兰州市区地质环境特征与崩滑流灾害.pdf
第 l 2 卷第 3期 2 0 0 0年 9月 ~ 。 Vo 1 .1 2 N o 3 S e p . 20 0 0 文章 编 号 1 0 0 4 0 3 6 6 2 0 0 0 0 3 0 0 7 8 0 5 兰 州市 区地质 环境 特征 与崩 滑 流灾 害 仵 慧宁 甘 肃 省水 利 水 电学 校 , 甘肃兰 州 7 3 0 0 2 1 f 一 、 摘要 分析 了兰 州市 区地 质 环境特 征及 其对 崩滑 流 灾害的控 制作 用 , 提 出 了防治 崩滑流 灾害的一些建议 , 特别强调 了人类工程经济活动对地质环境的重大影响。 美键词 地质弛; 崩滑流;控制作用 。 5 b lm P 6 4 2 2 文献标识码 A。 J p p ’ i . 朋 翮 . , 『 I . 匕 p, 扎 兰州市位于八 盘峡 至桑 园峡之 间的黄河谷地 , 故 称之为 兰州河谷 盆地。其东西长约 5 0 k m, 南北宽 2 --1 5 k m, 为一双侧不对称的压扭性断陷谷地 ] , 由于其特殊的形成背景 , 该区 新构造 运 动括 跃 , 地形 复杂 , 括动 断裂 发 育, 使 本 区崩塌 、 滑 坡、 泥石流 这 三种地 质灾 害相互关 联, 以下台称为“ 崩滑流” 等地质灾害频繁发生 , 自然环境不断恶化 , 给城市建设和人民生命财 产造成很大威胁和危害。 同时, 由于受地质环境条件限制 , 象兰州这样处于河谷盆地 中的城市, 其开发建设不得不向两岸高阶地及沟谷 中发展, 所以研究本 区崩滑流灾害多发的根本原 因和 发育规律, 对兰州市城市可持续发展和西部大开发环境地质研究 , 均具有重要的现实和理论意 义。以下通过对兰州河谷盆地地质环境特征 的分析 , 探讨其对兰州市区崩滑流灾害的控制作 用, 并提出防治崩滑流灾害的一些建议。 、 1 地质环境 特征 1 . 1 地层岩 性及 其分布特 征 兰州市区出露的地层从老到新主要有 ①前寒武系皋兰群 A ∈ 变质岩 , 主要分布在盆地 北边 缘 的关 山、 白塔 山及 桑 园峡 等 地 ; ② 中生代 白垩 系河 口群 K a K 砂岩 及 页岩 . 层 理 清 晰 , 产状平缓 ; 主要分布在八盘峡东岭、 西固北山、 宣家沟、 虎头崖等地} ⑧第三系 E 一 , N 一 红色 砂岩、 泥岩 , 南北两岸分布很广 , 如崔家岭、 马家 山、 皋兰山、 大金沟等, 多为条蛉、 山岗、 孤山、 丘 陵、 台地等地貌形态的基底; ④第四系从老 到新为 下更新统 五泉 山组半胶结砾岩及砾石 层; 中更新统 石质黄土或冲洪积砂砾石层; 上更新统 0 s 冲积砂砾石层或粉砂质亚粘土 及风成黄土; 全新统 0 底部为冲积砾石层, 上部为粉砂土、 砂质亚粘土、 含泥砾较多的洪积 层、 一级阶 地、 漫 滩堆积 物及坡 积层 。 1 . 2 地质构造背景及主要活动构造 从 大地构造 位置看 , 兰 州地 区位 于祁连 山加里东 褶皱系 与秦岭 印支褶皱 系 的复合 区 ; 从构 造体系进行分析, 兰州位于陇西系旋扭构造内旋褶皱带与河西系庄浪河 凹陷带的斜 接复合部 位 ; 同时 , 兰州又处 于南北 地震 带的 中轴东 缘 , 其 中轴 的形成 与太平洋 、 欧 亚和 印度三 大板块 的 收稿 日期; 2 0 0 0 一o l 一∞ 维普资讯 第 1 2枯 仵慧宁. 兰州市区地质环境特征与崩精流灾害 7 9 碰撞 挤压 及其相对扭 动 有关 。因此 , 本 区地 质构 造复 杂 , 括动构 造特别是 括 动断裂甚 为发育 。 用地质力学观点分析构造形迹可知 , 兰州河谷盆地在早古生代 以前 以东西 向线性构造为 主 ,区域构 造应力 场 以 s N 向挤 压 为主 。 