青藏高原东北缘是印度板块与欧亚板块碰撞导致的新生代构造变形强烈区域，同时又是青藏高原和黄土高原两大地貌单元交汇区域，该区域内近代以来发生多次历史强震，是研究大陆动力学及开展学科交叉的最好的野外实验室(顾功叙，1983；国家地震局震害防御司，1995；雷中生等，2007；邵延秀等，2011；吴赵等，2016；徐锡伟等，2017).地震灾害是造成我国人员伤亡和经济财产损失最为严重的自然灾害类型之一, 强震往往伴随严重的次生灾害发生，如地震崩塌、滑坡、泥石流等，从而形成地震灾害链(Clague and Stead, 2012).因此，在青藏高原东北缘开展活动断裂带周边典型历史强震次生灾害研究，探索利用现今的高分辨率卫星影像如何解译获得较完整的历史强震触发滑坡数据库的技术问题，既可以提高对单次震例的震害特征的深入了解，也可深入断裂活动习性的认识, 为区域地震安全性评价提供基础资料，为减轻地震破坏提供切实的决策参考.

2008年5月12日发生的四川汶川M8.0地震，造成沿龙门山断裂带长约240 km的同震地表破裂带，及沿破裂带发育广泛而密集的同震滑坡(Parker et al., 2011; Xu et al., 2016)，地震导致6.9万人死亡和约1.8万人失踪，据不完全统计，约有2万人死亡与地震滑坡直接相关(Yin et al., 2009).历史强震触发滑坡也有类似的特点，如海原断裂带上1920年海原M8.5大地震(Cheng et al., 2017), 导致27万人死亡，其中有超过10万的死亡，可能直接与同震黄土滑坡有关(国家地震局兰州地震研究所，1989; Li et al., 2015)；位于西秦岭断裂以南的1654年礼县M8地震导致3万人死亡，也有相当比例地震滑坡致人死亡(杨晓平等，2015)；西秦岭断裂以北甘谷—通渭之间发生AD 1718年通渭M7.5地震，导致超过7万人死亡，有明确记载相当数量人员死亡与同震滑坡有关(刘百篪等，1984；国家地震局兰州地震研究所，1989；Sun et al., 2017).地震滑坡的空间分布受发震构造和区域地形地貌影响，但无论城乡，密集的地震滑坡发生均可能造成严重的地貌变迁，带来严重的人员伤亡和财产损失.

对于现今的强震震害，利用震前、震后的高分辨率卫星影像快速开展地震滑坡的解译，成为应急救援、震害评估、等烈度线划分、及灾后重建等的重要技术支撑手段.如关于2008年汶川地震滑坡研究(Huang and Li, 2009；Yuan et al., 2013；Xu et al., 2016).地学研究者对全球典型强震开展强震与地震滑坡的关系分析，如，滑坡体的空间分布、面积、体积与震级的对应关系及其经验公式建立等(如，Wells and Coppersmith, 1994；Keefer, 1994；Dadson et al., 2004; Malamud et al., 2004; 陈永明和石玉成，2006; Meunier et al., 2008；Guzzetti et al., 2009; Larsen et al., 2010; Hovius et al., 2011；Clague and Stead, 2012；Yuan et al., 2013; Li et al., 2014；Marc et al., 2016).但是，这种针对现今地震的遥感解译方法能否应用在我国历史强震(顾功叙，1983；国家地震局震害防御司，1995；陈晓利等，2012；徐锡伟等，2017)的震害研究中，特别是我国北方黄土高原地区(陈永明和石玉成，2006；Wang et al., 2017)？沿着西秦岭北缘断裂天水一带，在过去的1300年里，至少发生了734年、1654年和1718年三次历史强震(图 1)，历史文献都有关于地震触发滑坡的记载，但这些滑坡的空间分布、数量和影响范围到底有多大，这些滑坡体从总体上如何体现强震的震源参数特征，如释放能量大小、及对应的事件的矩震级大小是否与之前判定的震级一致.

图 1

Fig. 1

图 1 1718年通渭地震及其他地震触发的滑坡空间分布图 图中灰色多边形区域为利用Google Earth高分辨率多时相卫星影像解译的地震滑坡体.红色实心圈为历史强震(AD 1718通渭M7.5地震、AD 734天水M7.0地震)宏观震中位置(国家地震局震害防御司，1995).黑色虚线为通渭地震X度等震线范围(国家地震局震害防御司，1995).红色粗虚线为通渭地震滑坡集中分布区范围.左上角插图为研究区位置，黑色线为黄土高原范围，黑色正方形为研究区位置.WQLF:西秦岭断裂, TWF:通渭断裂. Fig. 1 Distribution of the landslides triggered by AD 1718 Tongwei earthquake and other historic earthquake triggered landslides The grey polygons represent the interpretated landslides using Google Earth images. The red solid circles show the marco-epicenters of the AD 1718 M7.5 Tongwei earthquake and AD 734 M7.0 Tianshui earthquake (Earthquake Disaster Prevention Department, State Seismological Bureau, 1995). Black dash line shows the isoseismal line of X of AD 1718 Tongwei earthquake (Earthquake Disaster Prevention Department, State Seismological Bureau, 1995). Red thick dash line shows the main distribution area of the landslides triggered by AD 1718 Tongwei earthquake. The upper left inner map shows the location of the study area, black line is the boundary of the Chinese Loess Plateau, and the black square shows the study area location. WQLF: West Qinling Fault, TWF: Tongwei Fault.

