杨晴雯;裴向军;崔圣华;杨峥
【摘 要】智勇大冲关2009以汶川地震触发最大滑坡-大光包滑坡为例,基于现场工程地质调查、槽探、平硐,室内SEM电镜、岩石薄片技术手段,分析地震大型滑坡滑带岩体结构特征及地质原型.结果表明,大光包滑坡滑带岩体一方面遭受了严重构造碎裂,表现为:充填胶结裂隙发育,岩体呈紧密镶嵌的角砾结构和基底式胶结结构,厚度上呈现分带特征;另一方面还发育大量新裂隙,表现为:新鲜裂隙平顺、无充填,具有张性特征,延伸长度短、间距小,优势发育在几乎水平和垂直两方向.通过对显微裂隙分期配套和里德尔裂隙解译,揭示大光包滑坡滑带地质原型为层间构造错动带,地震中大光包滑坡在该带内发生了剪切破坏.
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2018(018)030
【总页数】疫8页(P22-29)
【关键词】大光包滑坡;滑带;微观;层间错动带;地质原型
【作 者】杨晴雯;裴向军;崔圣华;杨峥
【作者单位】成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都610059;成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都610059;成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都610059;西昌学院土木与水利工程学院,西昌615000
【正文语种】中 文
【中图分类】P642.22
2008年汶川地震触发了大量地质灾害[1, 2]，其中滑坡灾害达数万余处[3]，大型滑坡(滑坡面积>0.5 km2)百余处，造成了严重经济损伤和人员伤亡。汶川地震后，国内外掀起了地震滑坡研究热潮，在地震滑坡基本特征、主要类型、发育分布规律方面取得了大量成果[4]，尤其是一些大型滑坡已成为研究热点，包括安县大光包滑坡、清平文家沟滑坡、青川东河口滑坡，从而提出了滑坡启动和运动机理，例如：汶川地震逆冲断层的突然错动可能是大型滑坡骤然启动成因[5]、滑带液化或气垫效应可能是大型滑坡远程运动成因[6—8]。
对于地震大型滑坡，滑带是滑坡形成的关键带，其滑前地质构造、地层岩性和岩体结构等特征，以及地震过程岩体结构演化特征均决定了滑坡的启动和运动。汶川地震发生于龙门山构造带，构造历史使得区内地层遭受强烈变动，一些大型滑坡山体或多或少具有地质构造背景，厘清地震大型滑坡滑带岩体结构及地质原型对地震大型滑坡机制研究有着重要意义。
大光包滑坡是汶川地震触发的最大规律滑坡，也是世界百年罕见的巨型滑坡，一直受到国内外广泛持续研究[8—15]。在持续9年研究中，研究者逐渐认识到大光包滑坡滑带强度骤降是滑坡骤然启动成因，同时滑坡启动受到先期地质构造作用的显著影响[14，15]。本文采用现场调查、勘探和室内测试手段，基于大量现场照片和室内微观照片，以大光包滑坡为实例，分析地震大型滑坡滑带岩体结构及地质背景。
1 大光包滑坡概述
研究区位于映秀-北川断裂带中段，该区域自古生代以来沉积海相地层，随着龙门山逆冲推覆构造带的形成而转为陆相沉积，在喜山运动中，新近系以前的地层发生逆冲、推覆、滑脱、走滑变动，滑坡区域发育的高川推覆体、大水闸推覆体、金花推覆体、太平推覆体都
lkj是这一时期的产物(图1)。大光包滑坡位于大水闸推覆体上，与汶川发震断裂(映秀-北川断裂)水平直线距离仅约4.5 km，且紧临四道沟断裂、仰天窝断层和大梁子断层[16]。
滑坡区地层出露由老到新为震旦系灯影组，泥盆系磷矿层(Ds)、泥盆系沙窝子组(Ds)、石炭系总长沟组(Ds)、二叠系梁山组(Pl)、二叠系阳新组(Py)、二叠系吴家坪组(Pw)、三叠系飞仙关组(Tf)(图2)，三叠系以前岩性以碳酸盐岩为主，以后以陆向沉积的砂岩为主。
图1 大光包滑坡区域构造示意图Fig.1 Regional structure sketch of Daguangbao landslide
图2 大光包滑坡区地层格架Fig.2 Stratigraphic frame in landslide area of Daguangbao
南京网络问政图3 大光包滑坡地质平面图Fig.3 Geological pan of the Daguangbao landslide
汶川地震中大光包滑坡溃滑而下，滑坡最大长度4.6 km、最大宽度3.7 km(图3)，规模约1.2×109 m3，改变了区内～7.2 km2的地形地貌，滑源区出露断壁边界长达6.03 km，滑坡断壁最大坡度达75°、最大高度达650 m(暴露出从震旦系到三叠系罕见地层断面)，堆积最大厚度达550 m(成为世界最大滑坡高坝之一)。
大光包滑坡是2008年汶川地震触发的最大滑坡，也是世界上罕见的大型滑坡，滑坡后滑缘区留下了巨大的滑坡凹槽和高陡的后缘断壁，可分为主后缘断壁、次后缘断壁、北侧断壁和南侧边界。主后缘断壁最大垂直高差达650 m，断面较为平整、平均产状(走向/倾向/倾角)N15°E/SE/55°～75°；次后缘断壁表面“粗糙”，平均产状N38°E/NE/25°～75°。北侧断壁高100～400 m，平均产状N61°E/SE/50°～70°。
