挽近时期板块运动与地质灾害

如题所述

地质灾害在空间和时间域内的分布和活动,主要受控于自然环境条件,包括地质环境、地形环境和气候环境;而地质环境则是最基本的,是地质灾害形成的物质基础。考察我国地质灾害的活动,与挽近时期的构造活动关系十分密切,它对西气东输管道工程建设用地区地质灾害发育在宏观上起到制约作用。下面将从板块构造观点讨论一下挽近时期以来中国大陆附近大陆与大洋各板块间的相互作用,以及对我国地形和气候环境的影响,并制约地质灾害发育的情况。

一、板块活动及其对地形、气候的影响

(一)板块活动特点

波澜壮阔的燕山运动,结束了华北地块与扬子地块间长期构造分异的“南北对峙”局面。白垩纪末期,印度板块自南南西方向推移过来,在始新世晚期与欧亚大陆板块碰撞,并楔入到欧亚大陆板块之下,特提斯海关闭。此后,印度板块仍以5mm/a的速度向北北东方向推进。在近南北向强大挤压应力作用下,激发了喜马拉雅造山运动,地壳不断隆起,形成了青藏高原地块及一系列向北东方向突出的以北西西走向为主的弧形褶皱构造和深断裂带,青藏高原地块地壳的厚度最大达70km。与此同时,在中国大陆东部的太平洋板块和菲律宾海板块,则分别从北东东和南东方向向欧亚大陆板块之下俯冲,导致处于太平洋俯冲带内侧的华北地块地幔物质上涌,挤入地壳使之受拉变薄,引张陷落而形成裂谷、盆地和平原,地壳减薄至30~35km。这样就使得挽近时期以来中国大陆构造格架处于“东西对峙”的局面。

古中国地块原被海洋所包围,古生代末期中国地块与西伯利亚地块碰撞,中亚—蒙古大洋关闭,导致欧亚古陆形成。中国地块挟持于印度、太平洋和菲律宾海三个板块之间,北面又盘踞着巨大而坚硬的西伯利亚地块,这种独特的构造位置,使它成为现代板内构造活动最强烈的地域。

我国大陆现代构造应力场空间分布具有明显的分带现象(图4-1)。西部的青藏高原为潜在逆断型,最大主应力σ1总体近南北向,存在着巨大的大致呈东西走向的逆冲及逆掩型活动断层。中部的青藏高原东缘和东北缘斜坡主要为潜在走滑型,最大主应力σ1的方向变化较大,南北向构造带中巨大的活动断层走向,由南往北的近南北向经北北西向、北西向,而逐渐转为近东西向甚至北东东向,且左旋走滑型的较发育,现代构造活动强烈。而东部贺兰山、六盘山以东和秦岭以北地区,属潜在正断型和张剪走滑型,区内活动正断层和裂谷型断陷盆地很发育,它们的方向为北东、北北东向。其典型构造是太行山东缘断裂、郯庐断裂和汾渭地堑。上述不同地域的活断层,都有过发生强烈地震的历史。而在远离板块接缝带的鄂尔多斯高原和四川盆地,则是我国大陆地壳最稳定的地块。

(二)板块活动对地形的影响

由于板块的相互作用,使我国形成了西高东低台阶状地形格局,可明显地划分出三个阶梯。最高一级台阶为青藏高原,平均海拔4000m以上;第二级台阶为青藏高原以北和以东的塔里木盆地、内蒙古高原、黄土高原、四川盆地和云贵高原,海拔一般1000~2000m;第三级台阶以松辽平原、黄淮海平原、长江中下游平原和低山、丘陵为主,海拔平原区200m以下,低山、丘陵区一般也不超过1000m。第二、第三级台阶间为呈北北东向高耸的山脉,如大兴安岭、太行山等。

