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翠华山山崩地貌奇观的成因分析
时间: 2013/9/15     浏览次数:3613     来源:欢迎访问翠华山官方网站
西北大学学报(自然科学版)2007年12月,第37卷 第6期

翠华山山崩地貌奇观的成因分析
 
李昭淑1,丁 冰2,王 涛3
 
(1.西北大学城市与资源学系,陕西西安 710069;2.陕西省地矿局,陕西西安 710068; 3.西安市
城市建设开发总公司,陕西西安 710074)

 
摘要:目的 进一步研究翠华山山崩地貌的形态特征、成因、发育过程,以及地质公园的建没。方法应用地质地貌学工作方法,野外实地考察,参阅相关资料,从区域地质构造、岩性、地貌、风化和地震作用力诸因素,结合航片分析,对地震山崩进行较全面的科学研究。结果 翠华山地震之前,山坡受结构面控制,形成了潜在不稳定的岩体,受强大地震力的作用,以滑崩的方式运动,形成崩塌壁、崩积物和堰塞湖等地貌,特别是地表崩积物的岩块,在滑崩过程中,受反弹力影响,形成千姿百态的山崩裂石,是罕见的山崩地貌奇观现象。结论 翠华山山崩地貌的形成是多种因素综合作用的结果,主要与地震强度,以及与地质地貌等环境因素有关。
词:翠华山;地震;山崩;崩塌壁;崩积物;堰塞湖;旅游
中图分类号:P931  文献标识码:A  文章编号:1000-274X(2007)06-0912-05
The analysis of collapsed scenery of Cuihua Mountains
LIZhao-shu1,DING Bin2,WANG Tao3
(1.Department of Urban and Resource Sciences, Northwest University, Xi’an  710069, China;
2. Shaanxi Province Geology Mineral Bureau, Xi’an 710068,China; 3. Xi’an City Construction
and Exploitation Co. Xi’an 710074,China)
 
Abstract: Aim To study the characteristics of Cuihua Mountain landslides geography, its growth process and tour geology park construction. Methods Use the method of applied geology and geography, open investigates on the spot reading related data, from structure, rock, geography, morals and custom in the district and earthquake function and various factors, together with aviation films analysis and more overall scientific research on the earthquake landslide. Results The function of earthquake and the characteristics of Cuihua Mountain formed the rare, geo-graphical spectacular sight. Conclusion Cuihua Mountains landslidesing the formation of geography is result that various factor cooperates, eventually earthquake intensity and geology geography environment factor relevant
Key words: CuihuaMountains; Shaanx;i earthquake; landslide; land slip wall dammed lake

 
1 翠华山的山崩地貌
    翠华山位于西安市南郊约30 km,秦岭山脉北坡,太乙河流域内,主峰海拔141616m,按其海拔高度应属于中山地貌。
翠华山以地震山崩地貌闻名于世,而对地震发生的时间,一般依据历史记载,推测约是公元前780年(周幽王二年),幽王二年,西周三川皆震,是岁也,三川竭,岐山崩。但是,翠华山地震山崩的确切时间,尚无具体详实资料。
翠华山是在强震作用下发生山崩,形成了新生地貌,有高大的悬崖---崩塌壁,规模巨大的山崩堆积体---石海,堰塞湖---水湫池。
    翠华山地震山体岩崩素有“山崩地貌奇观”的美称,奇在千姿百态的山崩裂石,每块裂石上都留有地震力作用的烙印,形态特殊,成因复杂,风景优美,保存完整。
山崩地质旅游资源由于奇特而美观,2001年3月6日,翠华山成为经国土资源部首批的11个国家地质公园之一,并被誉为世界地质公园。
2 翠华山山崩地貌奇观的成因分析
    山崩是在陡峻斜坡上,不稳定的岩体、土体、碎屑岩层,主要在重力作用下,突然发生急剧的倾倒、崩落等现象,在坡脚处形成了倒石堆或岩屑堆的现象,称为崩塌(岩崩),规模巨大的崩塌称为山崩。山崩地貌是由内外营力相互作用形成的,在其发育过程中,因形成综合因素差异,既具有山体岩崩一般规律性,又有其特殊性[1],从而构成了翠华山山崩地貌的奇观。依据现场考察,太乙河上游山区山崩主要分布在翠华山、燕儿窝沟、甘湫池和大平(见图1)。
2.1 地质构造
    翠华山属北秦岭加里东褶皱带,北坡有东西向延伸的深大断裂,断层面倾向北,倾角60°~80°,是秦岭山地与渭河盆地分界断层。翠华山潜在不稳定岩体位于太乙河西岸的谷坡,南北长约600m,东西宽约200~300 m。受构造运动影响,发育有多组方向的断裂和节理,把岩体分割得很破碎,从而削弱了岩体内部联结。不稳定岩体西侧发育有北北东陡直破裂面,成为破碎岩体与完整岩体的分界面。底部发育有向东倾斜的结构面(岩体的破裂面),这个面
倾向和坡面一致,故近似南北破裂面和向东倾斜的结构面,把谷坡分割成为潜在不稳定的崩塌岩体(见图2)。

