0 引言

美姑河流域位于青藏高原东部边缘区的云贵高原与川西南山地过渡带，该区域受青藏高原隆升影响形成了一系列的褶皱山地^[1~2]和顺构造地貌(Coincident Tectonic Landform)^[3]，表现为背斜成山和向斜成谷，这一特征与传统意义的背斜谷、向斜山明显不同。受区域活动构造和特殊地貌演化过程控制，这里大型滑坡分布范围广、数量多、体积大，且易发频发高发，最新调查表明流域内由于高原隆升造成夷平面破裂形成高度不等的台阶，并在高差巨大的河谷区发育多期次巨型、特大型及大型古滑坡。流域内现有地质灾害及隐患点252处，其中滑坡161处，崩塌16处，泥石流75处，成为河谷区道路安全、乡村振兴、水电工程和城镇建设的重大安全隐患^[4~7]。

关于滑坡的时空展布特征及活动构造与滑坡的触发机制研究，国内外的构造地质、工程地质和第四纪地质等领域的专家学者开展了大量工作，主要认为构造运动是地貌演变和滑坡发生的内动力地质作用，滑坡的空间展布规律可以指示区域尺度上构造活动的存在^[8]，滑坡发生是对构造地貌变化的被动响应；构造活动是孕育和诱发滑坡的主要控制因素^[9~15]。新构造运动引起的河谷不断深切和第四纪气候变化中的强降雨耦合作用是发生多期大型滑坡的主要动因^{[8, 16~23]}。研究内容多从滑坡的分布与断层的距离、与同震断裂的地表破裂带等入手，研究手段多基于统计学方法^[24~25]。然而前人对高原隆升区正在发育的新生特殊的背斜山、向斜谷发育过程对滑坡的控制作用尚未开展具体的基础研究工作，美姑河流域滑坡展布的时空规律和主控因素等更多的科学问题有待揭示。本文在2015~2016年笔者完成的美姑河流域地质灾害调查研究的基础上，系统分析流域滑坡的时空展布特征，揭示滑坡的触发机制和主控因素，提出未来滑坡风险防范的重点区域，为流域道路安全、乡村振兴和城镇防灾减灾提供技术支撑。

1 活动构造时空发育特征 1.1 断裂空间展布特征与活动历史

位于高原隆升区的美姑河流域在始新世早中期结束了前陆盆地历史，构造作用导致地层开始褶皱变形，地形也表现为大面积整体间歇性急速抬升^[26]。在构造上位于安宁河断裂带、龙门山断裂带、马边-盐津断裂和宁南-莲峰断裂带所挟持的凉山断块中部^[27]。野外实地调查发现流域内共发育断裂18条，按其走向可分为近SN向、NE向、NW向和NNW向，并以近SN向断裂最为发育(表 1和图 1)，为规模较大的区域性断裂带，断裂与褶皱构造伴生，对区域地质构造的发展演化和地貌的形成起着控制性作用，这些断裂在第四纪时期均有过不同程度的活动历史。根据2004年中国地震局地质研究所^[28]的年代学测试资料，区内主要活动断裂的集中活动时间分为两个期次：258~269 ka B.P.和70~80 ka B.P. (表 1)，表明区内断裂的最晚活动时间在更新世中晚期。

1.2 褶皱空间展布特征

美姑河以及其一级支流连渣洛河(见图 1)的河谷区主要为顺向坡，两河谷之间为背斜山脊，河谷区为向斜河谷，河谷与褶皱横剖面的地层弯曲方向相同，表现为顺构造地貌特征，其是地貌形成的初级阶段，与地貌发育晚期的逆构造地貌(向斜成山，背斜成谷)明显不同^[3]。美姑河河谷区恰好位于高原隆升条件下地貌演化初期的顺构造地貌区，是EW向挤压作用下的SN向褶皱山地，以向斜谷、背斜山为特征，SN向大型挤压逆冲活动断裂沿褶皱翼部发育，EW向横张裂隙短而密集，不同的褶皱挤压部位的地层受构造挤压强度不同，如宽缓河谷区滑坡数量小，狭窄河谷区滑坡数量多，其对滑坡的孕灾模式差异明显。

