2025年1月7日西藏定日MS6.8地震触发滑坡与砂土液化特征初步研究

徐岳仁 ,  付国超 ,  梁泽毓 ,  胡贵明 ,  周晓成 ,  石峰 ,  姚远

地球科学 ›› 2025, Vol. 50 ›› Issue (05) : 1813 -1829.

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地球科学 ›› 2025, Vol. 50 ›› Issue (05) : 1813 -1829. DOI: 10.3799/dqkx.2025.043

2025年1月7日西藏定日MS6.8地震触发滑坡与砂土液化特征初步研究

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Preliminary Study on the Characteristics of Landslides and Soil Liquefaction Triggered by the Dingri MS6.8 Earthquake on January 7, 2025, Southern Tibetan Plateau

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摘要

现今强震触发次生灾害空间展布的快速遥感制图,对强震致灾机理完整认识有重要意义,青藏高原具有高海拔、人口稀少、野外调查困难等特点,因此,利用震后高分辨率卫星影像开展地震触发滑坡及砂土液化的分布规律研究,具有特别重要的研究意义.为了系统获取2025年1月7日定日MS6.8地震触发的次生灾害的空间展布特征,利用国产卫星的应急成像影像数据,通过震前、震后影像对比的人工目视解译方法,结合野外实地调查,获得如下认识:(1)定日地震触发的同震滑坡2 869处,具有南北两个集中分布区,60%集中海拔为5 000~6 000 m的区域,且以坡面碎屑及局部崩塌为主,土方量较小,远离居民点;(2)定日地震触发的砂土液化点~40万处,集中分布在海拔为4 100~4 300 m的朋曲河的河漫滩及低阶地上,德么错盆地、郭加盆地、定结盆地均有密集分布,部分位于5 200 m的第四纪冰碛物中.此次定日地震触发的同震滑坡以位于高海拔区域 (~5 000 m)的有限的坡面碎屑流为主,可能对应高海拔区域的基岩表层风化层的陡坡度部位的震中地形放大效应,而砂土液化空间分布覆盖定结‒申扎裂谷南段的3个盆地,表明裂谷系的次级断裂的破裂事件可以导致邻近多个盆地内的严重同震液化现象,与各自盆地断裂是否发生破裂无关.

Abstract

The rapid mapping of secondary effects triggered by strong earthquakes is crucial for understanding the disaster-causing mechanisms of mainshock events. The Tibetan Plateau, characterized by its higher altitude, sparse population, and challenging field conditions, presents significant difficulties for on-site investigations. Consequently, it is significant to analyze the distribution of earthquake-induced landslides and soil liquefaction utilizing post-earthquake emergency satellite imagery. We aim to systematically identify the spatial distribution characteristics of secondary hazards triggered by the MS6.8 Dingri earthquake on January 7, 2025. We utilized emergency imaging data from high-resolution Chinese satellite images. We employed manual visual interpretation through a comparative analysis of pre- and post-earthquake imagery supplemented by field investigations. The following results are obtained: (1) The mainshock triggered 2 869 coseismic landslides, with two major concentration zones in the north and south. Approximately 60% of these landslides occurred in high-altitude regions between 5 000-6 000 m, predominantly manifesting as slope debris flows and collapses with limited effect for far away the residents. (2) The mainshock also induced about 400,000 soil liquefaction pits, primarily concentrated in the floodplains and low terraces of the Pengqu River at elevations of 4 100-4 300 m. These liquefaction sites are distributed across the Democuo Basin, Guojia Basin, and Dingjie Basin, with some occurrences in Quaternary tills at elevations reaching 5 200 m. The distribution pattern of coseismic landslides, primarily as slope debris flows in higher-altitude (about 5 000 m) areas, suggests a possible correlation with the topographic amplification effect. Meanwhile, the spatial extent of soil liquefaction, spanning three basins in the southern section of the Dingjie-Shenzha Rift system, indicates that single secondary-fault rupture event within a single basin can significantly impact other adjacent secondary-faulted basins, leading to severe secondary disasters, even the controlled faults without coseismal faulting.

Graphical abstract

关键词

青藏高原 / 定日MS6.8地震 / 砂土液化 / 地震 / 滑坡 / 定结‒申扎裂谷 / 藏南裂谷系.

