(2)主要危害
全国有350多个县的上万个村庄、100余座大型工厂、55座大型矿山、3000多km铁路线受崩塌、滑坡、泥石流的严重危害。二十世纪80 年代以来,地球新一轮活动加剧,同时人们的生产活动破坏了地质环境,加剧了灾害的发生。乱采滥挖矿产、超采地下水、盲目修路筑渠、毁林开荒等人类违背自然规律的经济活动,为地质灾害的发生创造了条件,据统计,我国由此引起的地质灾害占全部地质灾害的半数以上。
在我国的一些山区铁路、公路干线经常受到滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等地质灾害的侵袭。1981 年,宝成铁路因地质灾害中断交通达两个月之久,修复花费 3 亿多元。在三峡库区,随着经济活动的加快,人为诱发崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害现象越来越多。长江干支流两岸已查出崩塌、滑坡 428 个,其中分布高程在 180 米上下的约 300 个,预测在库水作用下多数稳定性下降或处于不稳定状态;有泥石流痕迹的沟谷 280 条,近期有活动且有危害的 33 条。自 1982 年鸡扒子滑坡以来,长江干支流两岸约 30 处已发生崩塌、滑坡或泥石流。
近十年来,全国由于崩滑流造成的人员死亡已近万人,平均每年达928.15人。1998年大洪水期间,全国发生了崩塌、滑坡、泥石流等不同规模的突发性地质灾害 18 万处,其中规模较大的有 447 处,造成 1 万多人受伤、1157 人死亡、50 多万间房屋被毁坏,经济损失达 270 亿元。目前,全国有 400 多个市、县、区、镇受到崩滑流的严重侵害, 其中频受滑坡、崩塌侵扰的市、镇60余座,频受泥石流侵拢的市、镇50余座。较为严重的有重庆、攀枝花、兰州、东川、安宁河谷等。宝兰线都受到了崩滑流的严重危害。 3、地面塌陷
地面塌陷在我国可分为岩溶塌陷、采空塌陷及黄土湿陷3种:
我国除北京、天津、上海、河南、甘肃、宁夏、新疆以外的24个省、自治区、直辖市都发现了岩溶塌陷灾害,全国岩溶塌陷总数为2841处, 塌陷坑33192个, 塌陷面积332.28km2。其中较大比例分布与辽宁、河北、山东、江西、湖南、四川、贵州、云南、广东、广西等省区。 湖南恩口煤矿,由于过量开采,加之处理不当,造成陷坑 5800 个、毁田 9500 亩,毁坏水库 9 座。
黑龙江、山西、安徽、江苏、山东等省是采空塌陷的严重发育区,但几乎都发生在采矿区内。在全国20个省区内,共发生采空塌陷180处以上,塌坑超过1595个,塌陷面积大于1150km2.