本文选取1718年通渭地震滑坡为研究对象，依据“将今论古”的地质学方法，探索历史强震震害的现今遥感解译方法.同时以完整的汶川地震滑坡数据库为参照，分析解译滑坡数据库在历史地震震源参数确定方面的应用价值.本文的研究方法探索为我国黄土高原地区，特别是青藏高原东北缘地区的若干历史强震触发地震滑坡的研究提供方法借鉴.

与现今地震发生后通过快速的震前、震后高分辨率卫星影像的对比分析，可以快速解译，得到某次地震事件触发滑坡的完整数据库不同，历史强震触发的同震滑坡，尽管有的有文献记载，但随着时间流逝，不同规模的滑坡体均存在一定程度的改造，有的小型地震滑坡可能已无法解译识别.因此需要从研究方法上考虑如下问题：

(1) 黄土高原降雨滑坡与地震滑坡如何从影像上区分，黄土沉积即为干旱、半干旱气候环境下长期风成沉积而成，因此研究区的年降雨量较少，且主要集中在7—9月，降雨诱发滑坡与局地强降雨有关，触发的降雨滑坡具有单体规模整体较小、数量较多，空间集中与降雨中心对应，且在降雨后的影像上色调较亮，与背景地物容易区分的特点；此外，降雨滑坡容易被改造，而在不同期的影像上会“消失”而无法提取(Peng et al., 2015).历史地震触发的同震滑坡数量较多，具有不同的面积区间都有分布特点，但是随着地震发生的离逝时间增加，中小规模的地震滑坡被地表作用改造而无法识别，这一点与降雨滑坡的生成与消亡类似，但是规模较大的滑坡体可以保存的时间长达数百年、甚至数千年，尽管它们的表面也会因人类活动遭遇各种改造，但是滑坡体的基本轮廓，例如滑坡陡壁、滑坡侧壁、滑坡前缘起伏地形、滑坡体上物质的混杂堆积、及滑坡堵塞形成的堰塞湖或废弃堰塞湖等，都是判断地震滑坡的重要判别标志.因此，黄土高原地区的降雨滑坡为浅表的“黄土溜滑”，与地震滑坡相比，无论从滑坡体发生的面积、平均厚度及保存时间等多个方面均存在明显差异，部分降雨滑坡可以发生在地震滑坡的侧壁或后壁上(张树轩等，2017)，在野外调查中，已经发现大量降雨滑坡体就发生在地震滑坡体的后壁及侧壁上，且规模较小，往往在降雨事件后会存续一小段时间(图 2)，即在植被恢复或地表过程改造下，从影像上“消失”.针对个别降雨触发的大型单体滑坡，在研究区收集前人研究资料，甄别这些大型降雨滑坡体与地震滑坡的地貌差别及形成时间的差异.查询研究区相关县志资料，近300年来除了通渭地震触发大量滑坡外，及个别地震滑坡在震后持续活动外，未见有数量明显的大型降雨滑坡体的相关报道.因此，本次研究解译中在剔除规模较小的降雨滑坡外(图 2)，解译的规模较大的滑坡体更大的可能性由地震触发而非强降雨事件触发.

图 2

Fig. 2

图 2 无人机拍摄的1718年通渭地震滑坡与降雨滑坡 RL指降雨触发滑坡，EL指通渭地震触发滑坡，黄色虚线为一处大型1718年通渭地震滑坡的后缘陡坎顶界，蓝色虚线圈出的是高亮显示的小型降雨滑坡，部分降雨滑坡体发育在地震滑坡体的后壁上. Fig. 2 Unmanned Aerial Vehicle (UAV) photograph shows the difference between the recently Rainfall-triggered Landslides (RL) with highlight form and Earthquake-triggered Landslides (EL) by AD 1718 Tongwei earthquake Yellow dash lines show the top of the scarp of a RL with bigger scale by AD 1718 Tongwei earthquake. Blue dash lines show the RLs with smaller scales by recent rainfall event, some of RLs located at the scarp of the EL.

(2) 解译滑坡是否由单一历史强震触发，即明确地震滑坡与触发地震之间因果关系的对应性.一旦某个地区因为强震频繁，无法对各次事件触发滑坡在空间上进行有效区分的话，或者历史文献记载过于粗略，那么解译得到的滑坡体只能认为是多次事件叠加的结果.如果我们通过地震文献梳理，确立研究区以某次强震触发为主，其他周边虽有强震发生，但宏观震中距离研究区较远，属于远场效应，可以认为该研究区内的密集型滑坡主要受近场的强震触发(Wang et al., 2017).