Key words

Tibetan Plateau / Dingri MS6.8 earthquake / soil liquefaction / earthquakes / landslides / Dingjie⁃Shenzha Rift / southern Tibetan rift systems

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徐岳仁,付国超,梁泽毓,胡贵明,周晓成,石峰,姚远. 2025年1月7日西藏定日MS6.8地震触发滑坡与砂土液化特征初步研究[J]. 地球科学, 2025, 50(05): 1813-1829 DOI:10.3799/dqkx.2025.043

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据中国地震台网中心测定,北京时间2025年1月7日上午9时05分,位于我国青藏高原南部的日喀则市定日县境内发生MS6.8地震,震中位置为87.45°E,28.50°N,震源深度为10 km(https://www.cenc.ac.cn/cenc/dzxx/414508/index.html),USGS确定的矩震级为MW7.1(https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us6000pi9w/executive).震中距珠穆朗玛峰NE方向约80 km,震中距日喀则市和拉萨市SW方向分别为160 km和380 km,震中距尼泊尔首都加德满都NE方向约230 km,距离喜马拉雅山前主前锋逆冲断裂带的直线距离约200 km(图1图2).此次地震发生在藏南裂谷系的定日‒申扎裂谷系的南段的德么错次级断裂上,是一次NNE向拉张环境下的正断型地震事件,由于震中附近的盆岭构造特征、当地居民点主要沿着朋曲河的河谷阶地及山间洪积扇相对集中、传统藏式民居的弱抗震性能、地震发生时绝大多数当地居民位于室内等因素,地震造成当地126人遇难,数百人受伤,主要死亡人数集中在德么错盆地内的措果乡和长所乡的集中居民点,震中区约6万人不同程度受灾,截至1月14日08时,共记录到的余震为3 614次,最大余震为MS5.此次地震除了定日县、定结县、拉孜县震感明显外,邻国尼泊尔、不丹、印度等国亦有明显震感(图1;石峰等,2025;吴佳杰等,2025;Xu et al., 2025;杨婷等, 2025;邹俊杰等,2025).
定日地震发生之后,中国地震局迅速派出的现场工作队按照烈度评定的工作规范,对震中区167个调查点开展各类建筑物的震害调查,根据破坏程度完成地震烈度图编制,地震发生3天后于1月10日向社会公布(https://www.cea.gov.cn/cea/xwzx/fzjzyw/5790712/index.html).根据野外灾评确定的地表破裂为近SN向展布,长度达26 km的地表破裂带,最高烈度为Ⅸ度(9度),面积约411 km2,主要位于德么错盆地内(图3).Ⅷ度(8度)及以上区域也主要集中在定日县境内,Ⅶ度(7度)区则涵盖了定日县东部、拉孜县南部、萨迦县西南部和定结县西北部.此次地震烈度图仅包含中国境内的烈度分布,不包含毗邻的尼泊尔境内的烈度分布情况(图3).USGS网站上发布的烈度快速评估结果显示,处于Ⅶ度以上的区域主要集中在中国境内,且Ⅷ度及以上区域主要集中在德么错盆地,这个评估结果与基于现场建筑物震害调查的烈度图的总体一致(https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us6000pi9w/map),但两者烈度评价均未充分考虑定日地震触发的次生灾害在烈度评定中的影响.
此次定日地震微观震中位于德么错盆地,是高海拔地区的藏南裂谷系断陷盆地内发生的一次强震事件,高原盆地内厚层松散沉积物及河流和湖泊的高地下水位是触发砂土液化的重要水文地质有利条件,那么定日地震触发的砂土液化的空间展布特征具有怎样的空间展布特征?砂土液化是否仅限于德么错盆地内?其对房屋倒塌的致灾机理有什么特点,相邻的其他断陷盆地是否也发育有密集砂土液化?第四纪冰川沉积物中的不同规模的冰川湖泊周边是否也会发育砂土液化?因此,地震发生后开展定日地震的砂土液化空间制图的研究,对认识青藏高原南部裂谷系强震触发次生灾害的总体特征具有的科学意义,同时对裂谷系内历史强震触发次生灾害的时空范围的定量研究具有重要的方法学参考(Chen et al., 2023Lu et al., 2024Liang et al., 2025Zhou and Li, 2025).与此同时,尽管应急评估中未出现极震区内的同震滑坡的相关评价内容,是否此次地震就没有触发同震滑坡?还是高原内部同震滑坡具有在高程分布远离居民点的特征,或者其类型具有与地貌景观相适应的独特特征,定日地震触发滑坡的空间分布特征研究也是了解该强震链生效应的重要技术途径.
本文在野外应急调查的基础上,以2025年1月7日定日地震主震触发的同震滑坡与砂土液化为主要研究对象,通过震前、震后高分辨率卫星影像的对比人工目视解译方法,获得两类次生灾害的空间展布制图结果,进一步分析其成因机理和致灾特点,分析喜马拉雅弧形构造带板块边界断裂上的强震对藏南裂谷系各次级断裂上的地震发生的触发效应.本文研究结果对利用多学科综合技术手段,系统总结强震高原内部现今强震震例特点有重要意义,也为开展区域历史强震震害研究提供案例研究经验.

1 区域构造背景

自新生代早期开始,印度板块持续与欧亚板块发生持续的陆‒陆碰撞作用,形成现今巍巍壮观的青藏高原,号称“世界屋脊”和“第三极”,其中,沿着喜马拉雅碰撞造山带是碰撞作用和板块汇聚的主变形带.目前,这种碰撞作用在欧亚大陆内部形成一系列规模巨大的活动断裂(图1),并对周边地区的地貌格局、环境演化和自然灾害产生重大影响(Molnar and Tapponnier,1975;刘静等,2015; 吴中海等,2016; 张培震等,2022).伴随青藏高原的隆升和扩展形成的不同运动性质的活动断裂,这些活动断裂的持续活动伴随强震的发生,是研究不同尺度造山作用的经典实验场(刘静等,2015).