 
2.2 岩性
    翠华山地区出露的岩层,按地质时代和分布范围可分为两大类:一是中元古界宽坪群沉积变质岩系(Pt2Kn),主要岩石有石英片岩,黑云母斜长片麻岩,纳长阳起片岩和大理岩等;二是印支期二长花岗岩侵入体(nr15)[2, 3],岩性主要为二长花岗岩,并具不同程度的混合岩化作用。前者多分布在山前及二长花岗岩体周围,呈东西带状分布在翠华山地区。花岗岩的岩性质地坚硬,受构造运动影响,断裂和节理发育,呈大小不等的块状构造,在坡面岩石破碎集中地段,成为潜在不稳定的岩体。
2.3 地貌
    翠华山受上升构造运动影响,不断隆升,太乙河急剧下切,形成了“ V”字形峡谷,当地人称为峪(太乙峪)。河谷相对高度大,谷坡陡峻,稳定性较差。潜在崩塌体受河流侧蚀与下切,切开结构面,嵌入基岩,破坏了潜在不稳定岩体原有的应力均衡,增强了向河谷的剪切应力及引张应力,即减弱了抗滑阻力,加大了下滑力,为岩崩创造了条件。
2.4 风化作用
    翠华山风化作用较强,有物理风化、化学风化和生物风化。潜在不稳定的岩体,受日温差、年温差、冻融及流水作用影响,使岩体进一步破碎,特别是潜在不稳定岩体与母岩间的陡直破裂面不断扩大贯通。结构面充填物(风化物和黄土等)发生泥化与软化,使其抗剪强度降低。其中,特别是降水时,水能够溶解裂隙之间可溶性的胶结物,增加单位体积的重量,加大重力作用。地下水沿结构面运动,能使其磨擦系数减小,阻力降低,有利于岩崩的形成。
2.5 地震是形成翠华山山体岩崩的动力
    地震引发了潜在不稳定岩体的晃动,在地震力反复冲击震动下,进一步破坏了不稳定岩体,发生变形位移以至滑崩。潜在不稳定岩体沿着陡直破裂面与结构面快速崩落滑动,形成200多m高的崩塌壁,堆积约115亿m3的崩积物。部分崩积物填堵太乙河谷,形成堰塞湖大坝,部分崩积物顺结构堆积在崩塌壁前,形成山崩石海地貌(见图3,图4)。
地震烈度是表明地震时,引起地面动摇的程度。依据翠华山地震的山崩遗迹,估算烈度约为10~11灾震范围,释放能量约大于1020尔格,相当7级以上地震[4]
    从以上形成翠华山地震山崩原因分析,不难看出,山崩有两个发育形成时期,即潜在崩塌体孕育时期和地震激发新生地貌形成时期。孕育时期经过漫长的地质时间,激发时期时间短暂,仅在瞬间就能够完成山体岩崩全过程,形成新生的山崩地貌景观。翠华山山崩和燕儿窝、甘湫池、盘道崩塌和大坪的崩塌,虽然都是由同一次地震作用产生,但是,它们具有不同的形成环境、过程和堆积地貌形态。
3 翠华山山体岩崩运动的机理
    通常,崩塌体受地震力脱离开母岩时,运动的方式多种多样,其基本运动方式有自由落体、跳跃、滚动和滑动4种。翠华山山体岩崩运动以滑崩为主。潜在崩塌体在孕育发展过程中,受岩性、构造、地貌、风化等诸因控制,当受到强大地震力作用时,潜在崩塌体顺着结构面,在重力作用下以向河谷方向快速滑崩。崩塌体在崩塌壁前整体沉陷,形成约20m宽的陷落带,堆积有坠落岩块。
    潜在崩塌体向河谷运动的过程中,受河谷地形制约,大约分为两个整体运动:一是十八盘堵河的岩崩体,因河谷狭窄,崩积物水平运动距离较小,大部分物质填充在河谷里,形成200 m高坝堆积;二是环湖西岸山崩堆积体,河谷较宽,沿倾向河谷结构面滑崩,潜在崩塌体各部位因滑移速度不同,形成不规则次一级滑崩阶梯状或台块状地形。由于崩塌体沿着倾钭结构面作近似弧形运动,故滑崩阶地面或台块面多倾向崩塌壁,并有多级破裂面,这些现象都是滑崩体运动遣留的证据。