表 1列出了研究区甘谷、通渭两县范围内遭受4次历史强震的相关文献描述.从表 1可以看到：734年天水地震极震区位于两县之外，集中在天水、秦安、清水等地，甘谷和通渭的震害较小或无明确记载.因此，天水地震对研究区仅具有远场效应，属于“有感范围”.1654年礼县地震对甘谷造成的影响，两个县志版本中出现死亡人数记载差别较大，我们认为可能甘谷东南部靠近礼县附近的部分乡镇在礼县地震时出现了少量人员伤亡，总体而言，甘谷县城及所辖的县境西部，未出现严重震害，礼县地震对甘谷仅仅是“有感”，破坏轻微.1718年通渭地震分别在甘谷和通渭造成严重人员伤亡，其中，甘谷“西北村庄无有幸者”、通渭“土山多崩”等具有密集地震滑坡的明确记载.因此，成为研究区内近场的主要强震事件；1920年海原地震宏观震中距离甘谷、通渭的直线距离，分别为184 km和140 km，尽管也造成通渭超过1万人死亡，但相关的地震滑坡记载仅有有限的几处，从震后的详细问卷调查来看，与海原极震区统计的滑坡体相比，存在数量级的差别(国家地震局兰州地震研究所，1989).因此，本研究区内甘谷、通渭一带的地震滑坡可能主要由1718年通渭地震近场触发，之前的两次周边历史强震属于远场的有感地震，之后的1920年海原大地震也属于远场效应.根据现今的遥感影像去解译发生在300年前的通渭地震滑坡，类似于活动构造定量研究中对发生在干旱地区、几十年甚至数百年前的地震地表破裂带的遥感解译和现场调查.

表 1 (Table 1)

表 1 研究区周边历史强震对甘谷、通渭的震害的记载列表 Table 1 Disaster literature record list related to several historical strong earthquakes around Gangu County and Tongwei County in research area 历史地震 甘谷(伏羌) 通渭 天水(秦州) 资料来源 734天水地震 未见明确记载 未见明确记载 A)坏庐舍殆尽，压死四千余人；B)秦州天水郡中都督府，本治上邽(现天水)，地震迁徙治成纪之敬亲川(现秦安)；C)时天水地震，陵迁为谷，城覆于隍 天水：A)《新唐书》卷35《五行志》；B)《新唐书，地理志》；C)清代胡聘之《山右石刻丛编》 1654年礼县地震 A)地震如雷，山崩地裂，压死士民三千有奇；B)压死人三百有奇； A)房屋倾倒，人畜被伤，月余不止 A)秦州地大震.年余不止.凡城垣官舍崩圮殆尽，震死男妇7, 464名，摇倒房屋3, 672间，震塌窑砦不可胜计 甘谷：A)康熙《伏羌县志》，B)乾隆《伏羌县志》；通渭：A)乾隆《通渭县志》；天水：A)康熙《秦州志》 1718年通渭地震 A)山移百里，伏羌一县悉埋地中；B)地大震，北山南移，复压永宁全镇，礼辛震留少半焉，西北村庄无有幸者，伤士庶男女合3万余人；C)北山一带山崩土飞，雍渭而奔，直扑于南山腰，将环镇廿里居人压之 A)地大震，山崩，城北笔架山-峰崩复没，城东北隅，平地裂陷，黄沙黑水涌出，南乡尤甚.土山多崩，城乡压杀老幼男女共4万有奇；B)山崩城圮，从前规模荡然尽废，东北城垣俱被覆没，止存西南一隅，官民移住西关，雍正六年(1728年)移治安定监，乾隆十三年(1748年)奉旨复还旧治 未见明确记载 甘谷：A)嘉庆《金州志》；B)、C)乾隆《伏羌县志》；通渭：A)、B)乾隆《通渭县志书卷》 1920年海原地震 A)甘谷，死1, 365人，伤3, 934人.各乡大小山有裂缝者，有似崩而未坏落者.北乡牛蹄镇因山崩之故，约死七百余人，永峰镇在北乡，亦死三四百人.县城较轻. A)通渭死10, 206人，西乡受灾最重，死4, 029人，东南两乡各死约1, 600余人，城关最轻，死375人.西北向十余里的硖石口川及候家山、尤家堡、四砚山等处，均因山崩水塞，注积成河. A)天水死2, 829人，该县东乡横河峪摇陷小山一角，至将沟水雍塞不流. 甘谷：A)《中国民报》；通渭：A)《中国民报》；天水：A)《中国民报》； 注：以上资料转引自国家地震局兰州地震研究所编(1989)《甘肃省地震资料汇编》.

表 1 研究区周边历史强震对甘谷、通渭的震害的记载列表 Table 1 Disaster literature record list related to several historical strong earthquakes around Gangu County and Tongwei County in research area

参考现今遥感解译的方法(Parker et al., 2011; Xu et al., 2016)，本文采用的历史地震滑坡的解译方法(徐岳仁等, 2018a, 2018b)包括：(1)以历史文献中有明确滑坡发生地点的野外调查和影像特征对比，通过文献资料与影像的有机结合，建立研究区的地震滑坡解译经验和解译标志；(2)利用高分辨率影像叠加DEM进行三维场景展示，本次解译利用Google Earth多期高分辨率历史卫星影像，单个滑坡可以有多期影像进行对比分析，利用机助目视解译的方法，对逐个流域系统的坡面滑坡体进行识别，根据解译经验识别滑坡体的后壁、前缘堆积、侧壁等关键性的部位，用多边形来表示滑坡体的空间范围；(3)对前期解译的滑坡体进行检查核对，查缺补漏、通过交叉检验的方式得到较完整的地震滑坡数据库，根据居民点分布与滑坡关系，讨论滑坡体对居民点分布的影响；(4)根据地形及高分辨率的DEM数据，可以获得滑坡体的属性信息，包括滑坡体的长度、宽度、高程、面积等，及滑坡体所在坡面的顶、底高程信息，滑坡体的长度、宽度利用Google Earth软件中用直接量测的方式得到，用滑坡体后壁与前缘两者之间的直线长度来计算，滑坡的宽度利用滑坡体中部的长度来得到，滑坡体及所在坡面的顶、底高程值从Google Earth中得到，滑坡高程通过计算得到，以上属性值用于后续统计分析.所有解译滑坡体均以*.shp和*.kml格式保存，便于在ArcGIS软件和Google Earth等软件中交换存储和协同工作，提高工作效率(叶伟林等，2017).