喜马拉雅逆冲构造带总体走向为NWW至E⁃W向展布,长度可达2 500 km,是青藏高原的南边界,东、西两端分别为东构造结与西构造结.作为 陆‒陆碰撞的主要变形集中带,发育系列的大型逆冲断层,包括主中央逆冲断裂(MCT)、主边界逆冲断裂(MBT)、主前锋逆冲断裂(MFT)等,总体倾向北,但各逆冲断裂的倾角各不同,目前MFT是强震最新活动较为集中的断裂(图1图2)(邓起东等,2014;吴中海等,2016).喜马拉雅逆冲构造带体系形成的同时,青藏高原南部经历广泛的伸展作用,形成各种样式的伸展构造,其中就包括近等间隔展布的走向近S⁃N的裂谷系,自东向西共有八组,分别是错那‒桑日裂谷系(COR)、亚东‒谷露裂谷系(YGR)、定结‒申扎裂谷系(DXR)、贡嘎‒当惹雍错裂谷系(GTR)、聂拉木‒措勤裂谷系(NCR)、仲巴‒塔若错裂谷系(ZTR)、江曲藏布‒改泽裂谷系(JGR)、普兰‒文布当桑裂谷系(BWR)(图1)等,是青藏高原内部现今浅源正断型地震发育集中区域(刘静等,2015;吴中海等,2016;张培震等,2022).

此次定日地震发生在定结‒申扎裂谷系南段的次级德么错断裂上(图2),由于该断裂带距离MFT的直线距离只有180 km,由于MFT边界断裂的强震活动对藏南裂谷系的强震发生具有重要触发作用(Armijo et al., 1986Elliott et al., 2010;刘静等,2015; 吴中海等,2016; Xu et al., 2025),因此,这里先介绍MFT上的强震活动特点.由于近代以来的板块碰撞变形通过沿喜马拉雅逆冲构造带重复发生的强震序列来释放应变能量.有历史记录以来,至少发生8次MW=7.5及以上的大地震,从东向西主要包括:1950年察隅MW~8.4地震、1934年尼泊尔MW8.1地震、1833年加德满都MW~7.6地震、2015年尼泊尔MW7.8地震、1505年尼泊尔MW8.2地震、1803年库马恩MW~7.5地震、1905年坎格拉MW~7.8地震及2005年克什米尔MW7.6地震等(图1).由于喜马拉雅逆冲构造带的第四纪变形主要通过MFT的分段破裂而释放主要能量,受历史记载文献的详略程度差异及巨型逆冲带上开展探槽古地震事件识别的困难性,导致MFT上的大地震复发间隔有多个不同的计算结果,如300~500 a和600~1 300 a不等(刘静等,2015),由于青藏高原内部及周边众多的活动断裂组成一个三维立体的应力加载体系,断裂之间的相互作用具有强相关性.距离定日地震震中附近最主要的板块边界的强震在尼泊尔段已经在过去200年里发生过3次强震,但矩震级均小于MW=8.0,考虑到1505年强震事件距今已经520年,未来尼泊尔地区发生在MFT的强震危险性不容轻视.由于板块边界上的强震破裂会加快其他断裂上的应力加载进程,进而触发或加速邻近断裂上强震的发生(刘静等,2015;盛书中等,2015;万永革等,2015;吴中海等,2016),例如,2015年尼泊尔MW7.8地震发生后不久,即此次定日地震震中区范围内触发MW5.9地震,截至2015年1月7日定日MS6.8(MW=7.1,USGS)地震发生之前,震中区内已发生多次中小地震.因此,除了关注喜马拉雅弧形构造带的强震空区危险性外,也要关注板块边界上的已有强震对藏南裂谷系的强震触发作用及未来强震的潜在应力加载效应.

藏南裂谷系发育的最大强震为亚东‒谷露裂谷系北段的1411年当雄M8.0地震,由于现有历史强震的震级确定主要通过文献资料记载的震中最大烈度,通过经验公式计算得到,因此,具有较大的不确定性,根据现代地震仪器记录到的正断型强震的最大发震震级不超过MW=7.6(Xu et al., 2018;刘静等,2023),因此,1411年的当雄地震的现有给定震级可能明显偏高(胡贵明等,2025).事实上过去120年内藏南裂谷系记录到的强震的矩震级没有超过MW=7.5.由于裂谷系内部的次级正断裂的几何长度有限,存在较多的分段边界,即使较长的单条断裂,从已有的强震破裂尺度来观察,也存在分段破裂的特征,因此,藏南裂谷系的强震危险性研究关注的重点应集中在:(1)板块边界带MFT上的特大强震的破裂产生的静态库仑应力加载对裂谷系内强震发生的触发效应;(2)裂谷系内的盆山放大效应加剧相对集中居民点的人员伤亡及财产损失效应,特别应该关注同震滑坡及砂土液化对建筑物地基失效及破坏的叠加效应.