 

    潜在崩塌体受断裂与节理影响,岩体破碎,当受到强大地震力作用,顺着结构面运动时,由于崩塌体内各岩石块体运动的差异性,造成块体之间相互碰撞、挤压和撞击,使岩块进一步破碎,故崩积物块石大小混杂,没有分选,棱角明显,孔隙大,基本无细颗粒物质填充。因堆积块石大小不一,往往受较大完整块石支撑或巨大块石震裂,形成许多大小不一的岩崩洞穴。山体在岩崩运动过程中,地表面的岩块受地形高差影响,势能很大,快速向下冲击力较大,因下垫地面起伏不平,受反弹力作用,地表面岩块震动发生弹性破裂,有的顺节理面破裂,有的犹如刀劈断裂,有的发生震动破裂,形成各种形态的山崩裂石,随处可见,岩面震动裂缝交错如画,构成了山崩地貌奇异的景观。
4 翠华山山崩裂石地貌的旅游景观
    翠华山旅游区,是由崩塌壁、堰塞湖和崩积物石海组合成的山崩地貌景观。
4.1 崩塌壁
    崩塌壁是潜在崩塌体和母岩间的分界面,也是潜在崩塌体向下崩陷位移后的陡崖,光滑岩面有滑动擦痕。崩塌壁陡直,坡度70°~80°,相对高差约200~300 m,它是崩塌体受地震力作用后,垂直陷落的距离。崩塌壁悬崖屹立在石海之上,非常壮观。
4.2 堰塞湖
    潜在崩塌体受地震力的作用,在十八盘沿着结构面大量崩积物填入太乙河谷,形成200 m高的堆石坝,太乙河瞬时间被崩积物大坝截流,积水形成堰塞湖,称为水湫池(天池)。湖水深7~11 m,库容约300@104m3。水湫池底的崩积物,孔隙大,水流为暗流形式,在坝前再成为明流。由于泥沙淤积填充裂隙,以及人工采取乳化沥清防渗,蓄水量增多,暗流流量减小。水湫池周围苍山环抱,花岗岩峰峦挺拔,湖水微波荡漾,成为高山上的一颗明珠。
4.3崩塌体
    翠华山地震山体岩崩,使潜在崩塌体沿着倾向河谷的结构面,以滑崩方式运动,形成奇特的山崩裂石,具有很高的科学观赏价值,成为山崩旅游资源。现仅就几种常见特殊山崩裂石地貌介绍如下。
    4.3. 1 振动裂隙与坍塌崩 塌岩体受地震力作用过程中,岩块受振动发生破碎,形成裂隙,或顺裂隙坍塌(见图5-①)。
    1)崩塌石峰。崩塌阶地或台块地形是在滑崩过程中,受接近弧形结构面控制,阶地前缘隆起,破碎的岩块形成了高大的崩塌石峰。
    2)残留的风化山峰。崩塌体在滑移过程中,局部山头陷落时,尚能保存其完整性,原来风化的石骨土呈现在山崩石海中。
    4.3.2 风洞山崩大裂石 崩塌体中有一块巨大二长花岗岩块,长75m,宽30m,高10m。地震时,以高速陷落,受反弹力作用,底部地面起伏不平,受力不均,沿节理面破裂错位,顶部搭靠,形成底宽1~3 m的洞穴。受狭管效应,春夏洞里凉风嗖嗖,称为风洞(见图5-②)。
    4.3. 3 坠落裂石 崩塌体中的块石,有的在陷落过程中,受力超过岩石固结强度而破裂,犹如刀劈分裂成两半,形成坠落裂石(见图5-③)。
4.3. 4 扭断裂石 岩块随着崩塌体向下运动时,受到地震强烈不均匀振动,顶部破裂的岩块发生扭转,但未脱离母岩(见图5-④)。
    4.3. 5 平移裂石 崩塌体中较大块石,受地震力作用后,发生破裂,并发生水平位移(见图5-⑤)。
    4.3. 6 锯齿状裂石 崩塌体的块石,受强大地震力的震动,沿着两组垂直方向节理面破裂,形成锯齿状裂石(见图5-⑥)。
    4.3. 7 振动裂石 崩塌体里完整岩块,受地震力下墩发生破裂,而未断裂为两块(见图5-⑦)。
    4.3. 8 崩塌洞穴 潜在不稳定的岩体受地震力之后,顺着结构面滑崩,由于岩体破碎,块石大小不一,在运动过程中,相互支撑,挤压和填塞,形成许多神奇莫测的洞穴(见图5-⑧)。由于岩块导热性差,在洞里能保持低温,以冰洞最典型。每年冬季时,冷空气因密度较大而下沉,排走了洞里的温暧空气,使气温下降,将洞里岩块裂隙中渗漏的水冻结成冰。翌年春夏时,地面气温上升,而温暖的气流较轻,不易进入洞内,因此,洞里能够较长时间保持低温,使冬季结冰迟迟不化。

