浅淡郑州市地质灾害分布特征与形成条件

简介： 21世纪初期我国地震活动趋势仍处于活跃期，极易诱发各类地质灾害，本文在郑州市地质灾害调查的基础上，结合其地质环境背景及人类工程活动，综合分析了地质灾害的分布特征与形成条件，为郑州市地质灾害防治及规划提供了依据。
关键字：地质灾害、分布特征、形成条件

　　郑州市位于河南省中部，地理座标：东径112°40′—114°12′，北纬34°16′—34°58′，面积7446.2km2，总的地势为西高东低，呈阶梯状下降。境内90%以上属淮河流域，其余为黄河流域。郑州市位于暖温带半湿润季风气候区，多年平均气温14.3℃，极端最高气温43.0℃，极端最低气温-17.9℃。多年平均降水量为638.6mm，年内季节分配失调，降雨多集中在7、8、9三个月，约占全年降雨量的60—70%。郑州市矿产资源丰富，矿山开发已成为本地区重要的经济活动，矿山的开采，在推动地方经济发展的同时，也随之带来严重的地质灾害问题。

1地质灾害分布特征
　　郑州市主要地质灾害有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂缝，地质灾害发育类型具有显著的多样性特征。这种“多样性”与该地区特定的地形地貌、岩性、构造条件以及人类工程—经济活动等因素有着极为密切的关系。

1.1崩塌发育的分布特征
　　郑州市崩塌发育分布规律十分明显。具体特征有三：

　　1、西部、西南部基岩山区主干断裂和紧密褶皱带附近的脆性地层或软硬相间的复杂岩系地区。如嵩山南麓、北麓及箕山北麓地区，崩塌灾害频繁严重。

　　2、中部、中西部人类采石、采矿强烈活动地区和公路、铁路、库渠等骨干工程地带。如1999年8月，巩义市米河镇魏寨村采石场崩塌。1999年7月5日，登封第二水泥厂崩塌。1961年3月6日，新密市大槐刘嘴“五八”渠崖头崩塌等。

　　3、北部、中东部黄土丘陵、斜地地区。如1992年邙山区黄河桥村崩塌。2003年10月荥阳乔楼镇聂楼村崩塌等。在调查发现的26处崩塌中，绝大部分分布于上述三个地带。

　　1.2滑坡的分布特征
　　区内滑坡的分布规律亦很明显，主要分布在下述两个地区：

　　一是西部、西南部中低山区地形陡峻、风化强烈的斜坡地带；

　　二是北部、中东部黄土丘陵和黄土覆盖丘陵地区。前者岩质滑坡、土质滑坡兼有，如登封少林寺塔林滑坡，唐庄乡花峪村滑坡，巩义夹津口镇铁生沟滑坡、涉村镇罗泉村滑坡、浅井村滑坡等；后者主要为土质滑坡，如邙山区古荥镇黄河桥村滑坡，二七区候寨乡西胡垌滑坡、新郑千户寨乡风后岭村滑坡，新密白寨镇杨树岗村滑坡等。

　　1.3泥石流发育的分布特征
　　泥石流发育分布除时间上集中于每年的6—9月份降雨季节、尤其是年内第一次连续降雨过程中的暴雨阶段外，空间上分布特征亦很突出。

　　①西部、西南部中低山区发育较频

　　调查结果表明，区内有近半泥石流发生于西部、西南部中低山区，如登封城关镇玄天庙村泥石流、玉皇沟村泥石流、大仙沟村泥石流、清泥宫泥石流、贺瑶村泥石流等。

　　②北部、中东部黄土丘陵和黄土覆盖丘陵地区亦有分布

　　该地区泥石流泥质成份较多，一般多呈泥流形式出现，如荥阳崔庙镇卢庄泥石流、贾峪镇石碑沟泥石流、新郑大槐树村泥石流、郭老庄村泥石流等。

　　③大、中型矿山尾矿库区

　　主要是铝土矿、煤矿开采形成的尾矿弃料，由于存放不当而造成的。如上街铝厂尾矿库泥石流。此类泥石流，目前区内发生不多，但存在潜在隐患，亦应引起重视。

　　1.4塌陷及其塌陷式地裂缝的分布特征
　　据调查，区内共有大、小地面塌陷77处，主要位于登封、新密和巩义市境内。地面塌陷及其塌陷地裂缝的空间分布规律和规模，主要受地下采空区位置、地形地貌及地层岩性所控制。其分布特征主要有二：一是均沿二迭系煤系地层及铝土矿层的走向分布，塌陷区的长轴方向也与煤系地层及铝土矿层的走向平行，并随着走向的变化而变化；二是地面塌陷一般分布在地势低洼的山间沟谷、平原和盆地地带。因这些地带“深厚比”（可采层埋深与采厚之比）较小，地面变形破坏在相同情况下则较为严重。

　　1.5地裂缝的分布特征
　　调查结果表明，区地裂缝（指非采矿塌陷引起的地裂缝，下同），均分布于北部、中东部黄土丘陵、斜地地区。如1981年6月21日，荥阳东二十里铺茹砦村地裂缝，走向NEE，长300m，宽0.5m，可见深0.7m；荥阳城关镇大王村地裂缝，一条长420m，宽0.5m，深1.2m；另一条长300m，宽2m，可见深8m，走向亦为NEE向。如此还有不少，如荥阳刘河镇刘河村地裂缝，崔庙镇崔庙村地裂缝，王村镇司村地裂缝，中原区须水镇须水村地裂缝，二七区候寨乡三李村地裂缝等。地裂缝产出的地形地貌部位以黄土冲洪积斜平原和黄土丘陵正负地形过渡处居多，延伸方向也多与负地形沟壑走向近于一致。时间上，地裂缝的产生多发生在雨季。