2 数据与研究方法

此次定日地震宏观震中措果乡的海拔为 4 150 m,微观震中长所乡海拔为4 180 m,Ⅷ度区及以上的区域分布的第四纪冰川堆积物及遗迹的海拔高程超过5 100 m,震中区的高海拔、严重缺氧、道路可达性差等不利条件,使得震后烈度评估及应急科考的工作只能局限在公路可通的盆地内或少量的冰川堆积物区域,要实现对震中区次生灾害的宏观掌握需要借助震后高分辨率卫星影像的系统解译.

本次研究中收集了震前的GF⁃2(空间分辨率为0.8 m,获取时间2024年12月24日,震前15 d)和GF⁃6(空间分辨率为2 m,获取时间2024年12月15日,震前23 d)卫星影像数据覆盖了烈度Ⅶ度区及以上的绝大部分区域,用于对比解译分析;震后的影像数据包括:获取了地震当天获取的GF⁃1C影像(空间分辨率2 m,震后应急成像,获取时间2024年1月7日,主震后3 h后内成像)覆盖了烈度Ⅶ度区及以上的绝大部分区域;1月8日获取了覆盖Ⅷ度及以上的BJ⁃3卫星影像(空间分辨率为0.5 m),为本次解译高烈度区内的液化点的分布细节的主要影像;1月11日获取的GF⁃1影像(空间分辨率2 m)覆盖范围包括了拉孜‒萨迦以南的绝大部分Ⅵ度及以上的区域,包含部分尼泊尔境内影像,主要用于陈塘以北的同震滑坡的解译(图3).此外,还获取了1月10日的GF⁃7卫星影像(空间分辨率为0.65 m)和1月8日的JL⁃1卫星影像(空间分辨率优于1 m).

本文的遥感解译方法为机助人工目视解译方法(He et al.,2021Xu et al., 2022Zhao et al.,2023),通过震前、震后卫星影像的对比分析,在ArcGIS软件中,结合现场实地调查的经验和影像上的滑坡特征,建立解译标志,将同震滑坡的边界范围用多边形文件进行表示,由于本次解译的同震滑坡分布的高程除了中尼边境区域有部分小于4 000 m之外,绝大部分的滑坡体的高程位于5 000 m之上.因此,解译的滑坡主要通过震后多期影像的对比,沿着坡面进行滑坡物源区及堆积区范围的确定,进而圈定各滑坡体的影响范围(图4),由于此次定日地震震中的基岩表层风化破碎厚度平均为10~20 m,在部分较陡的坡面上会发生局部风化碎屑物质的崩落或者溜滑现象,在坡脚发生堆积,多数是在已有的沟谷碎屑坡面发生,而这些多位于高海拔区域.

由于单个液化点喷砂的面积一般多在几m2至数十m2,本次研究将液化现象以喷砂孔为中心,抽象为“液化点”,在ArcGIS软件中通过点文件来进行制图.图5中可以看到,朋曲河谷震中附近的震前、震后影像上,受砂土液化喷砂及水体的影像,在河漫滩和低阶地上堆积了大量的喷出砂体,从而导致在色调一致的河漫滩上出现灰黑色的喷砂物质(图5b~5d),这个与野外实地调查的结果相一致(图6图7).在郭加盆地及定结盆地的震后影像上也发现了宽河床发生液化后河漫滩及低阶地上的影像色调与震中类似的斑点状的纹理变化(图5f,5g),受震后可获取影像覆盖范围及空间分辨率的限制,本文仅对能够解译的震中区的主体范围内发生的次生灾害进行制图和展布特征进行分析.图6为位于第四纪冰川沉积物上的砂土液化野外照片,反映在青藏高原内部的高海拔地区在冬季近地表的低温条件下,受强震动作用下也可以触发砂土液化(图5e).

3 结果

3.1 定日地震触发滑坡特征

本次研究供解译同震滑坡数量2 869处(图8a),集中分布在3个区域,自北向南分别为区域A、区域B、区域C(图9),其中区域A位于震中以北的茶布至古荣一带,为朋曲与雅鲁藏布江分水岭附近的第四纪冰川区域,主要以坡面碎屑流为主,解译滑坡的影响面积并不大,滑坡的坡脚堆积的体积比较小(图4b),区域A的滑坡分布的区域除了有放牧的牦牛经过外,当地的牧民所住的房屋未在滑坡的坡脚,滑坡的后缘高程可达 6 000 m,滑坡的前缘堆积高程超过5 200 m;区域B位于震中附近,这个区域内的解译滑坡面积跟小,数量也较少,主要为小规模的崩塌,仅有定结至定日的公路两侧在震后当天的GF⁃1C影像上看到部分路面有崩塌物堆积在路面未及时清理,这些区域的滑坡对应急救援及房屋倒塌的破坏和影响较小;区域A与区域B对应Ⅷ度区及以上区域,由于同震滑坡分布海拔较高,与建筑物震害调查的盆地内距离较远,因此,在烈度快速评估时未见高海拔区域的同震滑坡作为烈度评价的参数之一.