 



5 结 语
    翠华山山崩的产生,不仅和地震的强度有关,而且受震区的地质、地貌等环境因素影响。因此,可以认为,地震崩塌是多种因素综合作用的结果。山体岩崩是突发性灾害,分布广泛,危害甚为严重。陕西省关中地区是地震较活跃的地区,历史上曾发生过3次较大的地震岩崩,即太乙河山崩(约发生在公元前785年),半截山岩崩(公元1072年),华县8级地震(公元1556年)。但是,翠华山地震岩崩地貌发育非常奇特罕见,故有“中国山崩奇观”、“山崩地质地貌博物馆”美称。翠华山的山崩地貌遗迹,尤其是山崩裂石景观,成为宝贵的旅游资源,不仅是中国著名的山崩地质公园,也将会是世界山崩地质公园。因此,翠华山岩崩地貌成因的研究,无论是在防震、科普和旅游观光等等方面,都有着非常的重要意义。
参考文献:
[1] 胡厚田.崩塌与落石[M].北京:中国铁道出版社,1989.
[2] 吴成基,彭永祥.西安翠华山山崩地质遗迹及资源评价[J].山地学报, 2001, 19(4): 359-362.
[3] 郭力宇,吴成基,甘枝茂.陕西翠华山山崩及其环境效应[J].山地学报, 2001, 19(4): 355-358.
[4] 南京大学水文地质工程地质教研室.工程地质学[M].北京:地质出版社, 1982.
[5] 杨广虎.旅游景区管理与实践[M].北京:中国社会出版社, 2005.
[6] 李昭淑.西安市自然灾害的成因与防治[J].西北大学学报:自然科学版, 1991, 21(3): 107-113.

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