2015年4月25日, 尼泊尔中部廓尔喀发生了M_W7.8地震。据统计, 本次地震造成了至少造成8i800人死亡与数万人受伤(Hashash et al., 2015)。由于地震影响区地形陡峻, 为高山峡谷区, 因此本次地震也触发了大量的滑坡, 这些滑坡直接造成的灾害占地震灾害的比例相当大。尽管本次地震发生的尼泊尔中部地区在历史上曾发生过多次强震, 但是关于该地区历史地震滑坡的研究较少, 这限制了研究人员客观认识该地区地震触发滑坡的能力与地震滑坡的发生机理和分布规律等。鉴于此, 本文基于地震前后高分辨率卫星影像目视解译方法, 并结合滑坡野外调查结果, 建立详细客观的廓尔喀地震滑坡数据库。结果表明本次地震触发了至少47i200处滑坡, 总面积约110km²。这些滑坡分布在1个面积约35i700km²的椭圆形区域内。与已有的本次地震触发滑坡数据库成果(Kargel et al., 2016; Xu et al., 2016b; Gnyawali et al., 2017; Martha et al., 2017; Roback et al., 2017; Tiwari et al., 2017)相比, 本文得到的结果详细完整得多, 更客观反映了本次地震触发滑坡情况, 对分析同震滑坡机理、 分布规律, 危险性评价, 地震滑坡演化规律研究, 震后震区滑坡防灾减灾等均具有重要的价值与意义。

印度板块俯冲于青藏高原之下, 并持续向N运动, 形成了近EW向展布的喜马拉雅造山带(Powell et al., 1973; Royden et al., 2008), 这是全球构造运动最活跃的地区之一。该区域地壳运动与地震活动异常强烈, 活动构造构造发育, 自南向北发育3条缓倾角的向N倾的深大逆冲推覆断层带(图1), 依次为主前缘(MFT)、 主边界(MBT)与主中央逆冲断裂带(MCT)。这3条断裂在深部会聚成1条断裂带, 即主喜马拉雅逆冲带(MHT)(Upreti, 1999)。本次地震的发震断层被认为是主前缘逆冲断裂带(MFT), 但是破裂没有到达地表, 深度在地下5~15km的范围(Elliott et al., 2016; Hubbard et al., 2016)。地震破裂总时长约60s, 破裂的扩展速度约3.0km/s(Avouac et al., 2015; Kobayashi et al., 2016)。主震发生45d内, 共记录到553个M_W> 4.0的余震(Adhikari et al., 2015)。本次地震主震破裂为单向破裂, 方向为E。最大的余震发生在主震后17d的5月12日, 震级为M_W7.3, 发生在余震分布区的东边界。也就是说M_W7.8主震与M_W7.3最强余震中间的区域是余震分布的大体区域。

图1

Fig. 1

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	图1 2015年尼泊尔廓尔喀地震区域构造图 MFT 主前缘断裂; MBT 主边界断裂; MCT 主中央断裂Fig. 1 Map showing regional tectonic setting related to the 2015 Gorkha(Nepal)earthquake.

本研究综合采用基于卫星遥感影像的滑坡目视解译与野外调查验证2种方法, 来建立廓尔喀地震滑坡数据库。震前的遥感影像主要来自Google Earth, 其所提供的震前影像覆盖全、 分辨率高、 质量好, 可有效排除掉震前存在的滑坡。震后卫星影像主要有2个来源:一是中国资源卫星应用中心提供的国产卫星影像, 如CB04、 GF1、 GF2、 ZY02C与ZY3等卫星数据(图2); 二是来自Google Earth的高分辨率卫星影像, 如CNES/Astrium、 DigitalGlobe的真彩色与全色影像等(图3)。图2中的卫星影像数据采集时间为2015年4月27日至5月18日, 图3中的卫星影像采集时间为2015年4月27日— 6月10日, 而地震区的雨季为6— 9月, 这保证了所采用的震后遥感影像基本来自雨季之前, 所得到的地震滑坡结果受后续降雨的影响极小, 也基本没有将后续降雨滑坡识别为地震滑坡的情况。两者基本覆盖了整个椭圆形滑坡分布区域, 仅有约1%的区域(约350km²)是上述震后影像覆盖的空白区域, 在本研究中采用15m分辨率的Landsat8影像来补充。尽管分辨率较低, 但是这350km²的区域位于滑坡分布区的边界附近, 同震滑坡很少。因此, 这一区域影像的低分辨率对结果滑坡数据库的影响很小。

图2

Fig. 2

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	图2 来自中国的震后卫星影像分布Fig. 2 Coverage of pre-earthquake satellite images from China.

图3

Fig. 3

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	图3 来自Google Earth的震后卫星影像分布Fig. 3 Coverage of pre-earthquake satellite images from Google Earth platform.

本研究采用的遥感影像分辨率相当高, 基本可以满足同震滑坡解译与滑坡数据库的建设要求。为验证地震滑坡解译结果, 进一步提高地震滑坡数据库的客观性与精度, 本研究开展了部分区域的同震滑坡野外验证。野外考察时间为2015年6月13— 17日。野外调查中, 总行驶里程约680km(图4)。考察路线主要包括沿着阿尼哥公路与沙拉公路, 即从尼泊尔首都加德满都分别到中国的樟木口岸与吉隆口岸, 还包括2条公路之间的一些路线(Xu et al., 2017)。考察过程中主要比对公路两侧的滑坡与解译的结果, 并拍摄典型滑坡照片。沿考察线路两侧解译的结果在野外均得到了良好的验证, 仅一些规模很小的滑坡(数方)在遥感影像上难以判识。这些极小规模的滑坡尽管数量较多, 但是其体积占同震滑坡总体积的比率相当小, 因此这些极小规模滑坡的遗漏并不影响对地震滑坡总体客观信息的获取与后续的科学研究。

图4

Fig. 4

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	图4 廓尔喀地震滑坡野外调查路线Fig. 4 Expedition routes of landslides triggered by the Gorkha earthquake.

本研究建立了1个详细客观的2015年尼泊尔廓尔喀 M_W7.8地震滑坡数据库。结果表明本次地震触发47i200处滑坡, 这些滑坡总面积为110km², 估计总体积为9.64× 10⁸m³。这些滑坡大体分布在1个长轴为NWW向的近椭圆形区域内, 面积为35i700km²。在该区域内, 滑坡点密度、 面密度、 体积密度分别为1.32km^-2、 0.31%与0.027m。本文还基于这些滑坡制作滑坡点密度分布图, 最大的滑坡点密度高达132.2km^-2。总结了已出版的覆盖整个地震区的本次地震滑坡数据库成果, 通过与已有成果滑坡总数量的对比, 以及2个小区域内的解译结果的对比可知, 本研究得到滑坡数据库比其他成果更为详细与客观。本研究还列举了目前全球范围内仅有的35个地震触发滑坡的编录图或数据库信息, 指出了当前的地震滑坡数据库依然是比较匮乏的。本研究一方面提供了1个详细的廓尔喀地震滑坡数据库, 为分析廓尔喀地震滑坡机制、 分布样式、 规律与危险性评估等提供了重要的基础数据; 另一方面也提供了1个仅次于2008年汶川地震滑坡数量的单次地震触发滑坡详细的数据库实例, 其对理解喜马拉雅地区地震滑坡发生规律, 全球视角下的多震例地震滑坡研究的重要性不言而喻。