新疆尼勒克黄土岩石磁学特征及变化机制研究

新疆黄土与黄土高原黄土相比,无论在物源还是后期成土环境方面都存在较大差异,因此二者的磁学特征有所不同。本文选取伊犁尼勒克地区的一个黄土-古土壤剖面进行了系统的岩石磁学及粒度研究。实验结果表明尼勒克剖面中磁性矿物具有以下特征:1)以亚铁磁性矿物磁铁矿和磁赤铁矿为主,并含有一定量的反铁磁性矿物赤铁矿和针铁矿;2)各黄土层成壤作用弱,磁性矿物以原始输入的粗颗粒MD和PSD为主。PS_1古土壤层成壤作用强,以细颗粒SD为主。弱发育古土壤层PS。既包含SD颗粒,又有粗颗粒。各地层均不含SP颗粒;3)PS_1古土壤层原始含铁矿物输入量略低于黄土高原地区,其他各地层均高于黄土高原地区,但受成土作用及其他因素影响,剖面中亚铁磁性矿物含量远低于黄土高原黄土-古土壤层。PS_1古土壤层成壤作用强,在新疆地区较为少见,但其磁化率却低于各黄土层,说明尼勒克黄土-古土壤磁化率变化机制与黄土高原地区不同。古土壤层原始输入含铁矿物的量较黄土层低,但原始含铁矿物只是影响剖面磁化率变化的原因之一。PS_1古土壤层在沉积后期受到间歇性水流作用,成土成因的强磁性SP磁铁矿/磁赤铁矿颗粒遭受破坏并转化为赤铁矿,导致PS_1古土壤层磁化率的急剧降低,并使该层赤铁矿的相对含量增加。     

广东湛江泥炭层中趋磁细菌的发现

在研究黄土剖面中有机物质（含微生物）与黄土层磁化率关系时,发现黄土层,特别是所夹古土壤层中存在含磁小体的趋磁细菌,古土壤层中趋磁细菌及磁小体含量均高于相邻的黄土层。磁小体形成和铁源关系测试结果揭示了趋磁细菌的生长与有机盐有关,较低浓度的有机铁更有利于趋磁细菌的生长和磁小体的形成。从某种意义上说有机盐反映地面有机质含量,从而表明大量磁小体形成不是在古土壤最发育时期,也不是在快速黄土堆积时期,而是在气候转变的特定环境,即经过古土壤发育期的长期风化侵蚀,粘土矿物含量增高,与上覆的黄土堆积物组合成微氧环…     

黄土台缘滑坡地表水入渗问题分析

黄土塬区提灌工程保证了农业生产,却造成了地下水位大幅抬升,使得近年来黄土台缘滑坡不断发生。黄土滑坡一个普遍特征就是后缘发育地裂缝以及落水洞,使地表水（灌溉水以及降雨）直接灌入坡体,诱发了大量黄土滑坡。因此,地表水入渗对于黄土滑坡机理研究以及滑坡防治具有重要意义。文章基于对陕西泾阳南塬黄土滑坡的现场调查,对黄土台缘滑坡地表水入渗工程地质问题进行了初步分析,包括：①地表水入渗与落水洞形成机制;②地表水入渗途径及其与黄土滑坡发育过程的关系;③降雨因素对于黄土滑坡的影响程度。     

西安地区黄土含水率变化特点

通过对西安地区黄土剖面的野外观察、颗粒分析和含水率的测定 ,系统地研究了黄土层含水率的变化特点 ,初步认识到在同一黄土剖面上 ,黄土含水率从上到下呈波动变化 ,其峰值位于古土壤层内 ,而波谷处于黄土层内 ,并呈波动增加的趋势。在具有结核层的黄土层中 ,其含水率从上部到下部呈由大变小再变大的趋势 ,其峰值位于结核层之上 ,CaCO3 结核层具有隔水作用 ;在古土壤层中 ,从上向下 ,其含水率呈由小变大再变小的规律 ,其峰值出现在古土壤的中、下部位 ,即粘土化最强的部位。土壤质地是决定含水率大小的重要因素 ,在包气带中 ,黄土含水率的变化与粘土颗粒含量具有明显的正相关关系。     