区域C、区域D连在一起,位于郭加以南至陈塘一带,位于烈度Ⅵ度和Ⅶ度区内,这个区域距离震中40~90 km之外(图9),部分位于尼泊尔境内,滑坡类型与区域A、区域B类似,滑坡类型为坡面碎屑流,部分滑坡的解译面积较大,但滑坡的滑动(崩塌)的土方量较小,其判别依据为坡脚堆积物的范围较为有限.此外,在曲当以西的高海拔冰川区域也分布一定数量的滑坡体(图9中的区域E和区域F),但数量较少.

图9中我们还可以看出,震中以西的部分Ⅷ度区内(曲洛、错昂一带)并未识别出滑坡体,震中以西的烈度Ⅶ度区内(现琼‒差村一带)也未识别出同震滑坡;位于郭加‒尼辖一线以东的区域也未识别出同震滑坡.这些区域未发育同震滑坡,可能与当地的地层岩性的特殊性有关,当然也与距离震中较远有关,但从海拔高程来看,这些区域的海拔高度缺乏典型的第四纪冰川的高海拔区域,是导致滑坡数量较少的一个重要原因.

本次研究解译的同震滑坡数据库与各烈度区之间的关系,可以通过图10的统计图得以充分展示.其中,Ⅸ度区解译滑坡数量仅有184处,占总数的6.4%,这可能与Ⅸ度主要集中在德么错盆地(图3),缺乏滑坡发生的临空面;Ⅷ度区与Ⅶ度区内的滑坡数量相当,各占解译总数的25%;值得注意的是烈度Ⅵ度区内的滑坡数量达974处,占总数的33.9%,主要与距离震中以南40 km的中尼边境区的大量同震滑坡体发育有关;此外,在尼泊尔境内也识别出256处滑坡体,说明此次地震滑坡仍然在S⁃N向的广泛范围内触发滑坡(图10a,图10c),滑坡在Ⅷ度区内具有较高的分布密度(0.83个/km2),而在Ⅸ度区与Ⅶ度区的密集均较小(图10d).从滑坡数据库的面积区间来看(图10b),面积小于1万m2的滑坡数量922处,占总数的32.15%,小于2万m2的滑坡增加到总数的50.84%,大于10万m2的滑坡数量只有211处,占总数的不到8%,前已述及,从遥感影像来看,绝大多数解译滑坡的面积并不能简单对应具有“狭义滑坡”的厚层特征,仅可理解为发生崩塌或坡面碎屑物的“物源区”、“流通区”与“堆积区”的面积之和,为滑坡的影响范围,而不是发生滑动的区域.本次解译的滑坡最大面积为57.4万m2,最小面积仅有108 m2,平均面积为3.5万m2.

3.2 定日地震触发砂土液化制图

本次解译得到的地震液化点总数为406 529处(图11).这些砂土液化点具有典型的集中分布的特点,主要沿着朋曲河谷及其主要支流在震中附近的区域发育,密集区从郭加向西侧的朋曲开始密集发育,在白堆附近开始至错昂的朋曲河段发育有数量最多,最为密集的砂土液化点;白堆至尼辖的河段也发育有数量较多的液化点,部分液化点发育在河谷低阶地的沙丘的背风一侧,在震后当天的GF⁃1C影像上最为显著,这些液化点显然是此次定日地震主震触发形成.在定结县城所在的叶如藏布河的宽阔河谷也发育了数量较多的砂土液化点,一直延伸至琼孜一带,其中帕定以东的解译液化点均位于Ⅵ度区内(图11).叶如藏布河以北的基隆藏布、曲强藏布的河床也发育有一定的解译液化点,与前者不同的是,这些河段的河谷面较窄,因此液化点的数量也就相对较少.在德么错盆地的德么错湖及长所乡附近也发育有大量的砂土液化点.此外,本次地震触发的液化点在尺麦至现琼的部分河段也有少量分布;位于茶布以南、古荣以北的笨卓普布上游也发育预定数量的砂土液化点.

定日地震触发砂土液化点的核密度较高的主要集中在两个区域(图12a):(1)位于震中措果乡至郭加乡一带的朋曲河谷,核密度超过1 000个/km2(区域B),其中,区域A对应长所乡的居民点集中分布区,而措果乡附近的村庄周边也分布有砂土液化点,更为集中的朋曲宽谷面上的液化点并未产生显著的灾害;(2)位于定结至萨尔为发育在叶如藏布宽阔河面上的大量液化点,部分河段密度也超过了1 000个/km2(区域D),特别需要指出的这些区域位于Ⅵ⁃Ⅶ度的区域内,且距离震中超过40 km.此外,其他河段也有少量液化点,但核密度值均较少(区域F);位于古荣以北的冰川沉积物中分布有海拔5 200 m的部分液化点,但核密度值很小(区域G).USGS给出的液化概率估计快速评估结果(图12b)表明,本文给出的解译结果在震中40 km范围内与之有很好的一致性.