黄土湿陷主要见于河南豫西、山西雁北、内蒙西部及西北地区陕、甘、宁、青等黄土分布省区,造成地面塌陷的主要因素是人为因素。塌陷面积仅河南省就达4.53km2。地面塌陷危害主要表现在突然毁坏城镇设施、工程建筑、农田,干扰破坏交通线路,造成人员伤亡。 4、地面沉降和地裂缝
我国水资源分布不均衡,地下水开采量集中,开采布局不合理,造成个别地区地下水水位下降,水质恶化甚至水源枯竭,出现地面沉降、海水入侵、地裂缝和地面塌陷等地质灾害和地质环境问题。目前全国共有上海、天津、江苏、浙江、陕西等16个省(区、市)的46个城市(地段)、县城出现了地面沉降问题,总沉降面积达4.87万km2,其中上海、西安、天津、宁波等大城市尤其严重;陕西、山西、河北、山东、广东、河南等17个省、区、市出现地裂缝400多处,1000多条,总长超过346.78km。
地面沉降主要分布区域:①长江下游三角洲平原地区;②河北平原;③环渤海地区;④东南沿海平原;⑤河谷平原和山间平地。从成因上看,绝大多数由地下水的超量开采所致,个别的有地壳
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运动、石油开采引发的,但同时都伴随有地下水过量开采的因素。
从规模(面积)和程度来看,以天津、上海、苏锡常、沧州、西安、阜阳、太原等市最为严重(最大累积沉降均在1m以上)。
地面沉降的基本危害:①损失地面标高造成雨季地表积水,防泄洪能力下降;②造成建筑物地基破坏;③桥下净空变小影响泄洪和航运。地裂缝的主要危害是造成房屋开裂、破坏地面设施和农田漏水。 5、水土流失
全国水土流失面积已达182.37万km2,以黄土高原、华南山地丘陵水土流失最为严重。建国40年来,不少地区水土流失面积、侵蚀强度、危害程度逐年加剧,至2002年底,全国新增水土流失面积已超过32.37万km2,水土流失面积已达 367 万平方公里,全国每年的泥砂流失量超过48.47亿t,其中陕西年流失量达10亿t。水土流失每年造成的经济损失是相当惊人的,估计全国损失总计达96亿元。水土流失造成土层变薄,土地肥力下降,耕地减少,湖泊、水库淤积,河道堵塞,给河流中下游地区带来巨大威胁。 6、土地沙漠化
我国的沙漠和沙漠化土地主要分布在西部及西北部的新疆、甘肃、青海、宁夏、陕西、内蒙古、山西、河北、辽宁、吉林、黑龙江等12个省区。我国现有荒漠化面积已达共153.3万km2(另有统计资料为 262 万km2),其中,严重沙漠化土地33.4万km2,风沙化土地3.7万km2,沙漠戈壁116.2万km2,占国土总面积的15.9%。从50年代到70年代,以年均1560km2的速度扩大, 1980年代以来,土地沙漠化扩大的趋势明显加快,每年以超过 2000 km2的速度扩展。 7、土地盐渍化
全国已有16个省区分布有盐渍土81.8km2(现代盐渍土约36.93km2,残余盐渍土约44.87万km2),潜在盐渍土约17.33万km2。 8、其它地质灾害
(1)水土环境异常(地方病)
主要病种是地方性甲状腺肿(地甲病,重病者的后代患有较严重的克汀病),地方性氟中毒(氟斑牙、重病者为氟骨症,统称地氟病)、地方性心脏病(克山病)、大骨节病。地方性砷中毒、地方性癌症等,其中以地甲病和氟斑牙的患病人数为最多,克山病的死亡率最高(急症者达50%以上),氟骨症(致人瘫痪)和克汀病(致人呆傻、矮小或盲聋哑)危害最大。 (2)海水入侵 总入侵面积223.45km2。 (3)地下水水质变异(污染)和水位上升 (4)坑道突水、瓦斯爆炸和煤层自燃
全国目前至少有14个省(区)出现过坑道(主要是煤矿)突水事故,近十余年来共发生较为严重的突水事故262起,死139人,直接经济损失很大,仅山东省由此造成的直接经济损失就达每年1.5~2亿元。
(5)河湖水库淤积与河海塌岸 (6)冷浸田 (7)特殊土类灾害
此类灾害除黄土湿陷外,还主要有:胀缩土和红粘土的湿胀干缩、冻土的冻胀融陷和砂土液化等。
