引用本文
徐岳仁, 张伟恒, 李文巧, 何宏林, 田勤俭. 1556年华县地震同震黄土滑坡密集区的发现及意义[J]. 地震地质, 2018,40(4): 721-737.
XU Yue-ren, ZHANG Wei-heng, LI Wen-qiao, HE Hong-lin, TIAN Qin-jian. DISTRIBUTION CHARACTERISTICS OF THE AD 1556 HUAXIAN EARTHQUAKE TRIGGERED DISASTERS AND ITS IMPLICATIONS[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2018,40(4): 721-737.  
DOI:10.3969/j.issn.0253-4967.2018.04.001
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1556年华县地震同震黄土滑坡密集区的发现及意义
徐岳仁1,2, 张伟恒1, 李文巧1,*, 何宏林3, 田勤俭1
1中国地震局地震预测研究所, 地震预测重点实验室, 北京 100036
2英国杜伦大学地球科学系, 英国杜伦 DL1 3LE
3中国地震局地质研究所, 活动构造与火山重点实验室, 北京 100029
*通讯作者: 李文巧, 博士, 助理研究员, E-mail: 88167354@qq.com。

〔作者简介〕 徐岳仁, 男, 1981年生, 副研究员, 2013年于中国地震局地质研究所获构造地质学博士学位, 现主要从事活动构造、 古地震及历史强震次生灾害研究, 电话: 010-88015659, E-mail: 39021865@qq.com。

收稿日期: 2017-11-01
基金项目: 国家自然科学基金(41502204)、 中国地震局地震预测研究所基本科研业务专项(2017IES0101, 2015IES0101、 2016IES0401)、 科技部国际科技合作项目(2015DFR21100)和国家留学基金委(201604190021)共同资助
摘要

完整了解历史特大地震的震害, 不仅可以有效评估已给出震级的可靠性, 也是完善地震危险性评价的重要依据。1556年华县 M8.5特大地震造成超过83万人死亡, 是全球有记录以来死亡人数最为严重的一次, 但是长期以来对该次地震震害的了解多局限于断裂带沿线及盆地内部。文中利用Google Earth高分辨率卫星影像, 首次较完整地获得同震滑坡密集区2个, 分别位于华山山前断裂带的东、 西两端, 解译滑坡数分别是 2 049个和 1 515个, 滑坡体积之和为2.85~6.40km3, 与2008年汶川 MW7.9地震诱发的滑坡体积量相当。这些滑坡是导致渭南、 临潼、 蓝田(西端)和灵宝(东端)等地非盆地内居民死亡的重要原因。 文中结果为深入理解渭河盆地以南1556年华县地震同震次生灾害分布特征和烈度等震线的修订提供参考。

关键词: 1556年华县地震; 华山山前断裂; 地震次生灾害; 黄土滑坡
中图分类号:P315.2 文献标志码:A 文章编号:0253-4967(2018)04-0721-17
DISTRIBUTION CHARACTERISTICS OF THE AD 1556 HUAXIAN EARTHQUAKE TRIGGERED DISASTERS AND ITS IMPLICATIONS
XU Yue-ren1,2, ZHANG Wei-heng1, LI Wen-qiao1, HE Hong-lin3, TIAN Qin-jian1
1)Key Laboratory of Earthquake Predication, Institute of Earthquake Forecasting, China Earthquake Administration,Beijing 100036, China
2)Department of Earth Science, University of Durham, Durham DL1 3LE, United Kingdom
3)Key Laboratory of Active Tectonics and Volcano, Institute of Geology, China Earthquake Administration,Beijing 100029, China
Abstract

