陈婉莹 史力柯
摘 要:从古至今,长江及其支流流域的地震等地质灾害状况多发,严重威胁人民的生产生活安全。我们根据对历史文献及地方史志的整理分析,运用小波分析法,定量地对岷江上游地震发生的频次、等级、周期性、成因等进行分析,了解到明清时期岷江上游记载的地震情况共79次,其中84.81%为小型地震,8.86%为中型地震,6.33%为大型地震;
总体有两个较明显的周期变化规律,分别是4~14a和13~32a。从周期震荡情况来看,在13a到32a的准2次震荡最为显著。空间分布明显不均匀,茂州发生的频率最高。
关键词:明清时期;
岷江上游;
地震;
小波分析法;
时空分布
岷江上游的地震是灾害地理学研究的重要内容之一。由于“明清小冰期”导致国内各种灾害频发,使得方志编撰在当时较流行,有关明清的现存史料和相关的县志府志等资料也较为丰富;
再加上中国古代为传统的农业社会,灾害的发生直接影响国家的命脉,而地震所造成的后果通常颇为巨大,这就使得历史时期濒岷江生存的人民对地震给予了充分的重视。在地方史志及各类著作中,也有较多地震的记载和传述,为研究提供了可能。从研究内容来看,关于历史时期岷江上游的灾害研究多是针对旱涝灾害;
即便有针对地质灾害的研究也多是对滑坡、泥石流等进行探讨,对明清岷江上游地震的研究很少。从研究重点来看,学者们针对岷江上游多是从灾害预测、风险评估等方面着手,从历史地理学方面研究的著作很少。已有的研究也多是针对近现代研究区发生的特大地震进行分析,系统研究该地历史时期地震的文章不多。从研究区域来看,一般是针对流域内发生的某一次或某县为例进行探讨,很少将流域内地震作为一个整体进行研究,这便使得作出的结论容易有局限性。综上,我们运用小波分析法来探究不同时间尺度下研究区地震的周期性变化,以及其变化的强弱,从而在对岷江上游地震的研究中更为科学、合理。
一、岷江上游的“小冰期”及地震概况
岷江上游是指岷江在都江堰以上河段及其支流所覆盖的区域。岷江古称汶江、汶川,根据干流地理特点,都江堰市以上为上游。岷江上游地区位于102°35’E—103°57’E,30°46’N—33°09’N,如图一所示,在行政区域上包括四川省汶川、理县、茂县、松潘、黑水及都江堰市部分辖区。岷江上游位于四川盆地向青藏高原过渡的高山河谷地区,地处“川西北三角形断块区”,西高东低,山高河深,有邛崃和岷山山系,地表起伏大;
又由于其位于松潘地震带、龙门山断裂带和较活跃的岷江断裂带上,地质活动频繁。狭窄的V型谷地使得該地地貌种类繁多,河流两侧谷坡陡峭。岷江上游有山地生态脆弱区。这里作为长江上游主要生态屏障,直接影响着下游的自然环境和社会经济情况。
从15世纪开始,全球进入了漫长的寒冷期,而16世纪中到19世纪中是小冰期最冷的阶段。[1]我国的明清时期正位于这个阶段,因而也被称为“明清小冰期”。低温或者说寒冷使得中国在当时出现了一个灾害高峰期,而对方志的编写在该时期颇为流行。明清时期也是我国方志等史料最多的时期,且各类方志中的地震记载都较为详尽。我们研究所用数据主要源自《岷江志》[2],《中国气象灾害大典》四川卷[3],《中国灾害通史》的明代卷、清代卷[4],《明实录》,《清史稿》,《中国地方志集成》四川府县志辑[5],还包括《中国地震资料年表》[6]和《四川地震资料汇编》[7]等等的统计类资料及岷江上游流域内的各地地方史志,研究区图片资料主要源自《中国历史地图集》[8]。综上共整理出79条1368年至1911年的岷江上游地震记载。
我们的研究方法有历史文献法和小波分析法。前者主要是将文献(包含历史文献和现代学者的整理)中记录的地震灾情进行整理并提取,为定量分析提供数据;