定日地震触发的砂土液化与各烈度区的关系统计与同震滑坡的特征有显著不同,Ⅸ度区落入的砂土液化点221 314处,占总数的54.4%,Ⅷ度区内的砂土液化点39 974处,占总数的9.83%,Ⅶ度区的液化数量达到90 079处,占总数的22.15%,Ⅵ度区内发育有55 142处砂土液化点,占总数的13.56%(图13a~13b).由此可见,此次定日地震触发的液化点主要集中在德么错盆地的河谷及湖滨,Ⅷ度区出露的砂土液化点较少与该区域内覆盖的河谷段较窄,且措昂村以西的朋曲河段震后影像上未见液化发育有关.震中附近朋曲及德么错湖集中液化区的面积为164 km2.而Ⅶ度与Ⅵ度区内具有较多的液化点主要与叶如藏布河内发育的大量液化点(~7.9万处液化点)有关,定结附近发生集中液化点的河段的面积约 146 km2.定日地震触发的密集液化的区域约400 km2.

综上所述,此次定日地震触发的砂土液化点主要分布在德么错盆地,相邻的郭加盆地内的朋曲河段、定结盆地的叶如藏布宽河的宽河谷段也都在此次强烈地震中发生普遍液化,这说明发生在藏南裂谷系内的次级断裂上的强震事件,其形成的强地面震动条件在邻近的构造盆地内会触发类似强度的砂土液化现象,特别是本次液化集中的区域属于定结古湖的沉积范围,表明相似的水文地质条件(饱水可液化砂层)和震中区的强烈地面震中是导致液化分布集中的共同控制因素.

4 讨论

4.1 解译结果的完整性及不确定性分析

本次研究使用的震后影像数据覆盖了定日地震高烈度区的绝大部分(图3),但并未覆盖中国境内的Ⅵ度区的全部区域,特别是位于雅鲁藏布江流域的拉孜一带的部分Ⅶ度区.因此,本次研究解译得到砂土液化数据库反映了震中区的次生灾害的总体分布特征,但并不能覆盖由定日主震触发的所有次生灾害,特别是震后影像未覆盖的区域.由于朋曲河自措昂以上的上游河段未在影像上识别出密集液化点,由此可以推测措昂以西的朋曲河上游河谷内出现密集砂土液化的概率较少,这也从震后应急调查的初步结果来看比较一致(石峰等,2025).但是,在叶如藏布河的琼孜以东的上游地区,仍然具有较宽的宽谷面及支流出山口的大型洪积扇地貌,此外还发育有措姆折林湖区,尽管这些区域距离定日地震主震震中距离超过70 km,但不能排除这些区域内发生局部同震砂土液化的可能性(图2图11).此外,位于拉孜附近的雅鲁藏布江河谷及部分高原湖泊(例如,昂仁错)的滨湖区域是否会发生同震液化现象(图12),仍需要后期获得更完整的震后的影像数据,进一步完善现有的液化数据库.

本次解译得到的同震滑坡的数量与砂土液化点相比明显偏少,且具有与高海拔地形地貌相匹配的特点,由于自陈塘附近开始,喜马拉雅山脉的高程出现快速的降低,从现有的解译的同震滑坡部分滑坡发育在4 000 m以下的区域,因此,可以合理推断,位于中尼边境地带的山脊的高陡边坡位置上可能还会发生一定规模的同震滑坡,但是,根据震中附近解译的同震滑坡的类型特点,这些滑坡可能也具有类似的特征,即影响(解译)面积可能较大,而实际发生的坡面碎屑流的体积较小,多沿着原有的坡面碎屑堆积的路径局部发生.因此,受本文获取的震后影像数据的覆盖范围的局限和不完整,后续仍然需要获取震后覆盖更完整的影像数据,以更新本文的已有同震滑坡数据库.

综上所述,本次研究给出的两类地震次生灾害数据库是一个反映震中区灾害主要分布特征的待完善更新的滑坡和液化数据库,但是,就我们目前影像覆盖的情况来推测,后期更新的数量和分布范围将不会有大的变化.因此,可以认为,本次分析的次生灾害数据库可以总体代表此次地震灾害的空间展布特征.