A complete understanding to the disasters triggered by giant earthquakes is not only crucial to effectively evaluating the reliability of existing earthquake magnitude, but also supporting the seismic hazard assessment. The great historical earthquake with estimated magnitude of M8.5 in Huaxian County on the 23rd January 1556, which caused a death toll of more than 830 000, is the most serious earthquake on the global record. But for a long time, the knowledge about the hazards of this earthquake has been limited to areas along the causative Huashan piedmont fault(HSPF)and within the Weihe Basin. In this paper, we made a study on earthquake triggered landslides of the 1556 event along but not limited to the HSPF.
Using the high-resolution satellite imagery of Google Earth for earthquake-triggered landslide interpretation, we obtained two dense loess landslides areas generated by the 1556 earthquake, which are located at the east end and west end of the HSPF. The number of the interpreted landslides is 1 515 in the west area(WA), which is near to the macro-epicentre, and 2 049 in the east area(EA), respectively. Based on the empirical relationship between the landslide volume and area, we get the estimated landslide volume of 2.85~6.40km3 of WA and EA, which is equivalent or bigger than the value of~2.8km3 caused by Wenchuan earthquake of MW7.9 on 12th May 2008. These earthquake triggered landslides are the main cause for the death of inhabitants living in houses or loess house caves located outside of the basin, such as Weinan, Lintong, Lantian(affected by WA)and Lingbao(affected by EA). Our results can help deeply understand the distribution characteristics of coseismic disaster of the 1556 Huaxian earthquake to the south of Weihe Basin, and also provide important reference for the modification of the isoseismals.

Keyword: 1556 Huaxian earthquake; Huashan piedmont fault; earthquake-triggered disasters; loess landslide
0 引言

中国鄂尔多斯周缘地区是历史强震多发地区, 也是因灾伤亡极为惨烈的地区之一, 对发生在这一地区的历史强震所引发的次生灾害进行调查研究, 对恢复了解强震的空间分布范围、 表现形式等具有重要意义, 同时, 也为历史强震区的地震危险性评价提供重要的参考依据(原廷宏等, 2010)。

1556年1月23日在鄂尔多斯东南缘的渭河盆地及周边的运城盆地、 临汾盆地南部等发生了1次震级为M8.5的特大地震, 早期称为 “ 关中大地震” (郭增建, 1957), 现在多称为 “ 华县大地震” (陕西师范大学地理系等, 1990; 原廷宏等, 2010)。该次地震是中国历史地震记载中人口伤亡最多、 灾害极其严重的1次大地震, 因灾死亡人数超过83万(表1, 图1, 图2), 也是全球有记录以来死亡人数最多的1次地震(原廷宏等, 2010), 101个县(市)遭到该次地震的破坏, 地震有感范围包括227个县(市)(郭增建, 1957; 原廷宏等, 2010), 宏观震中烈度为Ⅺ 强, 主要分布在陕西渭南— 华阴一带, 估计震级先后有M8.0、 M8.5 和M8.75等(谢毓寿, 1992; 宋治平等, 2011)。随着研究的深入, 关于1556年华县地震的研究发震构造已明确为华山山前断裂和渭南塬前断裂(李祥根等, 1983; 侯建军, 1985; 国家地震局 “ 鄂尔多斯周缘活动断裂系” 课题组, 1988; 徐锡伟等, 1988; 李永善等, 1992; 万景林等, 2000; 尹功明等, 2001; 原廷宏等, 2010; 杨源源等, 2012; Rao et al., 2014, 2015; Lin et al., 2015; 马冀等, 2016; Du et al., 2017; 徐伟等, 2017), 为1个典型的正断层活动事件, 确认的破裂带长度约60km, 最大的同震垂直位移量约6m(原廷宏等, 2010; 马冀等, 2016; Du et al., 2017), 古地震探槽揭露全新世以来多次古地震事件(张安良等, 1989; Zhang et al., 1995; 原廷宏等, 2010; Rao et al., 2014, 2015; 徐伟等, 2017); 沿发震断裂已发现大量的砂土液化、 地裂缝、 地震滑坡等与该次地震有关(陕西师范大学地理系等, 1990; 李永善等, 1992; 李昭淑等, 2007; 原廷宏等, 2010), 有关该次地震的大量文献记载、 碑刻、 地震遗迹等也有较多的研究结果(王景明, 1980; 陕西师范大学地理系等, 1990; 原廷宏等, 2010; 吕艳等, 2014; Lü et al., 2014a, b)。

表1 1556年华县地震震害的整体描述 Table1 The general description of the 1556 Huaxian earthquake from literature in history

图 1 渭河盆地及周缘断裂分布与1556年华县地震等烈度线分布(原廷宏等, 2010)
HSPF 华山山前断裂, QLF 秦岭北缘断裂, ZTSF 中条山北麓断裂, EMF 峨嵋台地北缘断裂, LYSF 罗云山断裂, HCF 韩城断裂, KGF 口镇-关山断裂, QMF 岐山-马召断裂; 红色大圆为1556年华县地震宏观震中位置, 蓝色粗虚线为等烈度线 (原廷宏等, 2010)分布, 蓝色多边形为解译的滑坡体Fig. 1 Active fault distribution map of Weihe Basin and its surrounding areas and isoseimals of 1556 Huaxian earthquake(after YUAN Ting￣hong et al., 2010).