后者是要呈现出地震情况在各时间尺度下表现出的周期性特征,辅助读者了解其产生的周期性变化,据此得到地震在各时间尺度上的趋势预测,同时得到不同尺度下周期变化的强弱情况。[9]这对分析灾害的时间变化特征有极大帮助。
二、岷江上游地震的时空分布特征
(一)地震的等级划定
由于古时地震没有科学的仪器测量,因此其等级仅能依靠百姓感知及坊间传闻的记载进行判断。这里根据收集到的79条地震灾害记载中的持续时间、地震涉及的范围、感受的强度、人畜伤亡和财产损失情况以及赈灾情况等相关内容,结合现今已有的一些分级标准[10],把明清时期岷江上游的地震分为三个等级,具体如下:
表一:明清时期岷江上游地震等级描述情况及发生频次
灾害等级 地震地裂描述情况 人畜伤亡描述情况 频次/次 频率/%
小型 微动,地震有声,有声如雷 无人畜伤亡 67 84.81%
中型 地大震,动摇庐舍、倾塌房屋,城楼(墙壁)歪斜,桥梁道路多损 (压伤)压死人畜(数量不过百) 7 8.86%
大型 山崩地裂、城垣倾圮,墙房倒塌无数,地裂 压死(毙)人畜无数,压死军民数人 5 6.33%
由上表可知,明清时期岷江上游的地震情况中,84.81%都是小型地震,描述多较为简略,为“地震”“地震有声”等;
8.86%是中型地震,影响较大,有一定的人员及财产损失;
6.33%为大型地震,影响恶劣,后果严重,人畜死伤多,房屋财产损失严重。例如1713年的全蜀大地震,波及今四川盆地大部分,研究区也在其中,描述中的“倾塌城屋”“压杀人民”等描述,可以想象其造成的严重后果。
(二)地震的时间演变特征
1.年际变化特征
为更好地统计,我们将同一天或同一次发生在不同地区的灾害予以分别统计。从发生年份来看,在明代,岷江上游流域有地震发生的年份有44年,在清代有16年;
由表一可知,明清时期(1368—1911年)共544年的历史中,岷江上游有记载的地震共79次,约平均不到七年就会发生一次。其中,小型地震67次,占总数的84.81%;
中型地震7次,占总数的8.86%;
大型地震5次,占总数的6.33%。为了能更好地对地震的时间演变特征进行分析,依照表一的划分标准,制作关于地震等级分布情况的散点图(纵轴的1、2、3分别对应小型、中型和大型地震),如图二。可以看出,清代所发生的中大型地震要多于明代,明代发生的小型地震数量要远多于清代;
总数上,明代共发生59次,清代只有20次,差距较大;
小型地震在1467年—1657年这一时间段发生得最为频繁,中大型地震在整个明清时期分布较均匀。整体来看,岷江上游的地震发生频率高的时间段,等级不一定就高;
而频率不高,等级反而可能会高,这一定程度上说明灾害发生的频率与灾害程度之间没有必然的关系。
2.周期特征分析
灾害发生情况是有一定的周期性的,因此我们采用小波分析法对地震的周期性变化进行研究,得到了其时间序列在多尺度上的变化特征。我们发现,明清时期,岷江上游的地震总体有两个较明显的周期变化规律,分别是4~12a和16~32a。从周期震荡情况来看,在16a到32a的准2次震荡最为显著;
1467年至1587年间的短周期为8a,1467年至1737年间的长周期为23a。从稳定性来看,在全尺度上,1737年之后地震表现得都较稳定;
而1587年至1911年间,主要在0~16a尺度上较为稳定。
(三)地震的空间分布特征
根据统计归纳发现,地震的群发性不仅有同一年多地发生,还有一地多次发生的情况。因此,需要从空间分布上对地震的发生情况进行分析整理。