4.2 藏南裂谷系强震触发次生灾害的特点

此次定日地震触发的同震滑坡具有两个显著特点:(1)地震滑坡的出露位置集中在海拔5 000 m以上的更高海拔区域(图14a),由于震后烈度评定主要集中在海拔4 200 m的德么错盆地内,因此烈度调查点的评估内容中并未涵盖,同时也说明本次主震触发的滑坡并未对建筑物和人员伤亡产生明显影响;(2)滑坡的类型为沿着高陡的第四纪冰川侵蚀的坡面发生坡面碎屑流,解译的各个滑坡的多边形范围仅表示滑坡的“影响范围”,其坡脚堆积的碎屑物质规模较小,崩塌的土方量较小是本次触发的同震滑坡的一个显著特点,这个与处于降雨和侵蚀能力较强的四川汶川大地震触发的密集滑坡体有显著差别,与2015年尼泊尔强震触发的滑坡也有较大差别,其最主要的特征是震中区位于喜马拉雅计划山脉北坡(Zhao et al., 2023),气候干燥,高原内部的地表作用以自然风化及冰川作用为主,是导致定日地震滑坡集中在更高海拔区域的一个主要原因.此外,定日地震触发的滑坡在震中区以南40 km的高海拔区域也识别出数量较多的滑坡体(图9),这可能对应的是此次强烈地面震动在高海拔的区域上具有坡面放大效应所致.

此次定日地震触发的砂土液化具有的空间分布特征包括:(1)定日地震主震发生在德么错断裂(石峰等,2025;邹俊杰等,2025),德么错盆地内虽然集中了约60%的砂土液化点(图12图13),但相邻的郭加盆地及定结盆地内的宽河谷面上也发生了数万处的密集液化点,即位于定结‒申扎裂谷系南段的一条次级断裂的强震活动可以触发相邻盆地内的砂土液化的广泛分布,依据建筑物破坏给出的烈度图表明,位于Ⅵ度及Ⅶ度区内仍然具有高密度的液化点分布,表明烈度图的局部完善需要地震次生灾害的空间展布制图结果;(2)定日地震液化点的发育的海拔高程较为集中,仅局限在海拔4 100~4 300 m的高程范围,这里的液化点数量占到总数的90%以上(图14b),主要沿着德么错湖岸及朋曲河的干流及各支流的河漫滩及低阶地上,建筑在这些区域内的居民点的地基可能在地震中遭受砂土液化的破坏作用,其主要证据是在措果乡和长所乡的各自然村的附近农田内,也发育有数量众多的砂土液化点(图5);(3)此次地震在古荣至茶布段的地表破裂带的西侧(图6)发育有数百处砂土液化(图5e),这个区域的海拔高程已超过5 200 m(石峰等,2025),这也是目前发现的高原内部海拔最高的砂土液化集中分布点,地震发生在冬季,近地表的气温较低,地表出现冻土层,但不影响位于地表以下的第四纪冰碛物上具有饱水的砂层物质的液化并喷出至地表.

此次定日地震发生的震级大、盆地放大效应导致的地面震动非常强烈(距离震中67 km的强震台记录达到0.4 g(李宗超等,2025),定日地震触发砂土液化绝大部分分布在河谷中,但是部分液化点对穿越河谷的道路、桥梁、构筑物的地基产生一定的破坏作用,对于位于低阶地或山前洪积扇前缘的居民点,不能排除液化作用对建筑物地基失效的破坏作用,而出露在河谷内的密集砂土液化对依赖畜牧业的当地藏民来说,液化密集区内的草地受喷砂的影响,会减少当地的天然草场的优质牧草的供给量,构成地震损失的一部分.

4.3 板块边界强震对裂谷强震的触发作用及意义

喜马拉雅主逆冲断裂上的强震事件对青藏高原内部强震之间存在一定的呼应关系,在过去的100年里,青藏高原内部经历3次强震活动丛集高潮,其中最新一次自1995年开始,包括巴颜喀拉块体边界及内部的一系列强震事件,例如,2008年汶川MW7.9级大地震,目前丛集期还未结束(邓起东等,2014),在各丛集期内均在喜马拉雅主逆冲断裂带上均有对应的强震事件.例如,2015年尼泊尔MW7.8级地震就是对应最新一次丛集.尤其需要注意的是发生在尼泊尔附近的过去100年来的多次强震事件对藏南裂谷系内的正断层强震事件发生时间的提前(刘静等,2015;Liu⁃Zeng et al., 2020;胡贵明等,2025).

2015年4月25日尼泊尔MW7.8级地震余震带位于1934年MW~8.1级地震和1505年MW~8.2级地震之间的地震空区内,而2015年尼泊尔大地震在震后不久触发了此次定日地震震中区的正断型小震群,其中最大一次为2015年4月25日当天的定日县MW5.9级(万永革等,2015)(震中87.3°E,28.4°N,距本地地震震中距SW方向小于20 km,发震断裂为卡达正断裂,属于定结‒申扎裂谷系的一条分支断裂),根据板块边界上的强震事件对藏南裂谷系的各地堑的边界断裂上的库仑应力普遍为增加E⁃W向的拉张(万永革等,2015),从而有学者当年就认为未来数年内在藏南触发更大震级的可能性不能排除(刘静等,2015),不幸言中,本次1月7日定日MS6.8(MW=7.1,USGS)级地震发生距定日MW5.9级地震发生时间不足10年!无独有偶,1934年1月15日的尼泊尔地震发生后,位于定结‒申扎裂谷系的北段于1934的12月15日曾发生申扎北MS7级强震,这表明,印度板块和欧亚板块的碰撞汇聚是中国大陆西部构造变形的主要动力来源,发生在板块边界上的强震活动会带来青藏高原内部活动断裂上的应力状态的改变,从而触发青藏高原内部强震的发生,从而出现前文提到的呼应关系.