图 2 解译地震次生滑坡体密集分布区与华山山前断裂分布图
HSPF 华山山前断裂, QLF 秦岭北缘断裂, ZTSF 中条山北麓断裂, WNYF 渭南塬断裂。红色大圆为1556年华县地震宏观震中位置, 蓝色多边形为解译的滑坡体, 蓝色矩形为各空间范围内解译滑坡体的数量Fig. 2 Distribution of Huashan piedmont fault and dense interpreted earthquake triggered landslide areas.

尽管如此, 围绕该次地震仍有许多悬而未决的问题亟待深入了解, 如: 1)该次地震的震级普遍估计约M8.0, 但已发现的同震破裂带仅集中在华山山前断裂带的西段, 且长度只有60km, 与震级估计不相匹配; 2)以往对震害遗迹的研究多关注盆地内、 黄河渭河河床及断裂带沿线区域(侯建军, 1985; 冯希杰等, 2003; 原廷宏等, 2010), 对发生在盆地以外的区域, 如渭南塬、 灵宝以南的黄土丘陵、 黄土高原南部等有严重人员伤亡及损失的地区却少有对应的地震遗迹报道; 3)有多少比例的人员伤亡与地震引发的次生地质灾害(崩塌、 滑坡)有关; 4)已有的地震等烈度线的划分强调因灾死亡的因素, 对保留的地震遗迹的材料利用得不够充分等。而要客观了解历史强震的完整信息, 无论对科学研究的深入还是对研究区的地震危险性评价(地震公共安全)都具有重要意义。本文通过使用Google Earth多时相的高分辨率卫星影像解译1556年华县地震宏观震中区除黄土高原的核心区外的盆地周边的黄土丘陵, 系统获取与该次地震有关的地震次生灾害信息, 结合解译结果分析该次地震的震害特点及与地震等烈度线的关系, 指出下一步工作的方向。

1 数据及研究方法

本文使用的影像数据是Google Earth 卫星影像, 成像时间为2000— 2017年, 影像的空间分辨率为1~5m, 部分区域的影像的分辨率非常高, 且不断更新, 将这些不同时相同一区域的影像叠加在三维地形上, 可以清晰地识别历史地震引发的次生灾害的轮廓, 可以有效区分现代、 当代因人类活动及其他气候因素触发的新灾害类型(Parker et al., 2011; Du et al., 2017)。

研究方法包括重新整理历史文献记载(原廷宏等, 2010), 从文献记载中整理出与人员伤亡和次生灾害描述有关的部分摘录, 如 “ 岭谷之变” 、 “ 颓山倾屋” 、 “ 终南山鸣, 或移数里” 、 “ 民多穴处, 压死甚众” 等指示该地区可能有基岩崩塌、 黄土滑坡等同震灾害, 根据这些零散的记录为我们进行广泛的解译提供线索。表2列出烈度等震线Ⅷ 度及周边区域的灾情记载, 根据灾情记载可将其分为3种类型: 1)盆地人员死亡集中区, 集中在渭河盆地中东部(渭河两岸)、 运城盆地、 黄河中游河津至三门峡两岸等, 记载多以房屋倒塌和人员死伤描述为主; 2)渭河盆地以南的山前黄土丘陵、 基岩山地则以基岩崩塌、 黄土滑坡导致的人员死伤描述为主, 这也是本文的主要研究区; 3)渭河盆地以北黄土高原核心区及黄河晋陕大峡谷两岸的广大地区有人员死伤记载和黄土次生灾害的描述, 但距离震中较远, 信息较为零星。

表2 历史文献记载的1556年华县地震带来的各州县人员伤亡及同震次生灾害表 Table2 List of people deaths and earthquake triggered disasters recorded in literature records