我们在处理数据时发现,部分州卫县并不是完整包含在研究区内的,为统计方便,将所涉及的地区按完整行政区划入研究范围。在明清时期岷江上游流域发生的地震空间分布情况为:茂州32次,威州17次,松潘卫/厅(今松潘县)19次,灌县12次,保县4次,汶川县5次,记录为四川的情况共8次。由图三可以看出,明清时期岷江上游流域的地震灾害分布很不均衡,彼此之间差别比较大:茂州频次最高,但松潘的中大型地震比例更大一些。这是由于岷江上游主要有松潘地震带和龙门山地震带两大地震带,按照烈度区划呈西北向东南逐渐变高的趋势,这就导致了研究区地质构造较活跃,地震频发;
且在整个区域范围内,沟谷纵横,水土流失严重,进一步加大了地震所造成的后果,易引发一系列的次生灾害。
三、岷江上游地震的成因及影响探讨
(一)自然原因及影响
1.气候异常
冰期即为距今几百年中出现的冷期,时间大约为明景泰元年至清宣宗道光三十年(公元1450年—1850年),当时的平均温度要比现在低一到两度。[11]学者们称其为“明清小冰期”。据史料证实,在明嘉靖至清道光年间有过大规模的“极寒天气”在中国发生,对当时的中国影响很大,社会动荡不安。通常情况下,气候情况变化异常往往会导致自然灾害的频发。在历史时期的记载中,气候越趋于寒冷,地震等相关灾害就越发频繁且危害加剧;
而当气候转暖,灾害相对会减少并减轻许多。由于小冰期产生了一条重要的影响链,即:由于气温剧降,寒冷造成了降水线向南移动,致使北方干旱,粮食减产,引起强烈的社会动荡;
而长期的饥荒状态是战乱愈发严重的重要原因。
2.地质地貌特殊
岷江上游地震频发与其地质地貌条件也有关。岷江上游地区主要有松潘地震带、龙门山断裂带和岷江断裂带。这一区域内的降水较为充沛,山高谷深、地形起伏大,褶皱、断裂构造发育,新构造活动强烈。复杂的地质构造以及多样的地貌类型导致岷江上游成为一处地震典型区。从古至今,研究区地质构造活动都较频繁,地震爆发频率高。1713年茂县的一次7级以上大地震不仅造成了巨大的人员和财产损失,还引发了大规模的崩塌、滑坡等次生灾害,堰塞岷江。史载“全蜀地大震,茂州震甚,倾塌城屋。震及文庙,两庑倾圮,黉宫欹倾,庙左故有圣像碑,亦露处一隅。叠溪、平番城圮,压杀人民”[12]。
岷江上游因地质活动强烈,山高坡陡,降水集中,再加上该地水土流失情况较为严重,极易出现地表土层疏松、破碎等情况,使得地震造成的后果更为严重,进一步还会导致相关次生灾害的发生。例如由地震导致的崩塌滑坡发生后,其堵江过程易引发溃坝洪水,造成更大的损失。
(二)人文原因及影响
1.人口迁移导致的毁林开荒
岷江上游流域主要为高山峡谷,适宜人居地区稀少,且几乎都在少数民族自治区域,是汉、羌、藏三民族的文化交汇处。羌族在山高坡陡的高山区;
藏族则分布在更为高寒的地区;
汉族主要集中在地势低、水热佳、交通便利的河谷一带。明清时期由于战乱,汉族大量迁入,[13]对这个区域的自然、人文环境产生了巨大影响。这个变化主要体现在汉族的进入带来了先进的农业技术,人们开始对河谷低地进行大规模开发,粮食产量和人口增长,自然危机也随之而来。这与当时的社会背景也有很大关系。元末明初时期,人民一直忍受着战乱的摧残,许多人无家可归只好逃亡,导致田地空虚。明朝刚建立,当地就出现了战乱导致的大规模的人口迁移。为此,许多无家可归者为了生存和躲避官差只能藏身于山区。伴隨明初休养生息的政策,岷江上游人口大增;
到明末清初又陷入战乱,人口猛跌,同时发生了饥荒情况,很多地方甚至变成了无人区。四川尤其严重,产生了严重的人口失衡;
广大农村地区人烟断绝也是常态。但在另一个方面,人口大减也给大自然带来了恢复期。历史上岷江上游的森林资源是较为充足的,当然这是由于明清之前当地的农耕水平较为低下。但当时的清政府为了解决四川特别严重的人口大减及荒地猛增情况,实行了一系列安抚政策,包括号召百姓回家、流民缴纳田赋即可入籍、新垦田地分年起课等政策,以鼓励入住四川参加垦殖。[14]这就导致了一次移民大浪潮,人口增长迅速,使得本就平地稀少的岷江上游地区更是用地紧张。