野外考察和统计发现，流域内具有一定规模的褶皱构造有27条，总体上表现为SN向、NE-NNE向和NW-NNW向3组，其中SN向的褶皱是区内控制性的褶皱，基本与SN向的断裂构造相间排列。背斜紧密，宽3~5 km；向斜开阔，宽6~10 km。褶皱枢纽走向，在北段以SN向为主，脊线在走向上呈波状起伏，两翼较对称；中部则以SN向，NE向及NW向多残缺。区内褶皱由西向东主要有碧鸡山背斜、石干普背斜、美姑河向斜、苏保背斜等，其中以美姑河向斜规模最大(图 2)。

流域北段的深切河谷为西侧的连渣洛河和中部的美姑河，从图 2a的剖面上看，美姑河河谷区为托木向斜区，连渣洛河河谷区为美姑河向斜位置；东侧的美姑河至大风顶一带的山区为斯依阿莫倒转背斜分布区；美姑河与连渣洛河之间的山区为苏堡背斜和石干普背斜，以及其之间的三河向斜，但该向斜被尔马-洛西断层破坏；连渣洛河西侧的山脉则受火足门-热口断裂的逆冲控制(图 1)。平面上西侧的连渣洛河和美姑河牛牛坝-洛俄依甘段基本与美姑河向斜及美姑河断裂一致(图 1和图 2)，表明了美姑河向斜控制了连渣洛河和美姑河中段的发育；美姑河上游峨曲古至美姑县城段，美姑河河床基本与洪溪-美姑断裂重合，显示了断裂控制了河谷的发育；洒库-依果觉附近的挖依觉断层与美姑河上游部分河段吻合度较高，美姑县城附近三河断裂SW段与美姑河河床近于一致，三河断裂NE段与美姑河左岸支流井叶特西河吻合度极高，均体现了断裂对河流的控制作用。

2 滑坡时空展布规律 2.1 滑坡空间展布特征 2.1.1 滑坡基本特征

滑坡是美姑河流域最主要的地质灾害类型之一，流域内共有滑坡161处，其小型滑坡94处，所占百分比为63.09 %；中型滑坡49处，所占百分比为32.89 %；大型滑坡有6处，所占百分比为4.03 %；特大型滑坡5处，巨型滑坡4处^[7]。从图 3的滑坡集中区分布上可以看出，滑坡灾害点主要沿着美姑河干流和连渣洛河两岸呈密集分布态，大量的居民区和农田建在大型古滑坡堆积体上，如美姑县城区等。由于多处大型古滑坡堆积体存在复活迹象，如巴普镇古滑坡前缘的城南滑坡、拉马阿觉古滑坡前缘的变电站滑坡等，因此，对这些堆积体的开发利用应加强地质灾害危险性评估。

滑坡堆积体长宽主要集中在2 km以内，其中以亲木地滑坡堆积体长度最长，超过10 km；堆积体厚度以浅层滑坡为主，深层滑坡主要为基岩滑坡，如坪头电站滑坡深度为125 m；堆积体前后缘高程差上游段主要集中在500 m以下，下游段滑坡堆积体高程差分布在500~2500 m之间，这与上下游段的地形密切相关，滑坡地形坡度主要集中在15°~25°之间。流域上、中、下游由于地形地貌差异，滑坡发育分布也有明显不同：

上游：河流侵蚀能力较弱，下蚀能力差，地形高差小；发育大型滑坡9处，巨型滑坡1处(美姑县城古滑坡)，多为堆积层滑坡且以蠕滑变形为主；滑坡主要分布在河流左岸，占滑坡总数的83 %。

中游：河流阶地发育，主要以堆积阶地为主；发育特大型-大型滑坡6处，古滑坡和现代滑坡均有分布，滑坡数量及规模相对较少，主要发生在河谷区左岸的牛牛坝-尔解卡俄段(图 4a)，滑坡类型主要为风化残坡积层与基岩接触面滑坡。