中晚古生代 时 , 本 区主压 应力变 为 NNE--S S W 向, 构 造线 以北西西 向为主 , 并且改造 利用 了前 期东西 向和 南北 向构造 , 产 生 了控制 兰州河 谷盆地 的 北界金 城关 断裂 带 1 F 和边界 断裂 一南界 兴 隆 山北缘 断裂 带 2 F 。 中生 代晚期 , 在 NE E s ww 向扭 压力 作 用下 , 本 区成生 了 一系列北北 西 向压扭性 断裂 构造 , 如 庄浪 河 3 F 、 雷 滩河 4 F 及泥湾断 裂带 。 这 些断裂 与原北 西西 向金 城关 、 兴隆 山断裂带 斜 接复 合 , 使 本区构 造复杂 化。 新生代在 中生代构造的基础上进一步发展演化, 主压应力轴向在 NE --N E E箍围内逐渐变 化, 有时呈交替变化 。受复杂的大地构造背景控制 , 晚第三纪以来新构造运动在本区异常括 跃 , 由于青藏高原强烈隆起的驱动, 本区隆起、 断裂、 凹陷等括动构造发育。 上新世末期, 由于金 城关断裂北盘仰冲和兴隆山断裂南盘的逆冲, 使这两个断裂间的块体相对下滑形成兰州地堑 式构造 盆地 e从 而形成 了兰州黄 河河 谷形成 发育 的构造 基础 早更新 世 中期 , 由于北北 西 向深 沟 桥断 裂 5 F 的形 成和 雷滩河 断裂 4 F 的进 一步 发展 , 又形 成 了次 一级 的七 里河 菱形 块状 断陷。于早更新世末期一次强烈的构造运动, 使黄河上游水系贯通, 兰州在湖盆的基础上形成 黄河 , 黄河 兰州谷地 于 此时初具雏 形 。 至晚更新 世末期 , 由于 NE E--S WW 向主压 应力 的加强 , 形成 了北 北西 向柴家 台和龙尾 山两个现 代 隆起 , 并且 北北西 向断裂括 动加剧 , 将 兰州断 陷盆地 切割分离 成三个菱 形小 盆地 。全 新世 以来 , 金 城关 断裂发生 引 张性质 的继承 性 括动 , 由右旋 逆 断层转变为左旋正断层并呈阶梯式逐步向河床发展 , 且由于断裂两侧 自塔 山与皋兰山断块上 升强度 不等 , 迫使 黄 河河道 逐渐北 移 , 经 过三次 大 的变 迁 在东 、 西市 区各 留下两 条古 河道 才 形成现代河道 。可见, 控制兰州河谷断陷盆地轮廓的边界均为第四纪以来的括动构造, 该区 本身就是一储能体, 其地貌特征及区域稳定性主要受括动断裂控制 图 1 。 图 1兰州 区域 地质 构造 1 . 3 地 貌特征 及其与 活动构造 关 系 兰州河谷盆地位于青藏高原与黄土高原的交接地带 , 其构造地貌水系的形成发育及环境 演化完全受制于青藏高原的阶段性强烈隆起作用。 该区早期为一北西西 向地堑式构造盆地, 后 维普资讯 80 甘肃科学学报 2 0 0 0年第 3期 期 被北北 西 向断裂 和 隆起构造 分割 成三 个 菱 形小 盆地一 自西 向东 依 次为 西 固盆 地、 七里 河一 安宁堡盆地、 城关盆地 , 又由于黄河纵贯其间而呈 串珠状 。 黄河在市区一波三折 , 其拐弯直接受 断 裂控 制 , 先 沿北 西 西 向主 干 断裂 1 F 流 动 , 后 在与 北 东 向断裂 7 F、 8 F 交 汇处发 生 转 向 图 1 盆地南 北两侧 受边界 断裂控 制被 山地 所环绕 , 南 侧 自东而 西有崔 家 岭、 皋兰 山、 西果 园 南粱、 西固南岭、 宣家梁等 , 北侧 自西而东为虎头崖山岭、 安宁北山、 九州台、 关 山岭、 白塔山、 宋 家梁及桑园峡北 山等 。 