图4-1 中国大陆及邻近地区现代构造应力状态

1.强烈挤压区;2.中等挤压区;3.张应力区;4.活动逆断层;5.滑动走滑断层;6.断陷裂谷及活动正断层;7.板块作用方向

第二台阶及其两侧的边缘转折地带,地面起伏较大,尤其边缘山地地面高差悬殊,谷坡陡峻,往往是地质灾害的易发区或危险区。

(三)板块活动对气候的影响

青藏高原的崛起,对我国气候的影响极大。在上新世时期,青藏地块海拔仅1000m左右,属湿热亚热带环境。但自早更新世以来青藏地块急剧隆起,喜马拉雅山、昆仑山等巨大山体上升到4000m以上,高空西南风环流被阻隔,高原气候向干寒发展,逐渐形成了西伯利亚高压。

青藏高原崛起后大气环流形势改变,中国大陆季候风盛行,气温和降水量的地区性和季节性变化都极大。冬季盛行西北风,寒冷干燥,南北温差很大;而夏季全国普遍高温多雨,降水集中,多灾害性暴雨天气。在西北和内蒙古广大地域内,气候十分干燥,土地沙化严重,扬沙和沙尘暴天气频发。

二、板块活动对地质灾害的制约作用

挽近时期的板块活动,导致我国地质、地形和气候环境都发生了极大变化,对地质灾害成生和发展的制约作用十分明显,主要体现了地质灾害的区域性分布规律。现分析一下西气东输管道工程经过地段地质灾害的区域性分布特点。

综合管线经过地段的地质、地形和气候环境,地质灾害的分布可明显地划分出西、中、东三个区段。

西区段地理位置包括新疆、甘肃以及宁夏的西部。地形上处于青藏高原北部的第二台阶。属典型的温带大陆性干旱气候,风沙大,生态环境差,有些地段极为恶劣,地质上跨越了塔里木地台、天山地槽系和祁连地槽系3个一级大地构造单元;受印度板块推挤所产生的强大构造应力,使本区段地震活动频繁而强烈。本区段外动力地质灾害以干旱气候制约的风蚀沙埋、盐渍土腐蚀和盐胀为主;此外,雨汛期突发的泥石流和洪水冲蚀灾害亦致灾较严重。

中区段地理位置包括宁夏东部和陕西、山西以及河南的西隅。地形上处于第二台阶的东部。属温带大陆性半干旱季风气候。地质上属华北准地台中、西部的鄂尔多斯台坳和山西断隆;受太平洋板块俯冲作用而产生的汾渭地堑为大陆裂谷系,除地震活动较强外,本区段大部分地壳稳定性较好。制约本区段地质灾害成生的主要因素有:①更新世堆积的风成黄土厚度大,尤其是地面广布的Q3湿陷性黄土工程性质较差;②气候较干旱,生态环境脆弱,雨汛期集中降水,雨强较大;③地形上处于第二、第三两台阶的过渡地带,起伏变化大,沟壑纵横;④蕴藏的煤炭资源十分丰富,大量开采。因此本区段主要的地质灾害以崩塌、滑坡、泥石流和洪水冲蚀等山地灾害为主;此外,黄土湿陷和潜蚀、采空塌陷也是本区段突出的地质灾害类型,也有风蚀沙埋、盐渍土腐蚀和盐胀的干旱气候环境灾害。本区段是西气东输管道工程建设用地区地质灾害最集中,危险性最大的区段。

东区段地理位置包括河南、安徽、江苏和上海。地形上处于第三台阶,地势低平,属温带半干旱、半湿润季风气候和亚热带湿润季风(海洋性)气候。地质上属华北准地台的豫皖坳陷和扬子准地台的下扬子台褶带;受太平洋板块俯冲作用地壳引张陷落,总体上稳定性好,西气东输建设用地区附近地震活动水平较低。由于本区段人口稠密,工农业经济发达,对地质环境的干扰破坏在有些地段很强烈,主要是抽汲地下水和采矿。本区段地质灾害以缓变型的地面变形灾害为主,主要灾种有地面沉降、地裂缝和采空塌陷。此外,膨胀土胀缩变形灾害也应关注。

以下将分节讨论三个区段地质灾害的类型、分布、形成条件和危害情况。

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