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九寨沟的地震以及自然景观之秘

发表于 01/09/2017 水库地震| 转发给朋友 | 浏览次数:208

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九寨沟地震的大背景

8.8九寨沟7级地震发生在青藏高原东缘的岷山山脉,属岷山地震带(或称松潘地震带)。海拔5588米的岷山主峰——雪宝顶,是整个青藏高原最东边的雪山,这里也是青藏高原向秦岭山脉、四川盆地过渡之处,地形陡变,断裂带密集,地壳运动强烈。所以,这里成为中国西部最重要的地震活动带之一便不足为奇。

浩瀚苍茫的岷山群峰

岷山主峰雪宝顶附近的雪峰

从空中看白雪皑皑的岷山主峰——海拔5588米的雪宝顶(图片中部的白色金字塔形山峰)

游客乘车由松潘去九寨沟,必定要翻越岷江与嘉陵江支流白河的分水岭弓杠岭。弓杠岭上突兀耸立着两个烽火台一样的平顶方山,分别被称为斗鸡台、公斗鸡。登上这两个山丘,你会吃惊的发现,它们皆由古河床砾石层堆积的砾岩构成。据研究,这些砾岩为距今80万年左右岷江古河床的沉积,因弓杠岭的强烈抬升,弓杠岭北侧峡谷的地势反差快速加大,嘉陵江上游的白河不断向南扩展并袭夺岷江源的水系,使岷江源头向南退缩,原来的岷江古河道沉积被分割残留在现今的分水岭处,形成斗鸡台这样的方山孤丘,这是青藏高原边缘强烈隆升与断块运动的见证。

远观弓杠岭分水岭上的方山孤丘——斗鸡台(前左)、公斗鸡(前右)

 

弓杠岭斗鸡台的的山顶平台,海拔3843.4米,相对高差320米,山顶平台面积约37500平方米。

由斗鸡台向东望公斗鸡,可见斗鸡台以及公斗鸡北侧由岷江古河床砾岩构成的悬崖。

斗鸡台的岷江古河床砾岩近景。

从历史记录来看,岷山地震带的地震主要沿西北走向的玛曲-荷叶断裂(塔藏断裂),近南北走向的岷江断裂、虎牙断裂,近东西走向的雪山断裂活动。它的地质构造背景与地震活动方式与南边的龙门山地震带有较明显的差异。

 

图片中部的红点分布区域,为岷山地震带的范围;图片右下角密集的红点区域,属龙门山地震带。

8.8 九寨沟地震的特征

地震就是断层破裂错动产生的震动,强震发生后,地震科学家根据地震波对发震断层进行分析,目前已成为惯例。2017年8月8日九寨沟7级地震发生当晚,中国地震台网中心便发布了这次地震的专业图集,它利用接收到的此次地震事件的地震波,解析了发震断裂的空间形态、活动方式与受力状况。此后,又陆续更新了相关数据,尤其是余震的数据。它说明了九寨沟地震的一些主要特征:

发震的是近南北走向(北北西向)的虎牙断裂的北延部分(见《区域地震构造图》中的标示),这从余震的分布也可以看出(参见《余震精定位图》);

地震主要沿走向326°(北北西)的断层破裂面发生,运动方式主要是在水平面上,断层两边的地块呈反时针方向的滑动或错动;

引发地震断层破裂错动的主导推动力,来自于这一区域地壳中东西方向的挤压力。

九寨沟地震主要沿北北西走向的断层发生破裂,如大图中的右下图所示。

余震的分布,也反映了九寨沟地震发震于走向北北西的断层。如大图中的左图所示。

震中位置在哪里

震中经纬坐标数据是:北纬33.20°,东经103.82°。具体位置约在干海子与诺日朗连线的中点处,震中离东南方向的诺日朗与西北方向的干海子的距离,均约8.6千米。主要的发震断裂,大致沿漳扎镇西侧的波日俄、沃古所在的山谷延伸。

由于震中离九寨沟景区及旅游重镇——漳扎镇很近,所以对景区环境及游客安全有较大影响。

九寨沟所在区域的历史强震

九寨沟所在的岷山地区,地震频繁,历史上不乏破坏性极大的强震和巨震。可参见下表。其中最著名的包括1976年的松潘地震、1879年的武都地震。

九寨沟所在区域的历史强震

地震时间

震中位置

震级

震中烈度

东经

北纬

参考地名

16300116

32.6

104.1

松潘小河

6.25

17130904

32.0

103.7

茂县叠溪

7

17480502

32.8

103.7

松潘漳腊北

6.5

18790701

33.2

104.7

武都、文县

8

19330825

31.9

103.4

茂县叠溪

7.5

19601109

32.78

103.67

松潘漳腊

6.75

19730811

32.92

103.92

松潘黄龙北

6.2

19760816

32.7

104.1

松潘小河

7.2

19760822

32.6

104.13

松潘小河

6.7

19760823

32.5

104.13

松潘小河

7.2

20170808

33.20

103.82

九寨沟

7

据《四川地震全记录》,四川人民出版社,2010

1976年8月16日、8月23日,松潘两次7.2级地震,其间在8月22日,还有一次6.7级地震。震中皆在此次九寨沟地震震中南南东方向约70千米处的松潘小河附近,发震断裂也为虎牙断裂。松潘地震震中区面积约1900平方千米,震中区90%的房屋倒塌,小河乡一带的涪江两岸出现大面积山体崩塌,在陈家村形成长2千米,宽120米,深30米的地震堰塞湖;

