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实践出真知—桂林理工大学地球科学学院地质工程教研室2021年暑期玛多地震考察纪实

时间:[2021-08-17]  来源:

2021年5月22日2时04分,青海省果洛州玛多县(北纬34.59度,东经98.34度)发生了7.4级大地震,地震导致了地表破裂、砂土液化、喷水冒砂、崩塌滑坡等等地质灾害。桂林理工大学地球科学学院地质工程教研室陈立春教授认为这是一次实时实地观察地震地表破裂特征及次生灾害效应、开展地震对工程可能影响研究的大好机会,一放暑假,2021年7月15日,陈教授即带领地质工程教研室几名老师及研究生本科生共计12人前往青海玛多开展地震科学考察。

陈立春教授是我们地质工程专业前年从中国地震局引进的专家、博导。陈教授主要致力于活动构造及其在地震预测与工程建设中的应用研究,多年来长期在青藏高原开展研究,既有国家纵向研究课题,也有象西气东输、川藏铁路等重大工程建设地震安评与城市活断层探测等横向研究课题,理论与实践经验都非常丰富。陈教授的到来,极大地拓展了我们地质工程专业的研究方向,丰富了我们的专业知识结构。

考察组在成都租了三辆车,为了沿途尽可能多地观察不同活动断裂地震地质现象,陈老师选择路线是成都—汶川—茂县—阿坝—玛沁——玛多—玉树—甘孜—道孚—炉霍—康定—成都,历时15天,沿2008年汶川8级、2021年玛多7.4级、2010年玉树7.1级、1973年炉霍7.9级等地震的地表破裂形迹,绕着青藏高原地震活动最强烈最频繁的巴颜喀拉地块区域转了一圈,对活动断裂、地震类型、地震地表破裂特征、地震变形影响范围、地震地质灾害等等有了最直观的认识,唯有感叹:书上得来终觉浅,绝知此事要躬行!实践出真知!

我们从成都出发,先是沿龙门山断裂带,陈老师带领大家考察了白鹿镇白鹿中学地震遗址。2008年汶川地震发生时,断层从两栋教学楼中间逆冲引起约两米多高的位错,而前后两栋教学楼中无一人伤亡,说明只要不在断裂带上,离开断裂带一定距离,满足抗震设计要求的建筑物就不会倒塌。

之后,一路向北,来到北川旧县城地震遗址。由于地震引发山体滑坡,北川旧县城多处被整体掩埋,状况惨不忍睹,残存的房子或倒塌、或破损、或歪斜,揭示着地震的残酷。未达到抗震设计标准的房子、坍塌、崩塌、滑坡等重大地震次生灾害对建筑物的掩埋与破坏是地震对生命最大的威胁。

一路来到玛多,5月22日才发生的玛多Ms7.4级地震是我们这次考察的重点。此次地震发生在玛多-甘德断裂带上。刚刚发生不久的地震,各种地表破裂、砂土液化、喷水冒砂等等痕迹还清晰可见。随着时间推移、风霜雨雪等的作用,这些地质现象很快就可能难以辨认甚至消失,所以,观察这些地质现象越早越好。

下图是我们沿着玛多地震地表破裂带的一些主要考察点。

这次地震在海拔4200~4600m 的高原面上形成了一系列由张裂隙、张剪裂隙、剪切裂隙、挤压鼓包和裂陷等多类型破裂组合而成的复杂同震地表破裂带,全长约160km。破裂带不完全连续,各段破裂走向及阶区特征也不完全一致,我们在这里花了一周时间,每天早出晚归,追着破裂带跑。很多地方也没有路,这里要感谢我们的司机师傅们对这一带地震情况的熟悉及跋山涉水开车的高超技术。

玛多地震表现为左旋走滑破裂性质。陈老师教大家如何在野外判断破裂性质,如何在旷野中寻找可以测量同震位错的参照物,比如跨破裂的电线杆、车辙、冲沟等等,并带着大家进行观察测量。为了更宏观、更大范围观察地表破裂特征及其影响范围,我们对所追踪的破裂区域进行了无人机拍摄。学生们每天晚上均要对拍摄图片进行处理分析。陈老师检查后,不足的地方第二天要进行补拍,确保资料的细致完整。好几个研究生及本科生未来的研究方向将是与这次地震有关的内容,陈老师说,你们要就你们这次所看所思所想拟定自己的研究方向,吓得同学们一点不敢马虎。

在野马滩破裂附近,这次地震破坏非常严重的野马滩高速大桥,呈现出多米诺骨牌似的坍塌。我们沿着野马滩破裂带一直追索,并没有发现地面断裂直接穿经了大桥。这座2017年才建成通车的大桥倒塌的原因是什么呢?桥梁倒塌后第一时间,中国地震局力学研究所、同济大学、青海地震局等就进行了联合调查,初步判断为地震烈度突破了原有抗震设计参数所致,可见建筑物抗震设计等级及参数的确定对建筑物抗震是多么重要。这对我们地质工程专业勘察工作参数的取值是一个警示,必须细致科学,考虑周全。

看着这座桥,我们在这里讨论了很久:最先的原因是地震断裂位错拉裂引起,还是地基基础破坏引起,或者桥梁结构破坏引起呢?这是个值得研究的问题。

野马滩大桥双向多米诺似倒塌

考察了玛多地震各破裂段的走向、破裂特征、破裂宽度、位错大小,段与段之间的阶区宽度、阶区内部裂缝的走向、性质等等,大家不断感慨:真实的地震及地表破裂在大地的表现,细节丰富多变,只有看过了地震才会对地震及地震地质现象有更深刻的理解。奇怪的是,看得越多,问题越多,迷惑越多:这些断裂在地表断断续续的原因是什么呢?深部断层相连吗?能量是如何传递的呢?阶区变化幅度和什么因素有关呢?断裂变形影响范围内的工程如何进行抗震设防呢?等等等等,这也许就是地质的乐趣,如此多的问题让你沉迷,对于地球,我们还有无数的未知,还有无数的课题等着我们以及我们的学生们去探索去研究。

玛多地震考察结束后,我们往玉树方向走,花两天时间考察了2010年发生的玉树7.1级地震地表破裂。玉树地震破裂切过山体、切过河沟,绵延数十公里, 很是气势磅礴。山上有别人在断裂带上开挖的古地震探槽,揭露出至少有过两次地震。陈老师给我们讲解如何选择探槽位置,如何开挖探槽才能获取更多的信息。在沿着断裂带追索的时候,正好遇到一处山上灌溉水池施工,位置正好开挖在断裂带上,这么好的立体开挖剖面,得来全不费功夫,陈老师教大家如何辨认地震断裂上的多期沉积物,如何在断裂带上沉积的地层中寻找碳屑、通过碳屑测年限定古地震发生的时间。幸运的是,我们找到了一些碳屑。

从玉树出来,我们沿着甘孜—玉树—鲜水河断裂,走甘孜、炉霍、道孚,至康定。一路鲜花遍野、风光无限,却是我国大陆历史地震最频繁的区域,沿途断层槽谷、断层陡坎、断层位错等地震遗迹极为发育,并顺途参观了1973年7.9级炉霍大地震后在鲜水河边修的纪念碑亭。我们于2021年7月15日从桂林出发,带着满满的收获于2021年7月29日回到了桂林。

地质科学是一门实践性很强的科学,实践出真知,这次的地震破裂实地考察无论对教学还是对拓展科研思路都是极大的帮助,感谢这次考察之旅。

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