下游：河流侵蚀强烈，为Ⅴ型峡谷区，在河谷区左岸的拉马阿觉乡-坪头乡段巨型、特大型、大型滑坡沿河谷区密集发育(图 4b)，滑坡切穿多套顺向地层，时间上以古滑坡为主，岩性多为基岩滑坡。

2.1.2 滑坡沿断裂带呈带状分布

美姑河流域滑坡空间分布主要有8个集中区，其中7个与断裂分布高度吻合(图 3)，Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ号集中分布区分别与SN向的美姑河断裂、尔马-洛西断裂和洪溪-美姑断裂吻合，且基本沿着断裂带呈狭长的带状分布，规模上以小型和中型为主；Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ号分别与NE向的挖依觉断层和洒库断层、三河断裂、列侯断层、尔其断层出露区重合，但集中分布范围与SN向断裂沿线的带状分布有所差别，主要表现为短轴椭圆状^[29](图 3)，推测可能与NE向断裂本身发育规模不大，且在多数地方NE向断裂表现为数条断裂构成的断裂组有关，如在近于平行展布的挖依觉断层和洒库断层一起构成一个滑坡灾害集中分布区，三河断裂由一条主断裂和两侧各有一条短小的次级断裂，以及数条横断裂构成，滑坡规模以中小型为主，大型为辅。区内NW向断裂沿线滑坡灾害分布较少。

2.2 滑坡主要发育期次

结合前人的研究、年代学资料和野外考察，推测美姑河流域晚更新世以来，滑坡集中发育期主要有5次，即中更新世中晚期、晚更新世、200 a B.P.、19世纪80~90年代和现代滑坡。

期次Ⅰ：美姑河上游左岸的美姑县城古滑坡、基伟村古滑坡等受控于三河断裂和洪溪-美姑断裂而发生，两条断裂的最新活动时间为258.22±21.95~80.32±6.83 ka B.P.^[28]，属于中更新世中晚期，因此，上述古滑坡可能发育于这一时期。

期次Ⅱ：崔杰^[30]研究认为美姑河下游的坪头电站巨型超深层顺层古滑坡发生时间为13690±70 a B.P. (¹⁴C)；许声夫^[31]认为美姑河下游的火洛古滑坡的发生时间为晚更新世中晚期，这一时期，美姑河下游断层活动频繁，巨型滑坡发育数量多、规模大。

期次Ⅲ：美姑河下游的乐约乡则租滑坡在200 a B.P.有过大规模的活动记录^[4]。

期次Ⅳ：1983年，则租滑坡局部复活；1997年，在暴雨激发下，该古滑坡又第三次复活，产生超大型推动式高位高速岩质滑坡^[4]。因此，美姑河河谷两侧发育的多处古滑坡堆积体多表现为多期次滑动特征，如则租古滑坡就至少有3次活动历史。

期次Ⅴ：2005年以后，美姑河流域的滑坡发生数量明显增加，这除了和降雨有关外，还可能与人类工程活动相关，现代修路、建房切坡增多，引发的滑坡灾害数量也在增加。

3 滑坡触发机制 3.1 断裂活动对滑坡发育的控制研究

美姑河河谷区内的深大断裂与河谷走向一致，在几何学特征上多表现为大断裂多由数条雁列式的次级断裂组成^[29]，不同性质的断裂构造引发控制不同特征的滑坡，在EW向构造挤压下，SN向构造控制了美姑河上游和中游区滑坡的空间展布，滑坡多发育于断裂带沿线、褶皱密集区和断裂交汇等构造部位。如三河断裂NE端附近发育有西干山断层、SW侧亦有由一条小断层，这3条近于平行的断层一起构成右行斜列断裂带，同时还有数条与之垂直的横断层分布。这些组成断裂带的单条次级断层往往可以形成数米至数十米的断层破碎带，多条次级断层加剧了岩石的强变形范围，构成了滑坡灾害孕育的结构条件。