在文献整理的基础上, 设计野外路线, 对可能存在同震滑坡体的区域开展路线考察(图3), 可能出现滑坡体的部位位于河岸的谷坡、 山地的斜坡、 黄土丘陵的沟谷等, 同时对文献记载的典型滑坡体开展影像上的识别, 总结解译标志, 建立解译经验, 在Google Earth 软件中叠加地形的三维场景, 利用滑坡体具有清晰的后壁、 前缘堆积体等信息, 通过目视解译的方法, 分片完成基岩山地崩塌体的解译和黄土覆盖区黄土滑坡体的信息提取; 在ArcGIS中对滑坡体的信息逐个赋值其长度、 宽度、 高差及所在斜坡的高差等信息; 最后根据同震滑坡体的空间分布特征阐述其与地震的相互关系。

图 3 跨华山山前断裂的3条NE走向的地形剖面
a 蓝田— 渭南剖面; b 潼关— 芮城剖面; c 灵宝— 平陆剖面。桔色线、 绿色线、 蓝色线分别代表条带状地形剖面的最大高程、 最小高程和平均高程曲线Fig. 3 Three topographic profiles crossing the Huashan piedmont fault in this study.

历史文献明确记载了2处地震滑坡导致局部地貌的巨大改变(图4)。其中, 渭南市东的张岭滑坡(图4a), 该滑坡体前缘堆积导致渭河河道向北偏移2km(原廷宏等, 2010), 同时在该滑坡体附近的沟谷中发现至少24处同震黄土滑坡体, 滑坡体的边界清晰, 尽管滑坡体上部被改造为梯田, 但滑坡体的轮廓清晰易于提取; 旧潼关城北侧发育的2处滑坡体导致黄河河床变窄(图4b), 滑坡以上区域在地震后的数日内出现黄河水变清澈的奇观(陕西师范大学地理系等, 1990)。

图4 历史记载中明确记载的张岭滑坡导致渭河河床北移(a)和潼关滑坡导致黄河河床变窄(b), 上游水由浑浊变清澈Fig. 4 The famous Zhangling landslide(a)which changed the reach of Weihe River by moving northward, and the Tongguan landslide(b)which narrowed the Yellow River bed and cleared its upstream river water, generated by the 1556 earthquake as recorded in historical literature.

2 解译结果

图1和图2给出渭河盆地以南基岩山地及黄土丘陵地区的同震地震滑坡(崩塌)的空间分布, 解译的滑坡体共计6i767个。渭河盆地及黄河河谷地势平坦, 除了发生大量砂土液化外, 阶地面上不太可能有密集地震滑坡体的发生, 部分阶地陡坎位置因有临空面导致少量滑坡发生, 而只有一定的地形起伏且存在大量谷坡临空面的区域在强烈震动下才能发生密集的地质灾害体。

渭河盆地以南的滑坡体具有3个明显特点: 1)解译滑坡体分布较为集中。其中, 西部集中区位于临潼、 渭南、 蓝田围绕的三角区域(图2), 滑坡体数量为1i515个; 东部集中区数量为2i049个, 位于灵宝以南的黄土丘陵(图2)。这2个密集区域占据解译滑坡体总数的52%; 2)基岩山地中有崩塌体分布, 但分布较为零星, 主要集中在秦岭山脉北麓长安至蓝田以南的区域(图4a, b), 此外华山山脉的北麓华县至华阴段的北麓也有零星分布; 3)其他分布的范围包括三门峡黄河以北区域, 这其中部分可能与1815年平陆M6.75地震有关(山西省地震工程勘察研究院, 2009; Lü et al., 2014b), 此外在韩城— 合阳一带的黄土沟谷的斜坡上也发育有一定数量的滑坡体, 在渭南塬断裂沿线的沟谷内也发育有局部密集的滑坡体(图3a)。

图5为西部地震滑坡密集区内2处滑坡分布较为集中的区域, 从图中可以看出, 滑坡体沿原有的沟谷两侧密集发育, 滑坡体的后缘一般可以达到塬面附近, 而其前缘堆积到谷底(图5a, b), 在如此小的约60km2的范围内发育的大中型滑坡体数量> 100个, 在这些同震滑坡体上至今仍分布着至少36个居民点, 考虑到西部密集区紧靠西安市, 灾后重建一般是原地重建, 因此可以合理推断, 在这些区域内震前分布的多个村镇的房屋和窑洞因地震震动和地震滑坡的滑动而遭遇惨烈的破坏, 相应的人员伤亡也格外严重。野外调查也发现, 尽管距2018年已461a, 滑坡体的局部因农业生产被改造为梯田, 但其整体轮廓清晰易于辨认(图5c, d), 当地也口耳相传村庄曾遭遇地震重创的口述历史。

图 5 西部地震滑坡密集分布的影像特征(a, b)及野外验证照片(c, d)Fig. 5 Distribution of the dense distribution of earthquake triggered landslides in west area near Lantian(a, b)and field photos(c, d).