1976年8月16日、8月23日,松潘两次7.2级地震的等震线图

1879年7月1日,甘肃武都8级地震,震中在武都(今陇南)与文县之间,离漳扎镇约85千米。史载,武都城内突起土包,方圆达1千米左右,各处山崩地裂水涌,房屋倒塌甚多,地震波及西安以东、成都以南,纵横近1000千米,死亡共计2万余人。

1879年7月1日,武都8级地震示意图

九寨沟美景的形成和地震有关吗?

九寨沟是嘉陵江源流之一白河右岸的支沟,九寨沟流域的地势反差达到2700米以上,总体上,由南向北,也即由松潘高原向白河峡谷,从海拔4500米以上的山岭到海拔2000米左右的谷地,地形呈阶梯状下降。这种地形的产生,正是因为高原边缘被一组北西走向的断裂切割成一级级的阶梯状断块。这种地形阶梯,反映在河床上,便是一级级的陡坎和瀑布,而在每一级陡坎上,都会重复出现九寨沟最典型的“瀑-滩-湖(群)”景观组合单元。例如,诺日朗瀑布-镜海单元,珍珠滩瀑布-五花海单元、树正瀑布-犀牛海单元等等。此外,九寨沟主要沟谷的走向几乎都受控于北北东、北北西这两组走向的断裂,从而成为断裂谷。其中,北北西走向的断裂谷,即与此次九寨沟地震的发震断裂平行。

被一级级地形陡坎分隔的九寨沟典型的“瀑-滩-湖”景观组合之一,诺日朗瀑布-镜海单元。

由于九寨沟流域分布有厚达4000米以上的石灰岩类岩层,加上丰沛的降水、茂密的植被、断裂裂隙构成的地下水通道,以及特殊的高寒气候环境,便发育了以地表大量钙华堆积为特色的喀斯特地貌,被专家称为“岷山式喀斯特”。

九寨沟的石灰岩山地及群山中的海子。

九寨沟的湖泊洼地、湖泊前端的堤坝、瀑布及滩地等等地貌的塑造,都与喀斯特作用密切相关。与此同时,九寨沟主要湖泊的形成,几乎都叠加了崩塌、滑坡等重力地质作用。在已有的溶蚀洼地的基础上,崩塌、滑坡堵塞河道,最终形成了现在面积、容量可观,景色秀美的湖泊。在九寨沟的长海、熊猫海、五花海等海子的前端,均可清楚地见到堵塞河道、束窄河谷的崩塌、滑坡体。而这些崩塌、滑坡的出现,往往都和这一区域历史上的强烈地震有关。

九寨沟天鹅海中的串珠状喀斯特溶蚀漏斗(图中的水下蓝色凹坑)。

九寨沟五花海前端左岸的扇状古滑坡体,它雍堵了河道。滑坡后壁的形态亦很清楚,可以看到滑坡体两侧尚存的原始林,滑坡体上的原始林已被破坏,生长了次生林。滑坡体前端有被推倒的大树沉溺于湖中。

九寨沟熊猫海前端右岸的崩塌堆积体,还处在活动期。笔者在考察期间,曾在这里目睹崩塌滚石的现象。

九寨沟长海前端山峰下的崩塌堆积。

九寨沟扎如沟的宝镜岩,是石灰岩层顺层崩滑形成的陡峭崖面,滑落的崩塌体在宝镜岩崖下形成一个高约200米的半园锥形山包,上面已生长植被。

九寨沟的自然景观需要“修复”吗?

九寨沟景观的形成演化,是一个自然的地质地理过程,也是一个动态的过程,因此景观也是动态变化的景观。此次地震出现的一些湖泊堤坝决口、瀑布后壁崩塌的现象,也是这种自然变化过程的一部分,平时也有发生,只不过突发大地震时,表现得更强烈一些而已。

例如,诺日朗、珍珠滩、树正等瀑布,它们的前端钙华堆积旺盛,因为河床陡坎转折处,水层变薄,流速加快,有利于水中二氧化碳的逸出,从而促使钙华沉淀。由于瀑布顶端钙华生长较快,钙华体向前突出成悬空状,一旦超过重荷临界点,便会断裂坍塌,这种瀑布的局部后退,笔者称之为“主动式后退”,在诺日朗、珍珠滩等瀑布的崖前,均可见到许多这种钙华崩塌岩块。由于钙华的持续堆积,瀑布位置在总体上仍处于平衡状态。