区内的主干断裂——美姑河断裂基本沿美姑河干流展布，干流两岸顺层岩体节理裂隙发育，岩体破碎程度高，大量易滑地层的存在加剧了河谷区内斜坡的不稳定性。研究表明美姑河断裂带由3条次级断层组成，其破碎带累计宽度可达60~200 m，破碎带内的物质组成多为构造角砾岩、碎斑岩，虽有一定的固结，但总体上还是较为松散，这为外动力地质作用(如风化剥蚀、流水侵蚀等)提供了有利的物质和结构条件，所以沿断裂带往往形成深沟谷负地形，这种陡峭的斜坡地形为滑坡灾害的发生提供了空间条件，断层两盘影响带的密集结构面形成了控制滑坡的优势结构面，因此，位于该断裂上盘的多处大型古滑坡堆积体显然是受到了美姑河断裂的控制美姑县城(巴普镇)-龙门-觉洛-峨曲古一带，发育了多处大型、特大型古滑坡堆积体，数量上多分布于河流左岸(图 5)，推测可能受到了洪溪-美姑断裂对滑坡发育的控制影响。图 5显示巴古乡、美姑县城位于洪溪-美姑断裂与三河断裂的交汇地带，该处发育多处大型滑坡，如美姑县城古滑坡、巴古乡达尔滑坡、巴普镇基伟村古滑坡等，充分说明在断裂的交汇、转折、交叉部位，滑坡灾害发育数量、密度明显较高、灾害体积明显增大。三河(美姑)断裂断层破碎带中的断层泥TL揭示的断层最新活动时间为258.22±21.95 ka^[28]，位于中更新世中晚期；洪溪-美姑断裂的最新活动时间为80.32±6.83 ka(TL)^[28]，位于末次间冰期，因此，推测美姑县城古滑坡、基尾村古滑坡等可能受控于构造活动和高降雨耦合而发生，时间为258.22±21.95~80.32±6.83 ka B.P.。

3.2 褶皱作用对滑坡发育的控制研究

褶皱作用导致地层连续变形，形成了一系列不同倾角、不同倾向的地层，这些倾斜的地层与地形地貌一起，组成了不同的斜坡结构类型。在美姑河中上游及连渣洛河两岸，受美姑河向斜和拖木向斜的控制，多形成顺向坡(图 6)，是滑坡灾害高发区。而在美姑河上游右岸的石干普背斜西翼，地层与向东倾斜的地貌构成逆向坡和横向坡，滑坡灾害的面密度相对要小的多，规模上也为中小型滑坡。因此，褶皱形成的倾斜地层与地形一起组成的斜坡结构是控制岩质滑坡和崩塌发育的基本条件，褶皱作用控制的斜坡结构是控制滑坡发育的基本条件。

美姑河流域的褶皱作用机制主要为水平方向挤压下岩石发生纵弯褶皱作用，主要以弯滑褶皱为主。该地区中生代碎屑岩沉积层由于岩性主要为砂岩、泥岩等软弱相间岩层，在纵弯褶皱作用过程中，软硬接触面易作为弯滑面，产生相对滑动。在后期应力松弛后，该滑动面易产生“回落”或者作为软弱面，成为滑坡的滑动面。因此，褶皱的弯滑作用为滑坡提供了初始滑动面。

3.3 岩层节理面对滑坡的控制研究

褶皱作用过程中，在褶皱核部外侧容易形成纵向张节理，在内侧容易形成剪节理，并同时伴有横节理，这些节理结构面将岩石切割成块，降低了岩石的整体块度，为滑坡灾害的孕育提供了条件。调查发现，流域内的小型滑坡，大多与节理发育有关，褶皱变形伴生的节理形成了地质灾害孕育的结构面。

流域内出露的砂岩及玄武岩属于较坚硬的岩类，在东西向的构造挤压应力场控制下，这些较坚硬岩石在形成褶皱和断裂构造的早期，往往会产生一些脆性变形，形成共轭节理(图 7)，表现为共轭“X”型节理面或同层面裂隙，将岩石切割成不均一的块体。“X”型节理面根据主应力和破裂面的不同又可分为剖面“X”型(图 7a)和平面“X”型(图 7b)。在美姑河流域内，平面“X”型节理在滑坡发育中起到了重要作用。