图6为东部集中区灵宝以南黄土丘陵上滑坡体的展布情况(位置见图2), 从图中可以看到这一区域内的滑坡体的展布与西部集中区相比, 其密集程度要小于西部集中区, 滑坡体并非沿沟谷连续发育。需要指出的是, 东部集中区的部分滑坡体上现今仍有居民点分布, 根据前述的居民生活习惯, 这些滑坡体上的居民点在地震当时可能遭受毁灭性的打击, 因为这一地区的建筑方式在地震当时以穴居为主, 同震黄土滑坡加剧了这一地区的损失, 这也是为何灵宝距离宏观震中超过150km, 但损失仍然较为严重的1个重要原因(表2, 图6)。

图6 东部地震滑坡密集分布的影像特征Fig. 6 Distribution of the dense distribution of earthquake triggered landslides in the east area near Lingbao.

图7为2个同震滑坡密集区的滑坡体属性信息, 从图中可以看出西部区的滑坡体的长度集中在100~350m, 宽度集中在100~350m, 滑坡体高差集中在30~100m, 而东部集中区的对应数值分别是100~400m、 50~300m和20~90m, 整体而言两者相当, 东部集中区要略小于西部。从滑坡体的平均属性来看, 西部滑坡区也要整体大于东部集中区, 例如, 平均长度西部为335m, 东部为295m; 平均宽度西部为313m, 东部为224m; 西部平均高程差为83m, 要比东部的77m高出6m。总而言之, 2个区域内的滑坡体的高程差受所在局部地形的斜坡高度限制, 集中在100m左右的范围内(图3), 滑坡体的长度和宽度同样受局部地形起伏的限制。

图7 西部地震滑坡密集区的长度(a)、 宽度(c)及高差(e)分布图和东部地震滑坡密集区的长度(b)、 宽度(d)及高差(f)分布图Fig. 7 Interval distribution of length(a), width(c)and height(e)of landslides in west area, and length(b), width(d)and height(f)of landslides in east area.

3 讨论
3.1 同震滑坡体与宏观震中及发震构造的关系

本次研究仅就渭河盆地以南与1556年华县地震有关的同震次生地质灾害进行分析, 关于渭河以北黄土高原核心区及晋陕峡谷与地震有关的记载及解译信息的分析将另文论述。从目前普遍接受的该次地震的宏观震中位置位于渭南— 华阴一带及发震构造为渭南塬断裂与华山山前断裂, 本文解译的西部同震滑坡密集区位于宏观震中的南侧(图1), 渭南塬面上并无滑坡发育, 滑坡集中在临潼— 蓝田之间沟谷发育比较密集的区域, 在临潼以南的骊山基岩出露区解译的滑坡崩塌体也较少。从整体而言, 西部同震滑坡集中区进一步印证了宏观震中除了在盆地内表现为大量人员的死亡外, 在断裂带以南的黄土塬上表现为沿沟谷坡面的密集滑坡体的分布, 这也是造成临潼、 蓝田、 渭南3个县在滑坡发育区域内人员伤亡严重的直接证据(图5)。西部同震滑坡密集分布区连同渭南塬断裂沿线的滑坡体(图4a)为支撑宏观震中震害严重的重要证据之一, 对这一密集区的地震危险性应与盆地内同等重视, 因为这一区域内一旦遭遇类似的强震, 当地人类工程活动加剧, 人工切坡大量增加, 地震触发的谷坡临空面发生滑坡带来的损失可能达到或超过1556年华县大地震。