由于历史地震发生距今往往已经数十年(如海原地震)或数百年(如通渭地震)或一千年(如天水地震)，甚至数千年(如BC780岐山地震)等(陈永明和石玉成，2006)，解译这些历史地震滑坡所使用的影像数据的时效性要求并不强，主要有两个要求：一是影像的分辨率要足够高，便于通过滑坡体的各部分的细节识别其范围，二是同一地区尽可能有多时相的影像覆盖，便于对比.本文解译主要依据Google Earth的多时相的历史影像，成像时间为2000—2018年，研究区内的绝大部分地区都有3次以上的影像覆盖可以使用，此外还使用了国产高分辨率卫星影像GF-1, 2作为补充.

图 1给出解译的通渭地震滑坡的空间分布图.1718年通渭地震滑坡集中分布在105°E—105.5°E和34.6°N—35.3°N之间.空间上覆盖渭河河谷武安—甘谷段以南的部分区域，主体位于渭河以北的左岸黄土丘陵地带，滑坡密集区在通渭县城以北逐渐减少.图 1中可以看到秦安、天水一带也分布有密集地震滑坡体，这些滑坡体属于734年天水地震触发所致(相关内容将另文专述)，这些滑坡体与天水地震相关的史料记载相对应(国家地震局兰州地震研究所，1989；雷中生等，2007).在一个东西走向长度约50 km，南北长度约60 km范围内，总解译面积达到3000 km²，总的地震滑坡体数量为5019处(图 1)，解译滑坡体面积之和为620 km²，占总面积的20.6%.

图 3a—3c为通渭地震滑坡体不同面积区间的滑坡体数量分布.其中，超过60%的滑坡体为面积 < 10⁵ m²的滑坡体(图 3a)，>10⁵ m²的滑坡体随着面积的增加数量逐渐减少，面积在10⁴~10⁵ m²的滑坡体数量分布较为均匀(图 3b)，但 < 10⁴ m²滑坡体的数量随着面积区间逐步减少，数量呈锐减趋势.由此可以看到解译的通渭地震滑坡体可能缺失了相当数量的中小规模滑坡体(图 3c).

图 3

Fig. 3

图 3 1718年通渭地震滑坡与2008年汶川地震滑坡的滑坡面积-频数柱状图分布 (a)—(c)为解译的1718年通渭地震滑坡不同面积区间的分布柱状图(蓝色)，灰色柱状图为震后随时间流逝，可能消失的1718年通渭地震同震滑坡数量，红色曲线为解译通渭地震滑坡各面积区间所占百分比；(d)—(f)为2008年汶川地震滑坡的不同面积区间的分布柱状图(桔色)，黑色曲线为解译汶川地震滑坡各面积区间所占百分比. Fig. 3 Statistical column maps of difference landslide area ranges triggered by AD1718 Tongwei earthquake and 2008 Wenchuan earthquake, respectively (a)—(c) are the distribution histograms (blue color) of different landslide area ranges by AD1718 Tongwei earthquake triggered landslide database, the gray rectangulars are the number distribution of landslides that may disappear after the earthquake, the red curve shows the percent of each different area ranges; (d)—(f) are the distribution histograms of different area ranges of 2008 Wenchuan earthquake triggered landslide database, the black curve shows the percent of each different area ranges.

图 4为通渭地震滑坡的属性信息基本特征.从图 4中可以看出，通渭地震滑坡体长度的优势区间为100~400 m，这一范围内的滑坡数量占到总数的66.23%，长度 < 100 m滑坡体仅占总数的7.01%，而长度>400 m的滑坡体的数量逐渐减低.滑坡体的长度较小，说明地震滑坡的滑动距离有限，多表现为沿坡面滑动后的就地堆积，滑坡体的物源区表现为陡立后壁和侧壁，在物源区下方即为滑坡体的堆积区.通渭地震滑坡体宽度分布范围较窄，集中在0~400 m范围内，其中，宽度100~200 m的滑坡数量超过总数50%，宽度100~300 m的滑坡占总滑坡体数量的82.31%.通渭地震滑坡宽度集中在100~300 m，表明单个滑坡体的宽度有限，区域上密集的滑坡体表现为多个滑坡体的依次展布，而非一个完整的大型滑坡体.滑坡体的高程差范围集中在0~200 m，这一区间占到总数的93.76%，高程超过200 m的滑坡体只占总数的 < 7%，说明通渭地震触发的滑坡体的高程受黄土丘陵地区地形切割的限制，与丘陵坡面的相对起伏较小相对应.