较坚硬-坚硬岩与较软岩在同一应力场作用下(σ₁水平，σ₂直立)产生了不同的变形方式，较坚硬~坚硬岩(砂岩、灰岩、玄武岩等)主要发生垂直层面脆性剪切破裂作用，表现为平面共轭“X”型节理面，与层面裂隙一起，切割岩体；较软岩(泥岩、粉砂质泥岩、页岩)发育平行层面劈理化变形，岩石更易向强风化状态转化，软硬岩界面容易形成软弱面，往往成为滑坡的滑动面。受平面共轭“X”型节理面控制的岩体，当斜坡结构为顺向斜坡时，节理面在基岩裂隙水作用下，当前缘有临空条件时，被平面共轭“X”型节理与层面所围限的硬岩类及其上覆的软岩一起，沿着坚硬岩与下伏的软弱岩层面或软弱界面形成顺层滑动(图 8)。这种模式在流域内北部的中生代地层中广泛发育，且较为典型。

3.4 软弱夹层对滑坡的控制研究

区内的古生代碎屑岩与碳酸盐岩多表现为软硬相间的组合特征，在构造作用下，相对坚硬的砂岩体发生的是刚性剪切破裂作用，而相对较软的泥岩、粉砂质泥岩、页岩等则表现为塑性变形，坚硬岩的块体极易沿着下伏的软岩滑动。

统计分析发现，美姑河上游(牛牛坝以上)滑坡主要分布在晚三叠世须家河组(T₃xj)至中侏罗统沙溪庙组(J₂s)地层之中，中游(牛牛坝-洛俄依甘段)滑坡主要分布在中下二叠统东川组(T_1-2d)、早中三叠世地层中，下游(柳洪以下)滑坡主要分布在寒武系至志留系地层之中。从滑坡分布区数量上看，滑坡分布最多的地层是组T₃xj，其次为T_1-2d和J₂s(图 9)。其中T₃xj主要为砂岩与泥页岩的互层，岩组属于半坚硬砂泥岩互层岩组，含灰色、灰黑色页岩夹灰色泥岩及煤线，易风化，稳定性差，属于区内的易滑地层；J₂s紫红色薄层状泥岩、粉砂质泥岩，属于较软-半坚硬砂泥岩岩组，抗风化能力弱，强度低，岩性多为泥岩，遇水易滑，往往构成软弱夹层和易滑岩组，岩质滑坡多以此类岩组为滑带或以此类软弱岩与砂岩的接触界面为滑面。因此，软硬相间的互层砂泥岩及其风化壳为灾害发育提供了物质基础和滑动界面，而T₃xj、J₂s、T_1-2d等砂泥岩互层为滑坡最易发部位，这是进行滑坡早期识别和稳定性评价的重要依据，也是未来地质灾害防范的重点区。

4 结论

在野外地质调查的基础上，通过对美姑河流域活动构造时空发育特征，滑坡时空展布规律，活动断裂、褶皱与滑坡发育关系研究，以及结合前人的研究和年代学资料初步得出以下结论：

(1) 美姑河流域的断裂构造控制了流域内滑坡的空间展布，滑坡多“沿河流”、“沿断裂带”和“向斜核部”密集分布；晚更新世以来滑坡集中发育期有5次，分别是中更新世中晚期、晚更新世、200 a B.P.、19世纪80~90年代和现代滑坡。

(2) 流域内的断裂活动、褶皱作用、岩层节理面以及软弱夹层对滑坡发育具有独特的控制模式，断裂与褶皱是控制区内滑坡发生的主要因素。

(3) 流域内主要斜坡结构类型为顺向坡和斜向坡，T₃xj、J₂s、T_1-2d等砂泥岩互层岩组是区内的易滑工程岩组，也是滑坡最易发部位，建议成为未来防范滑坡灾害的重点区，加强调查评估和监测预警工作。