东部集中区远离宏观震中, 之前的研究中仅提到灵宝有灾情记录, 而并未足够重视(表2, 图2), 地震等烈度线也将东部同震滑坡发育区划在Ⅸ 度区之外, 相对盆地内的华县、 渭南、 大荔等数十万人的死亡, 灵宝的人员死亡过万, 相对西部极震区较轻, 但是, 从次生灾害的空间分布来看, 1556年华县地震在该区域触发了超过2i000个滑坡体, 足以说明之前的等烈度线划分仅依据盆地内的损失是不够的, 也就是说该次地震的等烈度线Ⅸ 度区应该根据新解译的密集区做相应的调整。东部集中区的东北角紧邻山西平陆, 沿黄河北岸也有少量解译滑坡体, 前文已提到, 这些滑坡体可能与1815年平陆地震有关, 而该次地震的震害影响范围在清代已有详细记录, 主要受灾范围集中在山西平陆和运城一带, 因此黄河南岸特别是灵宝以南的滑坡体与平陆地震无关, 但是与1556年的华县地震紧密联系, 这也从文献记载和碑刻题记得到印证(原廷宏等, 2010)。

1556年华县地震的震级很高, 但是已确认的同震地表破裂带却较短, 出现了给定震级与等烈度线展布、 破裂带长度、 地震次生灾害分布范围等不协调和匹配的问题。目前在华阴以东至灵宝段, 华山山前断裂尚未发现同震的地表破裂带。 但是, 本文指出的灵宝同震滑坡密集区与历史震害史料相互印证, 提醒我们应该更多关注华山山前断裂带整体在该次地震事件中的活动方式, 这部分的工作有待进一步深入研究。

3.2 同震滑坡总体积及与汶川地震的比较

这里仅利用2个密集分布区的滑坡与汶川地震的结果作对比, 图8展示了东、西2个同震滑坡集中区及两者之和与2008年MW7.9汶川地震的比较。无论西部还是东部集中区, 本次解译都未能识别出大量的面积< 2i000m2的滑坡体(图8a, b), 而这部分的滑坡体占据汶川地震识别的滑坡体的相当比例(Parker et al., 2011; Li et al., 2014; Xu et al., 2014, 2016), 之所以出现这种差异, 可能是由于随着时间的推移, 地表因自然侵蚀和人类改造, 由历史地震触发的大量小规模浅层滑坡体在400a以后已经无法被识别, 这一点可以从中国西部地区1960— 1970年已发生的大量滑坡灾害的解译过程中得到印证。2个集中区面积为104~105m2的滑坡体的频率分布具有与汶川地震较为一致的规律, 其中1× 105~3× 105m2的滑坡面积区间内的数量略高于汶川地震的结果, 但是> 5× 105m2的滑坡体的数量非常稀少(图8c)。

图8 西部集中区(a)、 东部集中区(b)及综合(c)的不同面积区间所占比例与汶川地震结果的对比, 以及各区间滑坡对计算滑坡体面积的贡献(d)和体积累积百分比与汶川地震的比较(e)Fig. 8 Comparison of different area interval of landslides in west area(a), east area(b)and complex area(c)with the Wenchuan earthquake results, the contribution distribution of landslides of different intervals to the calculation of area of landslide mass(d), and the cumulative percentage of volume of landslide in different areas compared to the Wenchuan earthquake by Xu et al., 2016.

本文采用基于全球地震滑坡数据库给出的地震滑坡与地震滑坡体积的经验关系式(Guzzetti et al., 2009; Larsen et al., 2010)计算了华县地震的诱发滑坡体的总体积(表3), 从表中可以看出, 尽管东部集中区具有更多的滑坡数量, 但西部滑坡体的平均面积要略大于东部, 两者的滑坡体量相当, 1556年华县地震触发的滑坡体总量在2.85~6.40km3, 这与汶川地震触发的约2.8km3的滑坡体总量(Li et al., 2014)相当或比之稍大。

表3 1556华县地震同震滑坡面积-体积关系计算列表 Table3 Landslide scaling relationship and volume estimates of the 1556 Huaxian earthquake

利用震前、 震后的影像解译的汶川地震同震滑坡体中面积< 104m2的滑坡体数量较多(Xu et al., 2014, 2016), 但是对计算滑坡体积的贡献仅占约20%(图8e), 主要的体积贡献量集中在104~106m2区间内。因此对历史强震引发的次生灾害的解译虽然不能获得如汶川地震那样完整地覆盖不同面积区间的同震滑坡数据库, 但对中等及大型滑坡体的解译仍然可以代表历史强震所引发的次生地质灾害的主体部分。