图 4

Fig. 4

图 4 1718年通渭地震滑坡体的属性(长度、宽度、高差)特征分析 Fig. 4 Characteristic analysis of 1718 Tongwei earthquake triggered landslides′ attributes of length, width, and height ranges

图 5为各滑坡体与所在坡面顶面、底部高程关系的统计.其中，滑坡体后壁高程与邻近坡面顶面高程差在0~10 m的滑坡数量占到总数的72.5%，其中，滑坡后缘达到坡面顶端(即两者顶面的高程差为0)的滑坡有2432处，占总数的48.5%(图 5a)，这表明，研究区地震触发滑坡有超过70%的滑坡后缘直接达到或接近所在坡面的顶面位置.顶面高程差在20 m以内的累积百分比达到82.8%，而>20 m以上的滑坡体仅占不到18%.地震滑坡体的前缘高程与所在坡面的底端高程差的统计结果，其中，两者前缘高程差 < 10 m的滑坡数量占总数的81.8%，前缘高程差 < 20 m的滑坡数量占总数接近90%(图 5b)，而滑坡前缘达到坡面底部(即两者差值为0)的数量为2396处，占总数的接近50%，这表明有超过50%的滑坡体的前缘已经达到所在坡面的底部.从通渭地震滑坡体的顶、底面与所在坡面的顶、底面高程差的统计结果来看，有超过50%的滑坡体的后缘达到坡面的顶端，同时前缘堆积抵达所在沟谷的谷底，这说明通渭地震滑坡体总体具有沿黄土坡面自上而下总体滑动的特点.

图 5

Fig. 5

图 5 滑坡体后缘高程(a)及前缘高程(b)与所在坡面对应的顶面、底面高程差统计 Fig. 5 Statistics of elevation difference between the trailing scarp elevation of the earthquake landslide and top elevation of located slope (a), and the foot elevation of earthquake landslide and the bottom elevation of located slope (b)

图 6为将解译滑坡数据库滑坡的顶面和底面高程值投影到沿通渭断层走向(NW340°)的分布图.从图 6中可以看到，通渭县城海拔(1800 m)比甘谷(1300 m)高约500 m，相应黄土丘陵的顶面也要高500~800 m.因此，滑坡后缘高程值总体从通渭向甘谷方向，海拔值出现明显降低，通渭附近后缘高程集中在1800~2200 m，到甘谷附近的滑坡后缘高程值已经降低到1900 m.后缘高程值较高的滑坡在通渭以南出现密集分布(图 6a)，这对应该区域内滑坡分布数量较多.相应的滑坡前缘的高程也出现自西北向东南逐渐降低的趋势，不过不同的是，滑坡前缘底界由于受渭河及其支流的限制，其下限出现有序的缓慢下降，剖面的NW端和SE端底面高程差值超过700 m(图 6b).

图 6

Fig. 6

图 6 滑坡体后缘高程(a)及前缘高程(b)投影到通渭断层所在的剖面上的空间分布图，剖面位置见图 1 Fig. 6 Spatial distribution map of Tongwei earthquake triggered landslides with trailing scarp elevation (a) and foot elevation (b) projected to the section along the Tongwei Fault, see location in Fig. 1

图 7为将通渭地震滑坡按照空间分布投影在沿通渭断层走向和垂直走向上的频数和累积面积(以10 km为间隔统计)分布图.沿着通渭断层走向，在通渭断层40 km的范围内，发育的滑坡数量达到3577处，占总数量超过70%(图 7a)，再从累积的滑坡面积来看，这40 km宽的范围内滑坡解译面积501 km²，占总解译面积的近80%(图 7a)，如果将范围扩展至两个县城之间，那么上述两个值占比均会超过90%.由此可以得出，解译的滑坡体与通渭断层走向关系密切，且滑坡体主体分布在西秦岭断裂以北，该断裂以南分布数量锐减.将滑坡体垂直通渭断层走向进行投影，可以发现在断裂带位置所在的10 km范围内出现了数量最多的滑坡体数量(1335处，占比29.35%)，且累积滑坡面积为186 km²，约占总数的30%，如果对断层周边的两侧各20 km的范围内进行统计，则滑坡体数量上升为3615处，占总数超过72%，累积的滑坡面积为471 km²，占总面积的74%(图 7b).

图 7

Fig. 7

图 7 滑坡体沿通渭断层走向和垂直走向上以10 km为间隔的频数及面积统计，剖面位置见图 1 Fig. 7 Statistics of frequency and area of the landslides with 10 km as intervals along the average strike and dip of the Tongwei Fault, see location in Fig. 1

2008年汶川地震触发的地震滑坡数量众多，是龙门山地区除了强地面震动外，导致人员伤亡及财产损失的重要叠加致灾因素.震后不同学者根据高分辨率影像得到汶川地震滑坡数据库(Parker et al., 2011；Li et al., 2014；Xu et al., 2016)，本文作者依据震后应急影像及Google Earth影像(成像时间2008—2010年)得到完整的一套汶川地震滑坡数据库，总滑坡数量为52227处，是一套完整的包含不同滑坡面积区间现今强震滑坡数据库.尽管汶川地震与通渭地震在区域构造背景、地层岩性、地形地貌上有较大的差异，两者不具有可比性，但是从滑坡数据库不同面积区间的滑坡数量完整性分布方面，仍然可以将其与通渭地震滑坡数据库进行对比.