盆地内黄河两岸的地貌形态主要有河心滩地、 河谷 阶地及被沟各切割的 黄 土梁 峁等 , 市 区主要建 在 黄河 两岸 的 T、Ⅱ级 阶地 上 , 市 中心海 拔 1 5 2 0 m, 与皋 兰 山 海 拔 2 1 2 9 m 相 比, 相对 高差 在 6 0 0m 以上 可见 , 兰州河谷 盆地地貌 形态 复杂多 样 , 大盆地 轮廓 中 镶嵌 着许 多 粱峁 、 滩 坪 阶地 , 最高 阶地达 Ⅵ级 , 但 两岸发 育并不对 称 , 高 阶地 已被 沟各 切割成 梁 峁地 形 , 台塬 也 被分 割成 台坪 。由于黄 土疏松多 孔、 垂直节 理发育 、 具 有强湿 陷性 等特点 , 雨水 冲刷、 浸泡形成的黄土陡坎、 陪穴、 落水洞等微地貌随处可见, 成带状连片分布。阶地台面受后 期构 造运 动影 响发生 轻微 的拱 曲变形 , 大 部分 I、 N级 阶地上 叠加 有 洪积 扇 , 沿 北东 向张扭 性 断裂 面冲沟 发育 。 2 地质环境 对崩滑流灾害 的控 制作用 2 . 1 第三系红层、 第四系砂砾石层和黄土是崩滑流灾害发生的物质基础 从盆地内地层分布看, 最发育的黄土坪 台、 粱峁、 条岭地貌 , 其基底多为第三系红色砂岩、 泥岩等, 上部普遍被黄土覆盖 。 第三系红层 的物理力学性质差, 风化严重 , 节理发育 , 产状平缓, 岩体完整性差 为不透水或弱透水层。 上覆黄土疏松多孔, 老黄土节理也较发育 , 多为透水不含 水层。 节理 裂隙 切割岩土体使之破碎 , 形成崩滑流产生的 良好物质场所 。 当大气降水转化为 地 下水后 停滞 在两 者接触 面上 , 长 期软 化 , 削减 了其抗 剪 强度 , 当水流 切 割坡 角 至第 三 系红 层 和 其他 因素 的叠加 , 便 会产生 大规模崩 滑 流灾 害 ] 。同时 , 黄 土表层 的柱状节 理 是产 生崩塌 的 致灾条件 , 中层发育的斜节理是产生浅层滑坡的主要因素, 深层的构造节理则可能导致深层滑 坡 另外 , 第 四系松 散堆积 物 如洪 积、 坡积 、 冲积物 等 、 滑塌物 及人 工开挖 砂砾石 废弃物 等 , 又 为泥石流发 育提供 了大量 的 固体 物质来 源 。 2 . 2 活动构造特别是活动断裂控制着崩滑流灾害的发育范围和规模 本区地质构造复杂 , 括动构造特别是括动断裂异常发育 , 这是崩滑流灾害频发的根本原 因 从时空分布来看, 崩滑流灾害与构造括动的时问基本一致 , 多发生在构造运动括跃期所产 生的构造形迹密集带, 往往沿断裂括动带线性展布 。 例如 , 由于皋兰 山持续隆升 比北侧的九 州台高出 6 0 m , 构造运动所形成的不同期次的多组构造节理发育 , 构造作用所造成的古剥蚀 面被滑坡利用及区内断裂新括动等原因, 导致皋兰山北坡崩滑流广泛分布, 崩塌是沟沟坡坡随 处可 见、 年年 发生 ; 滑坡是 一线排 开、 比邻相 接 又新 老 迭置 ; 仅五 泉 山至红 山根 长 5 . 1 k m 的斜 坡 , 就有大 中型滑坡 1 6 处 ; 泥石流沟等间距密集分布, 比较大的有老狼沟 、 大洪沟、 下 小 洪 沟、 烂泥沟、 鱼儿沟、 红泥沟等 图 2 崩塌、 滑坡、 泥石流相互关联 , 成群出现 , 给市区安全造成 很大威胁和危害, 已引起科研、 城建等有关部 门的极大关注r s ] 。 2 . 3 有利的地形地貌条件制约着崩滑流灾害的成生和发育强度 由于兰卅 I 河谷盆地为一双侧不对称的压扭性断陷各地, 区内黄土坪台、 梁峁、 山岭等黄土 地貌极为发育, 具备崩滑流发育的地形地貌条件 高大陡峻的斜坡、 高阶地前缘是崩塌、 滑坡发 育 的 良好 临空 面 ; 顺 断裂 面 发育 的冲 沟则 为 泥石 流形 成 的理想 流 域 , 黄 土陡坎 、 陷穴 、 喀斯 特 维普资讯 第 1 2 卷 仵慧 宁 兰州市区地质环境特征与崩滑流灾 害 8 l 圈 2 兰州市皋 兰山北坡 泥石 流 沟分 布地 彤 落水洞 、 不均匀沉 陷裂缝及老滑坡地貌更有益于崩滑流发育。 