对历史强震的滑坡解译必然要失去量大面广的中小滑坡体, 本文给出的1556年华县地震的滑坡体体积是保守估计的结果, 尽管汶川地震的逆冲走滑断层引发的大量滑坡与华山山前断层的活动性质不同, 但从震动引起的滑坡体体积来衡量, 2次地震引起的滑坡体量相当。但这不能简单地作为评估历史震级的1种方式, 后续还应对断裂带进行详细研究, 同时本文指出但未涉及的渭河盆地北部可能受华县地震诱发的大量地震滑坡体并未参与计算, 因此, 相关的评估仍待进一步研究。

图8d展示了华县地震的滑坡面积区间对滑坡体积计算的贡献与汶川地震结果的差异(Li et al., 2014), 1556年华县地震诱发的同震滑坡体积峰值贡献集中在1.0× 105~4.0× 105m2, 这要大于汶川地震的峰值面积0.6× 105~2.0× 105m2, 而且华县地震中< 104m2面积的滑坡体对体积计算的贡献相当小, 而汶川地震的比例约为20%。

综上所述, 1556年华县地震在渭河盆地以南引发的2个滑坡集中区的总体积与汶川地震的结果比较, 两者相当或前者略大, 考虑到本次计算并未包含基岩山地引发的基岩崩塌体及渭河北岸的其他同震滑坡体, 这里可以合理推断华县地震引发的同震滑坡体的总体积要大于汶川地震触发的滑坡总体积。尽管不能仅依据这一定量数据来评估华县地震的震级, 但至少说明1556年华县地震引发的次生地质灾害在空间分布(图1)、 分布面积(表3)、 总体积(表3)等方面与汶川地震有可以相比较的可能, 同时, 其代表的历史强震的滑坡体的面积区间分布与现今地震滑坡体有较大的差异(图8d, e)。

4 结论

1556年华县M8.5特大地震造成超过83万人死亡, 是全球有记录以来最为严重的1次地震灾害。 但是长期以来对该次地震震害的了解多局限于断裂带沿线及盆地内部。本文通过对渭河盆地以南的基岩山地及山前黄土丘陵地区的同震次生地质灾害进行了系统的遥感解译, 得到如下认识:

(1)利用Google Earth高分辨率卫星影像, 首次较完整地获得1556年华县地震的同震滑坡密集区2个, 分别位于华山山前断裂带的东、 西两端, 解译滑坡数分别是2i049个和1i515个。其中, 西部密集区的滑坡体的平均面积、 长度、 宽度及高度要略大于东部同震滑坡密集区。 西部同震滑坡集中区位于临潼、 蓝田、 渭南之间, 位于滑坡密集区内的村庄因强烈震动和滑坡的双重影响, 是造成这3个县地震死亡人数偏高的重要因素; 东部同震滑坡集中区位于灵宝以南, 虽距离宏观震中较远, 但同震滑坡是造成灵宝市同震死亡超万人的重要原因。

(2)西部同震滑坡集中区进一步说明以渭南— 华县为宏观震中区周边的地震次生灾害类型的丰富性, 东部集中区位于现今等烈度线Ⅸ 度区之外, 因此, 在后续的修订中, 应考虑最新震害研究结果。

(3)2个密集滑坡区的滑坡体积之和为2.85~6.40km3, 这与2008年汶川MW7.9地震诱发的约2.85km3的滑坡体积量相当或比之略大, 考虑到并未计算渭河盆地南部其他同震滑坡体及渭河盆地北部黄土高原核心区的同震滑坡体, 因此1556年华县地震引发的滑坡体的总体积要大于汶川地震所诱发的总体积。

本文解译结果表明, 针对1556年华县大地震的高死亡人数、 高估算震级与发震构造及同震地表破裂带长度之间的不匹配问题, 以及同震次生灾害的空间分布完整性等方面, 仍需要进一步的研究, 为震中区的地震安全性评价提供更新的评估依据。

致谢 感谢审稿专家对论文提出的宝贵修改意见。

The authors have declared that no competing interests exist.

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