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(8)水库渗漏 在山西、河南、贵州、广西、北京、青海等省市共有889座水库存在渗漏问题,造成水库蓄水能力降低甚至丧失(如北京十三陵水库),经济效益降低或全无。
二、我国地质灾害的空间分布规律
1、平原、丘陵地面沉降与塌陷为主地质灾害大区 2、山地斜坡变形破坏为主地质灾害大区
3、内陆高原、盆地干旱、半干旱风沙为主的地质灾害大区 4、青藏高原及大、小兴安岭北段地区冻融为主地质灾害大区
本章思考题:
采用书籍阅读和网络查询的方式,进一步了解目前人类所面临的主要地质灾害发生和发展机理及其预防措施, 认识地质灾害在社会发展中的重要危害性。
第二章 地震地质灾害
第一节 概述
一、基本概念
1、地震的定义:地震是一种常见的地质现象,一般是指岩石圈物质在地球内动力作用下产生构造活动而发生弹性应变,当应变能量超过岩体强度极限时,就会发生破裂或沿原有的破裂面发生错动滑移,应变能以弹性波的形式突然释放并使地壳振动从而发生地震。还有其它原因如火山、人工等诱发的地震。
2、地震的要素
震源:地球内部直接发生断裂的地方(结合ppt中的彩色图示意讲授) 震中:震源在地表的投影(汶川映秀镇) 震中距:震中到观测点的距离
震源深度:震源到震中的距离,地震可按照震源深度分为浅源地震(震源深度小于70公里)、中源地震(震源深度为70—300公里)和深源地震(震源深度大于300公里)。浅源地震大多发生在地表以下30公里深度以上的范围内,而深源地震最深的可以到650公里左右。其中,浅源地震的发震频率高,占地震总数的75%以上,所释放的地震能占总释放能量的85%,是地震灾害的主要制造者,对人类影响最大。汶川大地震属浅源地震,震源深度为10-20公里,破坏力巨大;唐山大地震震源深度为12公里,也是浅源地震。
震级:表示地震能量大小的等级。已知的最大震级为里氏8.9级。按照震级的大小进—步划分为5个级别:① 超微震:震级小于1的地震。该级别地震人们不能感觉,只有用仪器才能测出。② 微震:震级大于1、小于3的地震。该级别地震人们也不能感觉,也只有用仪器才能测出。③ 小震:又称弱震,震级大于3、小于5的地震。该级别地震人们可以感觉,故有时也称有感地震,但一般不会造成破坏。④ 中震:也称强震,震级大于5、小于7的地震。该级别地震可造成不同程度的破坏。⑤ 大地震:震级7级和7级以上的地震,该级地震可造成十分严重的破坏。汶川大地震是里氏8.0级,唐山大地震是里氏7.8级。
3、地震序列
一个地区相继发生的一系列地震。
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主震型:前震和余震有但不突出,如海城地震 多震型:主震不突出,如邢台地震 单发型:前震和余震很少,如唐山地震 4、地震地质作用
地壳内部聚积能量和释放的过程,分为如下四个阶段:孕震;临震;发震;余震
二、地震的成因与类型
1、地震成因的三种学说
弹性回跳理论(断层说):美国地震学家在1906年旧金山大地震时结合圣安德列斯断层的活动情况而于1910年提出的。这是最为人们广泛接受的地震成因的解释。这一理论基于岩石的弹性变形机制。汶川大地震类型为逆冲、右旋、挤压型断层地震;唐山大地震是张拉性的。
岩浆冲击说:1931年日本学者提出的。该学说认为,地壳深部岩浆的物理化学变化产生化学能、热能和动能,使岩浆具有向外扩张而冲入地壳岩体软弱地段的趋势,岩浆以强大的力量挤压和冲击围岩,并使围岩遭受破坏而产生地震。
相变理论:1963年新西兰学者提出的。该学说认为,处于高温、高压条件下的深部物质能够从一种结晶状态突然转变为另外一种结晶状态,在此过程中伴随着密度的变化而引起物质体积的改变(扩张或缩小),从而使围岩受到快速压缩或快速拉张而产生地震。
2、地震类型 (1) 构造地震
由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来,以地震波的形式向四面八方传播出去,到地面引起的房摇地动称为构造地震。这类地震发生的次数最多,破坏力也最大,约占全世界地震的90%以上。