图 3d—3f为汶川地震滑坡的不同面积区间滑坡分布对比图.从图中可以看到，不同面积区间的数量分布及占比出现较大差异，通渭地震滑坡在(1~10)×10³ m²面积区间范围内的数量非常少，仅有558处(占总数约12%)，而汶川地震滑坡在该范围的数量为32007，占总数的61%，两者在 < 10⁴ m²的面积区间的滑坡呈现两个数量级的差别，反映通渭地震在震后300年的时间内，中小规模滑坡数量随着地表过程及人为改造大量“消失”，现今的影像上不再能够识别到它们，特别是滑坡体规模越小，对应的滑坡数量也就越少(图 3c，图 3f).通渭地震滑坡在(2~10)×10⁴ m²区间的数量为2947处，占总数的58.7%，而同样面积区间的汶川地震滑坡数量为18455，占总数的35%，两者从滑坡体数量来比较，存在1个数量级的差别.尽管不同震级的震例所触发滑坡体的数量受各种因素制约, 但可以合理认为，该面积区间的通渭地震滑坡体也同样存在类似数量上的缺失(图 3b，图 3e)，特别是汶川地震在2×10⁴ m²区间内滑坡数量为8371处，而对应的通渭地震仅有750处，后者不到前者的10%，缺失数量较大，与 < 10⁴ m²区间的缺失特征相似(图 3b).通渭地震滑坡在(2~10)×10⁵ m²区间范围内的数量为1432处，占总数的28%，而汶川地震对应的数量为1765处，占总数约4%，两者数量相当，其中2×10⁵ m²区间两者的数量分别是730处和1193处，数值已相当接近.反映规模较大的滑坡数量无论是历史强震还是现今地震均偏少，而历史强震滑坡能够保留下来的可能性也就更大一些(图 3a，图 3d).面积>10⁶ m²的滑坡，通渭地震共有82处，而汶川地震仅有16处，前者大于后者，出现差异可能与两者地形地貌上具有显著差异所致.

1718年通渭地震滑坡导致甘谷—武山段的渭河两岸出现的“北山南移，复压永宁全境(现甘谷磐安镇)”和“礼辛震留少半焉、西北村庄无有幸(免于难)”，同时导致通渭县“土山多崩、南乡(县城南部)尤甚”(表 1，图 1).滑坡发生从地质和地理研究角度，带来当地地貌的巨大改变，同时受灾角度来说，又严重影响了当地居民的震后生存状态.图 8展示的是通渭地震滑坡分布和27处地名中出现“泄山”、“塌山”等直接记录同震滑坡的地名分布.这27处滑坡只有1处位于渭河右岸，剩余全部位于西秦岭断裂以北和渭河左岸.26处地名位于通渭县城以北的只有一处名为“泄山”的村庄，剩余25处均密集分布在通渭断裂两侧.25处地名中有20处均出现“泄”字，如“陈家泄山”、“李家泄山”、“令家泄山”等，剩余的5处中有3处出现“塌”字，如“塌山里”、“塌地湾”、“塌子坡”等，其他2处分别名为“曳山”和“下崖湾”.当地人将地震滑坡描述为山“泄”，反映黄土滑坡的一种沿坡面滑动的运动学特征，同时这些“塌山”地名所在的村庄或附近，均发现一处或多处黄土滑坡，进一步印证了本次解译滑坡的可靠性.

图 8

Fig. 8

图 8 通渭地震滑坡(黑色三角形)与27处居民点名字中有“滑坡”相关信息的分布图 WQLF:西秦岭断裂; TWF:通渭断裂. Fig. 8 Distribution of the Tongwei earthquake triggered landslides (shown in black triangles) and location of 27 place names with recording the landsliding event around the earthquake event WQLF: West Qinling Fault; TWF: Tongwei Fault.

从这些地名中已经确认地震滑坡的发生，但是我们并不知道这些受影响的村庄在震前的准确位置.尽管如此，从这些居民点现今分布与地震滑坡的位置关系可知，当地的灾后重建多在原地重建，因此震前的居民点如果被滑坡体掩埋，那么震后重建可能就要考虑震后滑坡体分布位置，选择当时人们认为安全的地点重新建立.因此会出现如“泄山边”之类的名字，反映灾后重建的居民点位于原村庄位置不远的滑坡体上或滑坡体外他们认为安全的部位.

为了更准确分析通渭地震滑坡对当地居民点分布位置的影响，利用Google Earth来提取居民点的现今位置，主要包括居住相对集中的行政村和自然村，但公路沿线及生态移民等新建建筑不在统计范围内.图 9为研究区居民点与地震滑坡关系分布图.从图中可以看出，位于通渭断裂沿线出现密集的受地震滑坡影响的大量居民点，而在通渭县城附近及渭河以南的区域内，受地震滑坡影响的居民点的分布数量就明显减少.总体考虑通渭地震极震区内统计的居民点数量总计为2498处，受地震滑坡影响的数量为1282个，占总数超过51%，如果考虑极震区南北两侧区域内受影响的居民点数量偏少，那么通渭断层周边的受滑坡影响居民点的比例将超过60%，即约2/3的居民点均不同程度遭受同震滑坡的威胁或破坏.这也正是极震区出现25处地名与滑坡有关的真正原因.

图 9

Fig. 9

图 9 通渭地震极震区受地震滑坡影响的居民点(黑色多边形)和不受滑坡影响的居民点(红色多边形)分布图 WQLF:西秦岭断裂；TWF:通渭断裂. Fig. 9 Distribution map of the residential areas which are affected by the earthquake triggered landslides (shown in black polygons) and unaffected by the landslides (shown in red polygons) WQLF: West Qinling Fault; TWF: Tongwei Fault.