3 防治崩 滑流灾害的几点建议 兰州河谷盆地 由于其地质环境的复杂性 , 崩滑流灾害的发生, 除受上述地层岩性、 地质构 造、 地形地貌等地质环境条件控制外 , 地震和暴雨是直接诱发因素, 兰州市抗震级别为 8 度 历 史 上 曾发 生过 7级地震 , 这 样大 的地震 若 发生在暴 雨季 节 兰州 年均 降水量 为 3 2 7 . 7 mm, 且 多集中在 6 ~9月, 占全年降水量的 7 0 . 4 , 就会诱发大面积的崩滑流灾害 特别是随着城市 规模的不断扩大 , 人类工程经济活动对地质环境的影 响 日益增强, 不合理的工程经济活动也会 直接 诱发地 质灾 害。据统计 , 我 国 7 0 以上 的滑坡 是 由工 程活动 引发 的 。因此 , 对崩滑 流灾 害 的防治 , 应全面系统地考虑各种控制和诱发因素 , 根据崩滑流灾害发育 的相关性规律 , 采取一 些有效的综合措施 1 植树种草 , 全面防护 加强南北两山及其间沟谷的绿化工作 , 不仅可以预防地质灾害, 防止水土流失, 而且可以逐渐改变区域气候条件 , 使本区自然环境得到改善。值得注意的是绿 化工程 中的灌溉问题 , 由于水是崩滑流灾害发生的润滑剂, 如果灌溉不合理, 还可能加速灾害 发生, 应改漫灌为喷灌、 滴灌、 坑灌 , 以满足植物生长需要为止, 尽量减少水 的渗流作用。 2 加强治理监测 , 减轻灾害损失 在崩滑流灾害易发的危险地段, 应修建人工拦挡坝、 导 流堤、 排洪沟等进行治理疏导, 同时对可能发生大规模崩滑流的地段 , 特别是对大型深层滑坡 , 应加强研究、 监测, 并对其进行风 险预测评估 , 为政府有关部 门防灾减灾决策提供科学依据, 以尽量减少灾害损失。 3 控制人 口膨胀 , 加强环保教育 , 规范人类工程经济活动, 减少人为破坏因素 由于人 口 急剧膨胀 , 人类对 自然界的索取和破坏 日益加剧 , 所有的环境和灾害问题, 实质是 自然环境与 人类活动相互作用、 影响产生的不 良结果 , 反过来又制约了人类的生存和发展。许多灾害和环 维普资讯 8 2 甘肃科 学学报 2 0 0 0 年第 3 期 境 问题 的发生 , 与人 类活 动 的不 合理 短视 行 为直接相 关 。 兰州市 城 关 中心 区建 筑 密度 高 达 8 0 以上 , 1 7 k m 内居 住 了 4 5万 多 人 , 人 口密度 高达 2 . 6万 人/ k m 以上 , 已严 重 超 载 , 人 均 用地 面积 仅 3 8 m。 国 家 建 委 规 定 的 最 低 标 准 为 人 均 7 5 m 。而 处于市 中心南 侧 的皋兰 山北坡 崩滑 流灾 害频繁 发 生 , 特别是 近 年来 , 由于绿 化工 程灌溉不合理及坡角附近不断被工矿企业和居民开挖蚕侵 , 使老滑坡多处复活 , 并产生 了许多 新滑坡, 而且根据资料 分析 , 皋兰山北坡至将军山山前存在一走向北西西 的活断层 图 1中 6 F , 其断层面倾 向与坡 向一致 即倾 向市 区 , 一旦构造活动加剧或引发地震 , 其损失将不可 估量 , 所 以, 应进一步加强该区崩滑流灾害的研究监测和预报工作 , 以便及时采取避险措施。 综上所 述 , 兰州市 要迎 接西部 大开发 、 走 可持续 发展之 路 , 就必须 通过全 面 绿化南北 两 山 , 为兰州市建立起一个绿色屏障, 从而切实改善投资的 自然环境 ; 同时注意控制城市人口的急剧 膨胀, 如向区、 县发展以市 区为中心的卫星城, 以缓解城市 中心区过于集中的人 口压力 ; 还应加 强环保教育, 提高居 民的环保意识 , 制定相关的法律、 法规 , 规范、 约束人类的工程经济活动, 以 减少 、 减缓崩滑流一类 自然地质灾害的发生和发展 , 使人与 自然协调共存 。 