藏南裂谷系毗邻喜马拉雅主逆冲断裂带,尤其是各裂谷系的南段,靠近MFT的直线距离约 200 km,更直接受板块边界断裂上的强震的库仑应力加载及触发作用,会增加断裂带的现今危险程度,对定结‒申扎裂谷系总体而言,1934年在其北段发生申扎北强震,在南段的各次级断裂上未来仍有发生正断型强震的可能性.其主要证据有:2015年至2025年定日系列震群的中小地震的密集区对应次级的德么错断裂(图2),即这一时间段内的主要触发地震的对应次级德么错断裂,野外调查和遥感解译表明,此次定日地震未在郭加断裂和定结断裂上发现有同震地表破裂,仅在后者盆地内发现与水文地质条件有关的密集砂土液化现象,因此,2015年尼泊尔地震对定结‒申扎裂谷系南段的郭加断裂及定结断裂的库仑应力加载加剧了这两条断裂的强震紧迫性,考虑到这两条断裂的几何尺度要比德么错断裂更长,未来强震的危险性及破裂尺度可能更高,对应的震级也可能更大.根据本文对裂谷系强震触发次生灾害的空间展布规律来看,虽然同震滑坡的分布位置可能在居民点较少的更高海拔的区域,但河谷及高原湖泊周缘的密集砂土液化具有不受单条断裂控制的群发性“呼应”特征,因此,未来裂谷系内发生强震触发的次生灾害可能对发生液化的居民点的地基失效产生显著影响,加剧房屋倒塌的可能性,这是现在定日地震灾后重建及判断裂谷系其他所围限的居民点建筑抗震加固时必须要考虑地震的抗砂土液化能力提升问题.

与定结‒申扎裂谷系南段类似,发生在板块边界上的强震时间的库仑应力加载在藏南裂谷系内部次级正断裂上具有普遍的正向加载,因此,这些不同的次级正断层上未来发生类似此次定日地震的危险性也不能排除.由于喜马拉雅主逆冲断裂带上在尼泊尔附近存在1500年大地震之后的500年的离逝时间(刘静等,2015),无论特征地震的规模到底有多大,尽管过去100年内已经发生多次强烈地震,这个区域仍有应力加载的足够能量积累,为未来主逆冲断裂上的强震破裂提供能量来源,而这些强震事件的进一步发生会加剧藏南裂谷系的未来强震危险性.尽管正断裂上发生的震级受正断裂几何尺度的限制,但考虑次生灾害发生的频繁性,在传统高原藏式民居的弱抗震性能及几乎无地基抗砂土液化的处理流程,未来藏南裂谷系内发生的中强地震导致的人员伤亡与财产损失仍是令人担忧,因此,当地政府及居民应从此次定日地震的警示中吸取教训,提供抗震能力,切实取得减灾实效.

5 结论

本文根据震后国产高分辨率卫星影像的详细遥感制图,对2025年1月7日定日MS6.8级地震触发的同震滑坡和砂土液化点进行详细制图研究,建立了用于共享的解译数据库,基于其空间展布特征分析,我们可以如下初步认识:

(1)此次定日地震触发的同震滑坡~2 800处,主要集中在人类居民点较远的海拔5 000 m以上的第四纪冰川地貌上,且同震滑坡的类型为坡面碎屑流,影响面积较小、滑坡的土方量较小,是青藏高原内部强震触发的典型同震滑坡类型,由于同震滑坡海拔较高,远离生命线及现有居民点,未对人员伤亡和财产损失产生明显影响.

(2)此次定日地震触发的砂土液化点40.6万处,主要集中在朋曲河谷,跨越了德么错盆地、郭加盆地和定结盆地,是一次由定结‒申扎裂谷系南段的次级断裂‒德么错断裂作为发震构造,但触发的砂土液化可以在邻近的断陷盆地内密集发生,在海拔5 200 m的第四纪冰碛物上也触发了一定数量的砂土液化,是砂土液化能发生的最高海拔典型震例之一.

(3)我国青藏高原内部的高海拔、含氧量低、交通不变的野外调查困难的区域,利用震后应急成像的高分辨率卫星影像数据的系统解译,可以快速获取包括地表破裂、地震次生灾害的较为完整的空间展布信息,可为较完整了解地震灾害链及造成灾害损失的机理提供基础资料支撑.

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基金资助

中国地震局地震预测研究所基本科研业务专项重点项目(CEAIEF20240302)

中国地震局地震预测研究所基本科研业务专项重点项目(CEAIEF20250101)

国家自然科学基金项目(42072248)

国家自然科学基金项目(42202212)

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