大光包滑坡最引人注目的是滑坡南侧暴露的长1.8 km、面积为0.3 km2滑带倾斜光面，产状350°～2°，平均倾角33°，垂直高差逾300 m。滑坡后8年间，滑带被雨水冲刷、逐渐形成深达3 m沟槽(图4)。
图4 大光包滑坡滑带碎裂岩体Fig.4 Fractured rock mass of the Daguangbao sliding zone
2 滑带岩体结构特征
2.1 宏观结构特征
大光包滑坡滑带岩体惊人的被侵蚀速度反映了其特殊的岩体结构和地质背景，为深入研究，首先在光面上开挖了12个探槽，高程分布在1 880～1 229 m，开挖深度为1.3～3 m。
结果表明，滑带岩体属于震旦系白云岩，与普通白云岩截然不同的是该岩体极为碎裂，首先发育大量长短不一的方解石脉体，较大脉体间距从十几到数十厘米，延伸超过数米，其间发育中间距1～10 cm、延伸长度<1 m的中小型脉体；其次，岩体完整性极差，呈紧密镶嵌的角砾结构和基底式胶结结构；最后，碎裂岩体平均厚度达3 m，发育在完整白云岩基岩之上，呈现分带特征。
图5 典型探槽及岩体Fig.5 Typical trench and rock mass
图6 滑带岩体颗分布特征Fig.6 Grain size distribution curve of sliding zone rock mass
图5为典型探槽，紧临滑面有厚约20 cm的粉化带，该段内小于0.1 mm颗粒占比达37%～83%，为滑坡运动碾压带；其下部由上而下可分为两段，即S4段[图5(b)， 20～150 cm]和S3段[图5(c)， 150～260 cm]，S4段由紧密镶嵌的角砾组成，呈棱角状，角砾间充填基质(<0.075 mm)，粗颗粒(>10 cm)含量达15%～73%(图6)，最大粒径达20 cm；在米或毫米级尺度均可见大量方解石脉发育，切断角砾形成网状结构；而S3粒径主要集中在0.25～5 mm之间；其下厚约20 cm的糜棱质带(S2)[图5(d)]，结构为基底式胶结，具有少量大颗粒骨架支撑，胶结物以钙质为主，胶结物局部呈凝块状，小于0.1 cm小角砾占39%～71%，
粗颗粒透镜体和方解石脉大量发育，随着与基岩距离的减小颗粒粒径减小。基岩为不能开挖的灯影组白云岩，基岩与上部碎裂岩带接触面并非统一平面，呈起伏状，局部发育夹杂角砾、约5 cm厚的泥化夹层(S1)[图5(d)]；从岩性来看，泥化夹层内的角砾来源于上部S2。
舞弊三角理论除上述先期碎裂外，滑带岩体发育大量新鲜碎裂，这些新鲜裂隙平顺、无充填，同时裂隙具有张性特征，张开度0.5～1.5 mm，但延伸长度较小、间距小、数量多，方向上表现为水平张裂隙0°±20°和垂直张裂隙90°±20°，如图5(e)和图7所示。从裂隙扩展类型来看，即有沿原有胶结的构造裂隙开裂，也有在岩石块体内新生裂隙。裂隙数量统计结果表明，裂隙平均发育密度约为150～350条/m2。
图7 岩体新生裂纹Fig.7 Fresh crack of rock mass
2.2 微观结构特征
SEM电镜能够达到数千至万倍的放大尺度，岩石薄片技术可达到十到百倍的放大尺度，将它们与宏观分析相结合，就形成了宏观-次微观-微观的纵向观察体系，形成对地质现象的
乙炔站设计规范
纵向与横向的综合认知。为此，在探槽内取滑带岩样，室内进行SEM扫描电镜和岩石薄片试验。
在SEM电镜观察可以得出，滑带岩体微观下可见泥晶藻白云石基质和亮晶白云石胶结物[图8(a)]，基质晶体呈2～5 μm的棱面体，松散堆积，胶结物晶体相对粗大[图8(b)]，大小50～100 μm[图8(c)]，岩体原生孔隙较少，未发生大面积溶蚀。
图8 原岩结构分析Fig.8 Lithology and structure analysis
偏光显微镜下，可见藻白云岩的藻团块和基质[图8(d)]，可见藻纹层白云岩[图8(e)]、局部发育凝块白云岩[图8(f)]和葡萄状白云岩。前者微晶和亮晶白云石互层，藻凝块白云岩由先期藻凝块和后期亮晶方解石组成，葡萄状白云岩致密的泥晶层和亮晶白云石层交替组成。另外偏光显微镜下，可见滑带岩体颗粒塑性变形[图8(g)]，密集裂纹将岩体切割成大小不等的角砾，还可见书斜构造[图8(h)]、构造缝合线[图8(i)]，表明曾经遭受构造压应力[17]。
综上，对滑带岩体建造和改造显微[18]分析表明，岩体先后经历了压实、胶结，抬升溶蚀、热液填充，构造破裂、角砾化，淡水淋滤、热液填充等过程[19,20]。
在SEM扫描电镜下同样观察到滑带岩体发育有大量新生碎裂。首先，观察这些新生碎裂断口特征，可将之分为拉张碎裂、冲击碎裂和振动碎裂断口三类。拉张断口特征如图9(a)所示，体现强震动力张拉破裂作用，与宏观拉张裂纹一致。冲压破裂断口如图9(b)～图9(e)所示，晶体与晶体间发生扭错变形，甚至是晶体发生冲击下的塑性变形、压扁和弯折，是强震下厚重滑体向下振冲形成的压剪作用所致。振动破裂断口[图9(f)]反映了滑带遭受强震动力作用，滑带岩石晶体产生大量疲劳纹。
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