参考文献 [ 1] 吕鸿图t 仵慧 宁. 兰州河答盆地性质及其成因研究[ 刀. 兰州大学学报 自然科学版 . ] 9 9 2 . 2 8 1 . ] 0 2 ] 0 7 [ 2] 李森, 壬跃, 陈赢忠等. 黄河兰州各地新构造运动的初步研究[ 刀. 地质论评 - 1 9 9 3 - 3 9 3 ; 2 5 9 ~2 6 7 [ a] 斩释先t 张世毒 地质灾害的分布规律及其应用[ 刀 甘肃科学学报 - 1 9 9 6 8 增刊 t 1 2 3 ~1 2 8 [ 4] 吕鸿图. 甘肃省地质灾 害的成生环境研究[ J ] . 甘肃科学学报, 1 9 9 5 - 7 1 6 4 ~6 9 [ 5] 吕鸿图t 马亚杰, 南永强. 兰州皋兰山北坡稳定性问题探讨[ J ] . 甘肃科学学报- 1 9 9 9 - i l 2 , 5 2 ~5 7 [ 6]张志 良t 张蒋. 兰州市人 口与可持续发展口] . 兰州大学学报 社会科学版 , 1 g 9 9 , 2 7 a 1 6 5 ~1 7 0 THE ENVⅡt 0NM ENTAL CH ARACTER碍 Ⅱ CS 0F R EG1 0NAL GE0 LoGY AND LANDS LI DE DI SASTER D LAN ZH0 U AR EA W U Hui ni ng G m“7 k S c h o o l o f V a t e r C o n s e r v a n c y,L a n z h o u 7 3 0 0 2 1 ,C h ma Ab s t r a c t Th e e n v i r o n me n t a l f e a t u r e s o f r e g i o n a l g e o l o g y a n d t h e c o n t r o l e f f e c t o f l a n d s l i d e d i s - a s t e r i n La nz h o u R r e R R r e a na l y z e d,a n d s o me o f s u g g e s t i o n s f o r c o m p r e h e n s i v e l y p r e v e n t i n g a n d c u r i n g l a nd s l i d e a r e a l s o p r o v i d e d i n t h i s p a p e r . Es p e c i a l l y。t h e i mp o r t a n t i n fl u e n c e o f h u ma n b e i n g s ’a c t i vit i e s i n t h e m e a s o f e c o n o my a n d e n g i n e e r i n g a r e e mp h a s i z e d . Ke y wo r d sRe g i o n a l g e o l o g i c a l e n vir o n me n t ;L a n d s l i d e;C o n t r o l e f f e c t 作者筒介 t 仵■宁, 女 1 9 6 6 , 甘肃省正宁人 , 1 9 8 9年毕业于兰州大学地质系 。现任甘肃省水利水电学校讲师 , 从事 工程 地 质 、 水 文地 质 及 土力 学教 学 与 研究 。 维普资讯