1718年通渭地震触发的5019处同震滑坡体，与文献记载的“北山南移”相对应，与地名中出现大量“泄山”相符合.通过史料分析可以排除1718年之前的734年、1654年两次周边强震及之后的1920年海原地震等产生大规模滑坡体可能性，可以认为本次解译的地震滑坡体主要受1718年通渭地震的原地触发.地震滑坡数据库反映了通渭地震触发滑坡体的主体规模.不同滑坡面积区间滑坡数量与汶川地震的比较，可以发现，由于本次工作距离通渭地震已经过去302年，该数据库可能缺失了数以万计的面积为< 10⁴ m²的滑坡体，这些在影像上无法识别的滑坡体，在震后随着地表作用及人类耕作等多种因素综合作用逐渐消失，与现今解译结果比较，这部分面积区间的滑坡体在数量上与汶川地震存在一到两个数量级的差别.因此，本文解译的滑坡数据库只是1718年通渭地震同震滑坡体总数量的一部分，或者说一小部分.但是，我们也发现，10⁴~10⁵ m²滑坡体的数量，通渭滑坡虽然也有缺失，但整体分布形态与汶川地震相似(图 3)，特别是面积>10⁵ m²的滑坡数量反而比汶川地震的要多，这表明我们解译的中大型滑坡体数量较为完整.通过与之前给出的极震区范围进行比较，我们解译的滑坡体密集区在空间上要比X度烈度区的范围更偏西和偏北，且集中分布区的面积更大一些，因此我们用这些“不完整”的通渭地震滑坡数据库可以进一步对该次地震的震源特征进行深入分析.

根据滑坡体密集区与通渭断裂及西秦岭北缘断裂的空间关系(图 1)，可以得出：(1)通渭地震滑坡密集区与通渭地震的空间分布紧密相关，西秦岭北缘断裂尽管在武山—甘谷段也发现全新世中晚期活动证据(吴赵等，2016)，但是，1718年通渭地震滑坡的主体部分位于该断裂以北，地震滑坡空间分布可以确认通渭地震与通渭断层的空间关系，后续应加强这条以逆冲作用为主的区域次级断裂的晚第四纪活动特征研究，特别是识别其在最新一次事件中的同震地表破裂带的规模，而本文研究结果可作为震害空间分布的重要参考资料；(2)通渭地震的极震区位于甘谷和通渭之间，目前给出的宏观震中与地震滑坡密集区分布相对应，因此本文结果确认了目前给出宏观震中位置的可靠性，同时也说明高烈度区的划分有调整的必要.即之前仅依据通渭、甘谷两个县城的位置和有限的乡镇受灾的情况，画出的极震区范围偏窄，后期的调整可以根据同震滑坡体向西、向北分布的特点，做必要的调整.

通渭地震触发的滑坡的解译结果，可以帮助我们核实一些历史文献记载表述上的不科学、不严谨、不确定性.比如，早前有不少学者认为通渭附近地震滑坡是由海原地震触发，从而在当时的海原地震等烈度线划定时将通渭一带作为高烈度异常区处理.实际上，海原地震触发的滑坡体主要集中在海原、西吉、固原的三角型区域，而通渭地震的滑坡体是由通渭地震触发(国家地震局震害防御司，1995；国家地震局兰州地震研究所，1989)，位于县城北侧的几个大型滑坡体是发生在1718年(图 10a)，它们在海原地震发生前202年就已经在那里！当然海原地震时不排除在远场地震波的震动作用下，部分通渭地震触发的滑坡体存在局部区域的新活动.但无论如何，通渭附近的密集大面积地震滑坡体是不可能由远在140 km之外的远场地震所触发，这与历史记载也不相符.汶川地震触发的滑坡体分布沿着龙门山中央断裂带集中分布，垂直断层方向出现快速衰减，通渭一带正好位于垂直海原断裂带走向的方向上约150 km之外.

图 10

Fig. 10

图 10 通渭地震导致通渭县城北侧滑坡体(a)及永宁古镇北侧渭河左岸滑坡体(b)无人机照片 Fig. 10 UAV photographs show the landslides triggered by Tongwei earthquake north of Tongwei County (a) and Wei River left bank near Yongning ancient town (b)

有关甘谷永宁古镇(现磐安镇)受地震滑坡“覆压永宁全镇”的文献资料(国家地震局兰州地震研究所，1989；Wang et al., 2017)，我们在解译中发现，渭河河段的左岸(即北山)确实存在大量滑坡体，但并不存在滑坡体物质从北山一路滑动往南，越过渭河河谷覆压位于渭河右岸二级阶地上的永宁古镇的情况(详细阐述将另文介绍).真实的过程是通渭地震发生时，渭河两岸触发的大量滑坡位于左岸的谷坡上，由此引起的黄土粉尘弥漫整个渭河河谷，从而给亲历者造成地震滑坡体滑动的距离有数千米的错觉.位于渭河河谷两侧的大量村镇居民点的人员伤亡，更多是盆地阶地内松散沉积层的场地放大效应所致(Wang et al., 2017)，并非受地震滑坡影响.永宁古镇在地震时同样遭受严重的震动倒塌，非地震滑坡跨渭河的掩埋，震后恢复重建时，新的永宁镇沿官道往西距离原址4 km，更名为磐安镇，原永宁古镇上建立四十里铺村.至于渭河河谷出现的河水堰塞(图 10b)，该两处滑坡体位于渭河左岸谷坡，高于当前河床高度约70 m，地震滑坡后的快速滑动会导致大量的松散土体快速掩埋河床(王家鼎和张倬元，1999；张茂省和李同录，2011)，从而导致渭河短暂的河水堰塞，进一步加剧震害损失(国家地震局兰州地震研究所，1989).