2.赋税调整与作物引入
赋税政策的调整对当地的用地情况亦产生了不小的影响。清朝一开始基本是沿袭明的管理制度,赋税方面也采用前朝的“一条鞭法”;
而后由于发现许多问题,在康熙到雍正年间对赋税制度进行了重要改革。康熙五十一年(1712年)的政策改为:不管人和地怎么增加,田赋及丁赋都不会再增加了。但政令的颁布却导致了大量流民出现和官员腐败,因此雍正时确立了“摊丁入亩”政策,大幅度提高农民的劳动积极性。而明末清初美洲高产旱地作物传入岷江上游区域则为山高坡陡的山地开发提供了可能。外来作物对这一地区的良好适应也解决了山区人民的粮食问题。有利就有弊。对山地森林的无序无度开发导致了大面积地毁林开荒,严重破坏了森林生态,带来了山区严重的水土流失、水系生态环境恶化,最终使得滑坡、泥石流等灾害频繁发生。
四、结论与讨论
(一)明清时期岷江上游有记载的地震共79次,约平均不到七年就会发生一次。其中,小型地震67次,占总数的84.81%;
中型地震7次,占总数的8.86%;
大型地震5次,占总数的6.33%。明清时期的地震总体有两个较明显的周期變化规律,分别是4~12a和16~32a。从周期震荡情况来看,在16a到32a的准2次震荡最为显著;
1467—1587年间的短周期为8a,1467—1737年间的长周期为23a。从稳定性来看,在全尺度上,1737年之后表现得都较稳定;
而1587年到1911年间,主要在0~16a尺度上较为稳定。
(二)研究区地震空间分布情况为茂州32次、威州17次、松潘卫/厅(今松潘县)19次、灌县12次、保县4次、汶川县5次,记录为四川的情况共8次。可以看出,明清时期岷江上游流域的地震灾害分布很不均衡,彼此之间差别比较大,茂州频次最高,但松潘的中大型地震比例更大一些。
从记载可以看出,大型地震灾情记载通常较为详尽,小中型地震很多是一句话带过。大型地震影响固然惊人,但中小型灾害频率更高,后果也不容小觑。因此,结合明清时期的地震灾情,总结其经验教训,将重点更多地放在对于中小型灾害的防治及预测上,对现今防灾减灾、灾后重建等工作当有积极意义。
注释:
[1]参见侯雨乐、胡尧:《清代岷江上游洪涝灾害特征研究》,《江西农业学报》2017年第6期。
[2]冯广宏:《岷江志》,四川省水利电力厅1990年印。
[3]温克刚:《中国气象灾害大典·四川卷》,气象出版社2006年版。
[4]邱云飞、孙良玉:《中国灾害通史》之《明代卷》《清代卷》,郑州大学出版社2009年版。
[5]《中国地方志集成·四川府县志辑》,凤凰出版社2008年版。
[6]中国科学院地震工作委员会历史组:《中国地震资料年表(上册)》,科学出版社1956年版。
[7][12]《四川地震资料汇编》组:《四川地震资料汇编》,四川人民出版社1980年版。
[8]谭其骧:《中国历史地图集》,地图出版社1982年版,第7册《元、明时期》,第8册《清时期》。
[9]参见娄德君:《近50年来黑龙江省的冷暖和旱涝变化》,南京气象学院2003年印。
[10]参见侯雨乐、胡尧:《清代岷江上游洪涝灾害特征研究》,《江西农业学报》2017年第6期。
[11]参见杨霄:《晚全新世嘉陵江流域环境变迁初步研究》,西南大学2014年印。
[13]参见石硕:《汶川地震灾区:岷江上游的人文背景与民族特点——兼论岷江上游区域灾后重建过程中对羌文化的保护》,《西南民族大学学报(人文社科版)》,2008年第9期。
[14]参见蓝勇:《乾嘉垦殖对四川农业生态和社会发展影响初探》,《中国农史》1993年第1期。
作者单位:太原师范学院地理科学院(晋中)
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