九寨沟珍珠滩瀑布崖前的钙华崩塌岩块。

又如熊猫海高瀑布,因为其后端的熊猫海下渗作用强烈,湖泊年水位变化大,枯季时瀑布断流,瀑布前端的钙华堆积较弱且易遭风化,而汛期瀑布形成时,又易对钙华产生冲刷侵蚀,导致瀑布后退,笔者称之为“被动式后退”。

以上案例都表明了自然景观的动态变化,它们并不依照人们的主观审美而演变。

 

九寨沟熊猫海低水位时的景象。因水位降低,湖泊后端的沉积沙体出露,遭受上游来水冲刷,使湖水变得混浊。

假如我们把九寨沟的景观看成是一种人造园林景观或城市公园景观,当它遭到损坏时,是可以“修”而“复”的。但如果我们理解到,九寨沟的景观是一种处于动态变化的自然作用过程,那么,它是不可能通过“修”而“复”的。我们欣赏和体验的,也是这种自然的变化过程在某一时段的现象。美与不美,不仅在于对自然美的主观判别,还在于体验这种自然变化过程而获得的感悟与乐趣。严格地讲,对自然景观的自然变化,是不可能去“修复”的。如果要修复,那也是按照人的主观审美,“修复”而成的人造景观而非自然景观。

更需要“修复”的是人类活动对九寨沟的负面影响

相对九寨沟的自然变化,最近几十年来,人类活动对九寨沟及其周边的环境影响,也许更值得我们关注。

首先,包括九寨沟在内的嘉陵江上游之白河流域,上世纪50年代至80年代曾有过大规模的森林砍伐,除了通行条件所限的长海、剑岩以上以及海拔较高、地形较陡峭的区域,九寨沟内的原始森林几乎被砍伐殆尽。幸得一些科学家及林业部门人士的呼吁,九寨沟的禁伐先于1998年全国的天然林禁伐,并被辟为自然保护区、风景名胜区、世界自然遗产、地质公园。但留下了遗憾,沿九寨沟沟谷,现在见到的基本上是次生林,而非原始森林。森林砍伐也导致九寨沟内泥石流灾害加剧,上世纪80年代不得不兴建了一大批泥石流防治工程。

九寨沟长海前端的“老人柏”。以前砍伐森林时,一颗大树倒下劈掉了“老人柏”一侧的枝杈,留存下如此姿态。

九寨沟内的泥石流防治工程。

其次,九寨沟成为著名的风景旅游地之后,过度追求旅游规模与经济效益,未能严格地有效地进行环境容量控制。高峰季节、高峰时段人满为患,出现水质下降,钙华滩、钙华体表面水生植物生长加速等现象。而且为扩充接待容量,在景区内扩宽公路,开挖山体,损毁植被,又导致山体滑坡等灾害加重。近年来,又在计划实施打通经由丹祖沟进入景区的隧道及公路环线。如此,将加重九寨沟的环境负担与灾害隐患。

九寨沟珍珠滩,因水体的营养化程度增加,导致水生植物大量生长,以前金黄色的钙华滩地,已变成绿色。

九寨沟内因扩宽公路、开挖山体、损毁植被,引发滑坡,图为对滑坡进行抢险治理。

此外,在九寨沟外围,兴建了大量旅游设施与建筑,其中有一些并未达到国家的建筑抗震设计规范要求,以致于此次地震,在仪器观测的震中最高烈度仅为6.2度的情况下,出现了多起建筑构件坍塌、崩落而造成人员伤亡。对于本区易发的、并可能因地震、暴雨等而加剧的崩塌、滑坡、泥石流灾害,应进一步改进提升预警与防范系统。

烈度,是地震时地表受到影响和破坏的程度,通常把它分为12度。上图是仪器测定的九寨沟地震烈度,它和实地调查的宏观烈度略有差异,但差异不会太大,以7度烈度的为例,宏观判断的依据主要是“人惊逃,房屋普遍掉土,壁面裂,不好的房屋倾倒”,属“轻破坏”。

但愿此次九寨沟地震,能带给人们再一次反思的机会,我们不能只把九寨沟当成一棵摇钱树,为了九寨沟的自然资源永续合理地利用,为了这一区域的生态屏障功能与可持续发展,应当调整我们的思维方式与行为方式。

(本文作者:范晓,四川省地矿局教授级高级工程师,四川省地震学会理事。自上世纪80年代即在九寨沟-黄龙开展地质地貌与水文地质调查,主持过多项部、省级的九寨沟-黄龙核心景区及外围区域的地质调查与研究项目)

另注:文中所附照片,均为笔者历年考察中所摄。其中,空中鸟瞰的照片拍摄于往返九黄机场的多次航班上。


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