2、地质灾害形成条件与诱发因素分析

　　 2.1崩塌形成条件与诱发因素

　　 2.1.1形成条件

　　（1）地形地貌

　　从区内26处崩塌发育分布的地貌部位来看，崩塌形成的地貌条件归纳起来有三：

　　一是较陡的地形坡度，且坡面形态凸凹不平；

　　二是较高的坡体，位能差较大；

　　三是具有一定的临空抛出空间。调查区西部、西南部基岩山区，侵蚀切割强烈，坡陡谷深，相对高差达数百米；北部、中东部黄土丘陵、斜地地区沟壑密布，切深壁陡，呈近直立状，相对高差数十米至百余米，它们均为崩塌的形成提供了有利的地貌条件。

　　（2）地层岩性与岩体结构

　　分析区内崩塌产生的岩性、结构条件发现，地层岩性与岩体结构状况对崩塌形成、分布具有十分明显的控制作用。

　　①西部、西南部基岩山区，块状、厚层状坚硬花岗岩、石英砂岩、碳酸盐岩等脆性岩体（层），常形成陡峻的边坡，且构造节理和卸荷裂隙发育，是形成崩塌的“优势”地层岩性，极易产生崩塌。

　　②软、硬岩性相间地层，如石炭、二迭系等中厚层砂岩与页岩、泥岩互层，是造成本区软基座型崩塌的主要原因。

　　③北部、中东部黄土丘陵、斜地地区，黄土、黄土状土垂直节理发育，常呈数米、数十米高的直立边坡，且具大孔隙及湿陷性等特性，亦易造成崩塌。

　　（3）地质构造

　　从地质构造角度分析，区内崩塌大都发生在：与区域性骨干断裂带走向平行的陡峭斜坡带；几组断裂交汇的峡谷处，以及与斜坡走向平行的紧密褶皱轴的两翼地带。

　　这些地带构造作用使得岩层强烈变形，岩体的完整性、稳定性遭到严重破坏，整体刚度降低，各种断裂面、节理面、裂隙面发育，造成岩层破碎，使其解体卸荷形成崩塌，如登封唐庄乡塔水磨村崩塌，大金店顾家河村崩塌，巩义大峪沟镇钟岭村崩塌，西村镇坞罗村不稳定斜坡体等。

　　2.1.2诱发因素
　　（1）气象因素

　　气象因素主要表现在气温和降雨作用两个方面。前者促进崩塌的孕育，后者激发崩塌的产生。

　　调查区地处季风气候区，气温随季节及昼夜变化幅度较大，导致区内岩石物理风化速度加剧，促进了崩塌的孕育形成。

　　大气降雨的激发作用表现在，降雨将岩体裂隙充盈，产生静、动水压，并使裂隙中充填物软化或淘空，以致崩塌体与母体之间抗拉强度及抗剪强度发生降低，从而诱发崩塌。对于黄土类崩塌，降水还同时增加了土体自重，且形成的沟谷迳流，又常使坡脚蚀空软化，导致崩塌。

　　调查结果表明，区内崩塌的产生大多出现在雨季，尤其是暴雨季节，其根源也就在此。

　　（2）人类活动因素

　　区内人类活动主要为采石、采矿、修路架桥、挖渠建库等。这些活动，从不同途径使得自然坡度变陡、坡体临空面增大。加之活动过程中，经常使用爆破作业方式，导致边坡岩土体中各种结构面的力学强度发生降低，甚至改变整个边坡的稳定性，从而诱发崩塌。

　　2.2滑坡形成条件与诱发因素

　　2.2.1形成条件

　　（1）地形地貌

　　滑坡形成的地形地貌条件主要有地形坡度、坡面形态、临空面、斜坡结构类型及其组合状况等，它们构成区内滑坡形成的基础条件之一。调查区西部、西南部山区地带，构造运动强烈，沟谷侵蚀切割深度大，地形陡峻，是滑坡孕育、产生的有利地貌部位；北部黄土丘陵地区，沟壑发育，谷深坡陡，坡脚临空宽旷，特别是在久雨或暴雨季节，坡脚被水浸润或淘蚀，更易于滑坡的发生和发展。

　　（2）地层岩性

　　地层岩性是滑坡形成的物质基础。区内地层岩性出露齐全，且岩性组合复杂。不同的地层岩性及不同的岩性组合关系，对滑坡的孕育、发生、发展影响各不相同，产生滑坡的形式、规模、频率亦不相同。

　　西部、西南部山区岩质滑坡，多发生在软硬岩性互层组合环境下，如第三系砂砾岩与泥岩互层部位；石炭系、二迭系砂岩、泥岩、页岩互层部位；石炭系石灰岩、页岩、泥岩与煤系地层互层部位以及登封群片岩、片麻岩等变质程度较深的部位。这些部位一个显著的特点是，在降水和其它外营力作用下，软质岩遇水软化，导致强度降低，演变成为滑动带，而硬质岩则充当成为滑动体，从而发生滑移。