(2) 火山地震
由于火山作用,如岩浆活动、气体爆炸等引起的地震称为火山地震。只有在火山活动区才可能发生火山地震,这类地震只占全世界地震的7%左右。
(3) 塌陷地震
由于地下岩洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称为塌陷地震。这类地震的规模比较小,次数也很少,即使有,也往往发生在溶洞密布的石灰岩地区或大规模地下开采的矿区。
(4) 诱发地震
由于水库蓄水、油田注水等活动而引发的地震称为诱发地震。这类地震仅仅在某些特定的水库库区或油田地区发生。
(5) 人工地震
地下核爆炸、炸药爆破等人为引起的地面振动称为人工地震。人工地震是由人为活动引起的地震。如工业爆破、地下核爆炸造成的振动;在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力,有时也会诱发地震。
三、地震效应
在地震影响范围内,地壳表层出现的各种震害及破坏现象称为地震效应。对于工程建筑物来说,地震效应大致可分为场地破坏效应和强烈振动效应两个方面,它主要与场地工程地质条件和地震烈度两个因素有关。
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1、烈度
地震对地面影响和破坏的程度。通常,震级越高,震源越浅,地震的烈度越强。我们把这个烈度分成12度,11度就叫毁灭性地震,12度就是歼灭性地震。汶川地震震中地区的破坏力度为11度,唐山地震也是11度,都造成大量的房倒屋塌、地质滑坡和地面裂缝等灾害,但破坏程度不同,汶川的比唐山的要大,主要是场地工程地质条件不同。 2、场地破坏效应 (1)地面破裂效应
地震导致地表岩土体直接出现断裂或地裂,跨越断裂或断裂附近的建筑物及道路、各种管线会因此而发生严重破坏。 (2)斜坡破坏效应
因地震而引发的崩塌、滑坡、溜滑等斜坡岩土体失稳。 (3)地基变形破坏效应
地震使地基产生变形破坏(地基强烈沉降与不均匀沉降、水平滑移),尤其是砂土液化导致地基承载力下降以至丧失,由此造成建筑物的破坏。 3、强烈地振破坏效应
地振动破坏效应是反映地震波直接对建筑物破坏的现象,包括建筑物的水平滑动、晃动及共振等造成的破坏,这是地震效应中的主要震害,约95%的人员伤亡和建筑物破坏是由强烈地振直接造成的。
(1) 地震力对建筑物的作用
地震力是由于地震波直接产生的惯性力。 (2) 地震周期对建筑物的影响
建筑物地基受到地震波的冲击而振动,同时引起建筑物的振动。地基土石和建筑物具有各自的振动周期,当两者的振动周期相等或相近时便引起共振,这对建筑物的破坏最大。
四、地震的空间分布
1、全球主要地震带
根据统计表明,世界上76%的地震带总能量释放在环太平洋地震带上。其具体位置是:沿北美洲太平洋东岸的阿拉斯加向南经过加拿大西部、美国的加利福尼亚和墨西哥西部地区,到达南美洲的哥伦比亚、秘鲁和智利,然后从智利转向西穿过太平洋抵达大洋洲东边界附近,在新西兰东部海域折向北,再沿斐济、印度尼西亚、菲律宾、中国的台湾岛、硫球群岛、日本列岛、阿留申群岛,回到阿拉斯加,环绕太平洋一周。
欧亚地震带也称地中海--喜马拉雅地震带,是地球上第二个集中发生地震的地方。在这个带上释放的地震能量占全球总能量的22%。其具体位置是:从印度尼西亚开始,经缅甸和中国的云南、贵州、四川、青海、喜马拉雅地区以及印度、巴基斯坦、尼泊尔、阿富汗、伊朗、土尔其,到地中海北岸,一直延伸到大西洋的亚速尔群岛。
海岭地震带:是从西伯利亚北岸靠近勒那河口开始,穿过北极经斯匹次卑根群岛和冰岛,再经过大西洋中部海岭到印度洋的一些狭长的海岭地带或海底隆起地带,并有一分支穿入红海和著名的东非裂谷区。
2、我国地震的时空分布
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