1718年通渭地震滑坡数据库是在排除了震前的734年天水地震、1654年礼县地震和震后1920年海原大地震对研究区地震滑坡具有远场震动效应的基础上，通过系统解译得到，黄土高原其他历史强震滑坡的分析研究方面，如果能够确定地震滑坡由单次强震触发，可以用类似的方法开展地震滑坡震例研究.对于个别地区的多次强震触发滑坡群，虽然能够解译出滑坡分布图，但无法与单次地震事件建立强有力的一一对应因果对应关系.

通渭地震滑坡与汶川地震滑坡不同面积区间的分布差异，可以通过它们对总滑坡面积和总滑坡体积的贡献百分比来说明.图 11中汶川地震滑坡面积 < 10⁴ m²滑坡贡献了64%的总面积，而通渭地震同等面积区间比例为20%，两者相差44%；而>10⁵ m²滑坡面积区间前者仅占总面积的34%，而后者占到了总面积的59%，两者相差25%(图 11c—11d).由此可以看出，那些消失的数量众多，由历史强震触发的中小规模滑坡体损失了相当部分的同震滑坡面积.正是1718年通渭地震缺失了这部分中小规模滑坡体，从而导致10⁵ m²面积所占的比例要比汶川地震的高25%，两者平衡，可以粗略得到占总面积约有20%的中小规模的滑坡会受到地表作用改造而消失掉.在体积贡献方面，也有类似的情况出现，不同的是，滑坡面积 < 10⁴ m²占总体积的贡献率两者之差降低到23%，而滑坡面积>10⁵ m²占总体积贡献率两者之差也降低为4%(图 11a—11b)，两者平衡，可见缺失的中小规模滑坡体损失的总体积百分比大约是20%.即历史强震解译的滑坡体数据库在数量上缺失了数以万计的 < 10⁴ m²滑坡体，从面积和体积贡献来考量，这些损失的中小滑坡体大约损失总面积和总体积的各约20%，即本文解译的通渭地震滑坡体是最少的面积和体积估计结果，但是解译的中大型滑坡体的空间分布能够代表地震触发滑坡体的整体形态.

图 11

Fig. 11

图 11 通渭地震与汶川地震不同面积区间滑坡在滑坡面积及体积计算时曲线对比图 Fig. 11 Contrast charts of the total landslide area and volume in different area ranges between the Tongwei earthquake and Wenchuan earthquake

因此，针对我国西部地区，特别是广大黄土覆盖区发生的多次历史强震触发的滑坡的解译：(1)通过分析震害史料，排除文献中夸张的描述，将近场的强震震害与远场的震害描述进行区分，避免主次不分，造成因果关系不明确，当然，如果研究区历史强震频繁，且宏观震中相隔较近，那么解译结果可能反映的是多次事件综合的结果；(2)随着历史强震的离逝时间越长，中小规模的滑坡体的损失量就越大，但中-大规模的同震滑坡体仍能通过影像解译，提取相对完整的空间分布，从而可以对触发它们的强震进行详细的震源参数估计；(3)应该在积累现今强震震例的基础上、通过不同震级触发滑坡完整数据库的分析基础上，总结不同震级触发滑坡体的基本特征，进一步对历史强震震级确定证据不够充分的一些地震开展震害详细调查，从而从空间上得到更为可靠的震害空间分布信息，为震源参数的修订提供可靠证据.

本文采用“将今论古”的地质学方法，以1718年通渭M 7.5地震滑坡为研究对象，提出基于历史文献分析、遥感解译、野外验证等获得通渭地震滑坡数据库，以完整的2008年汶川地震滑坡数据库为参照，得到如下认识：

(1) 通渭地震滑坡解译数量5019处，滑坡总面积635 km²，密集分布在西秦岭断裂以北、沿着通渭断裂两侧呈密集分布，与通渭地震的X度等震线基本吻合，但均向西、向北扩展约20 km.

(2) 通渭地震滑坡缺失面积为10³~10⁴ m²的中小规模滑坡体，与2008年汶川地震滑坡相比，这一区间的滑坡数量存在两个数量级的差别，历史强震解译的滑坡体数据库在数量上缺失了数以万计的< 10⁴ m²滑坡体，从面积和体积贡献来考量，这些损失的中小滑坡体大约损失总面积和总体积的各约20%的量，但是，“不完整”的通渭地震滑坡数据库，能够反映极震区发生的地震滑坡的总体特征，可据此确定极震区范围及相应的发震构造.

(3) 极震区范围内与滑坡破坏相关的居民点集中在通渭断裂两侧，受滑坡影响的居民点占到51%，其中至少有27处地名直接以“泄山”等反映地震滑坡的危害的命名，通渭地震触发的黄土滑坡是导致超过7万人死亡的重要致灾因素.

(4) 在确认研究区的滑坡体由单次历史强震触发，可以利用现今高分辨率卫星影像获得“相对完整”的地震滑坡数据库，为强震的震源参数修订提供基础资料，为潜在地震滑坡危险区划提供决策参考.