology,Fuzhou,JX344000,China)
Abstract:Theearthquakeofmagnitude5.7ontheRichterscaletakeplacebetweenRuichangCityandJiujiangCountyinJiangxiProvinceonNovember26,2005,theearthquakehasbroughtoutaseriesofgeologicalcalami-ties,includingcollapse,groundcrackandsandliquefactionofground,regardrelativelycollapsingonthegroundasthedevelopment.Accordingtogeologyenvironmentalterms,thetimeandspacedistributingcharacteristicofgeologicalcalamity,therelationofgeologicalcalamityandearthquakeisanalyzed,andthecauseofsecondaryge-ologicalcalamityisdiscussed.Itconsiderthe11.26earthquakeshaveofferedpowertermsforemergenceofthe
secondarygeologicalcalamity,theprobabilityofthegroundcollapsesisincreasedbecausethewaterofRuichangurbansupplyingwellispumping.
KeyWords:theearthquake;secondarygeologicaldisasters;RuichangCity;JiangxiProvince
145
第2期张国华:江西省瑞昌市地震次生地质灾害特征分析。

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