程谦恭团队王玉峰等揭示青藏高原关键地带不同类型高速远程滑坡之堆积结构与运动机理

 

青藏高原是全球海拔最高、厚度最大、形成时代最年青的高原；被国际地学界称之为“全球环境变化的起搏器”；高原的隆升过程及其环境与灾害效应一直是国际地学研究的热点，是地质灾害领域新理论、新认识和新发现的重要源区和竞争领域。

近20年来，在青藏高原造山带地质演化与环境灾害变化日益成为全球地球科学科研的前沿和热点的背景下，青藏高原藏南谷地晚新生代SN向裂谷和帕米尔高原系列走滑-拉张断裂带的形成机制等成为关注焦点，研究区巨型高速远程滑坡作为最新断裂和地震活动的指示器，不仅在揭示青藏高原内部不同类型（正断层、逆断层、平移断层）大型活动断裂运动规律上有一定指示意义，而且对于强震作用下巨型高速远程滑坡的几何学、运动学和动力学机制的研究也提供了丰富的地质证据，是青藏高原地质灾害研究的重大科学问题。

近十年来，西南交通大学程谦恭科研团队在国家自然科学基金重点项目（41530639）、国际（地区）合作与交流项目（41761144080）、面上项目（41172260 ；41372292 ；41877226；41877237）以及国家重点研发计划重点专项项目（2017YFC1501000）的资助下，先后9次穿越青藏高原，开展了详细的青藏高原腹地典型高速远程滑坡实例的详细工程地质调查，对青藏高原高速远程滑坡的发育形成特征、沉积学堆积特征及运动学机理，进行了深入的研究。近期，基于野外详细地质调查、无人机遥感成像、激光三维扫描等多种研究手段，分别详细诠释了青藏高原SN向裂谷带正断层驱动的尼续村巨型高速远程滑坡（图1a）和帕米尔高原公格尔山拉张系断裂驱动的塔合曼巨型高速远程滑坡（图1b）的沉积学特征和运动学机制，揭示了不同工程地质环境下不同运动路径物质组成情况下的高速远程滑坡的动力学机理。研究表明：（1）尼续村滑坡和塔合曼滑坡均沿着区域性活动断裂分布，为正断层活动下触发的高速远程滑坡事件。（2）受运动路径上不同堆积物控制，两大滑坡堆积体在剖面上和表面上呈现出不同的堆积地貌特征：尼续村滑坡堆积体表面自后向前依次可见大型堆积平台、横向脊、X型共轭脊、雁裂状堆积脊、堆积丘等的分布，剖面上揭露出一系列典型的拼贴构造、内部Z型剪切带、剪切块石定向排列等堆积结构；塔合曼滑坡堆积体表面自后向前则主体为大型堆积平台、纵向侧缘脊、环状横向脊和叠瓦状堆积巨石的分布，在剖面上则主体可见粗颗粒的定向排列及下伏层颗粒剪裂现象的广泛分布。（3）在两大滑坡堆积体的剖面上，均可见反粒序堆积结构的分布，指示着滑体内部自上而下逐渐增强的差异性剪切运动特征，自上而下可划分为：硬壳层（carapace facies）、主体层（body facies）和基底层（basal facies）；在硬壳层中，随着运动路径的增加，两大滑坡均表现出明显的差异性碎屑化现象，碎屑化程度主体呈现出先增强后减弱的分布规律（图2）。（4）尼续村滑坡堆积体表面和剖面所揭露出的一系列沉积学特征指示着该滑坡体运动过程中应以低扰动性快速剪切运动为主（图3）；不同于尼续村滑坡，塔合曼滑坡堆积体表面和剖面上所揭露出的一系列沉积学特征则指示着滑体在低扰动的快速推移式运动过程中受阻快速停积的强剪切运动过程（图4）。基于上述地质证据的厘定和分析，研究团队提出：青藏高原高速远程滑坡在强震作用下自源区快速失稳后，整体表现出一种快速的推移式碎屑化运动过程，但受下伏运动路径上堆积体物质组成的不同，滑体在后续的运动过程中会表现出明显不同的差异性运动，有的以快速扩离式稳定流运动状态为主（即尼续村滑坡），有的则呈现出快速停积的稳定流运动模式（即塔合曼滑坡）。

这些研究成果，为构建川藏铁路沿线高位隐蔽性潜在高速远程滑坡的最大运动速度、最远运动距离、最大堆积范围等关键运动参数的计算方法，提出危险性预测与风险评估的技术，提供了科学依据和理论支撑。

最新研究成果，近期分别发表在Geomorphology（作者：王玉峰，程谦恭，史安文，袁运强，邱煜珩，殷邦民）和Landslides（作者：王玉峰，程谦恭，袁运强，王洁，邱煜珩，殷邦民，史安文，郭振威）期刊。Landslides是国际工程地质和地质灾害领域顶级著名期刊，为中国科学院期刊分区工程地质类I区期刊，地学大类II区期刊；Geomorphology是国际地貌学领域顶级期刊，为中国科学院期刊分区地学大类II区期刊。

   

图1 基于无人机遥感影像的尼续村高速远程滑坡(a)和塔合曼高速远程滑坡(b)灰度图

 

   (a) 尼续村高速远程滑坡                    (b) 塔合曼高速远程滑坡

图2 两大滑坡硬壳层中滑体碎屑化程度随运动路径增加的演化规律

图3 尼续村滑坡运动学机制示意图

 

图4 塔合曼滑坡运动学机制示意图

论文详细信息：

 

YF Wang, QG Cheng, YQ Yuan, J Wang, YH Qiu, BM Yin, AW Shi, ZW Guo. Emplacement mechanisms of the Tagarma rock avalanche on the Pamir-western Himalayan syntaxis of the TibetaPlateau,China.Landslides, 2019, https://doi.org/10.1007/s10346-019-01298-1

 

YF Wang, QG Cheng, AW Shi, YQ Yuan, YH Qiu, BM Yin. Characteristics and transport mechanism of the Nyixoi Chongco rock avalanche on the Tibetan Plateau, China. Geomorphology, 2019, 343: 92–105, DOI: 10.1016/j.geomorph.2019.07.002

 

论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s10346-019-01298-1

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0169555X19302818