陕西长武黄土剖面L3～S6土层渗透性研究

根据渗水实验、孔隙度、粒度、磁化率测定,研究了长武黄土剖面L3～S6土层的渗透性及其成因.研究结果表明,L3,L4,L5和L6黄土层渗透性较强,稳定入渗速率较高,它们的渗透系数变化在0.57～1.06mm/分之间,4层平均为0.75mm/分;S3,S4,S5,和S6古土壤渗透性较弱,稳定入渗率较低,它们的渗透系数变化在0.18～0.71mm/分之间,4层平均为0.44mm/分.红色古土壤达到稳定入渗率的时间一般比黄土层要长;黄土层的平均空隙度比红褐色古土壤高,渗透性强,粒度成分较粗,黄土层比红褐色古土壤层更利于构成含水层;红褐色古土壤层粒度成分细,空隙度低,渗透性弱,比黄土层利于形成隔水层.长武第4层古土壤厚度小,纵向裂隙发育强,入渗速率较大,不易形成隔水层.磁化率、粘粒含量资料表明红褐色古土壤层与黄土层渗透性、含水空间和隔水性的差异主要是当时气候冷干和温湿交替变化的结果.     

湖北秭归沙镇溪剖面的巫山黄土地层结构与特征

长江流域是中国粉尘堆积黄土的南界。分布于长江三峡河谷的巫山黄土是长江流域的代表性黄土,具有重要的科学意义。巫山黄土由于受峡谷地形影响及堆积之后边坡地质作用改造,在空间上零星分布于不同地貌位置,其厚度和完整程度常依其地形的不同而差异较大。已有研究也大多拘于对巫山县城一带的某一剖面的某一具体问题的讨论,尚缺乏对巫山黄土地层的总体认识。巫山黄土完整地层结构和黄土—古土壤序列特征,已成为制约其深入研究的基础地质问题。本文根据最近发现秭归沙镇溪黄土剖面,基于其代表性和完整性特点,首次对巫山黄土进行了地层划分,并与北方黄土进行了对比。研究认为,巫山黄土共有4层黄土、2层弱发育古土壤(钙质结核)和1层古土壤组成,大致相当于黄土高原的马兰黄土及离石黄土的顶部(L_1—L_2),4层黄土分别相对应于渭南黄土剖面的L_(1-1、)L_(1-3、)L_(1-5)和L_2,2层钙质结核分别相对于L_(1-2)和L_(1-4),古土壤层即为S_1。相比于北方黄土地层巫山黄土的黄土层颜色更加偏深、稍红,古土壤层S1裂隙面上见有明显的铁锰质薄膜,成壤作用较北方黄土更强。这可能是由于巫山黄土的地理分布更加靠近夏季风控制区,气候环境有所不同。     

脂肪酸在古土壤层和黄土层中的分布差异及其环境指示意义

陕西洛川黄土剖面中的黄土层及古土壤层中脂肪酸存在显著差异：黄土层中的正构脂肪酸以不对称的双峰分布，前峰高于后峰，Ｃ１６：０为主峰；古土壤层中，脂肪酸以三组峰分布，Ｃ９，Ｃ１６，Ｃ２８近乎相等；古土壤层中的异构脂肪酸有ｉＣ１７，ｉＣ１９，反异构脂肪酸有ａｉＣ１４，ａｉＣ１５，ａＩＣ１７，ａｉＣ２０等，黄土层中几乎不见它们的，均含有Ｃ１６；１，Ｃ１８：１不饱和脂肪酸，其中Ｃ１８；１含量高。Ｌ２，Ｓ２的     

中更新世以来哈尔滨黄土有机碳同位素组成及其古气候意义

研究黄土-古土壤序列有机碳同位素组成与古植被和古气候的关系,对于重建第四纪环境变化过程有重要意义。然而,东北地区黄土有机碳同位素组成的研究尚未展开。本文对哈尔滨荒山岩芯开展了黄土-古土壤序列的有机碳同位素组成和磁化率分析。结果表明,中更新世以来有机碳同位素组成在古土壤层和黄土层的均值分别为–24.8‰和–25.1‰,整体上古土壤层有机碳同位素组成较黄土层偏正,而S0和S2古土壤层相对偏负。利用端元法恢复过去C_3/C_4植物的相对丰度,揭示出中更新世以来研究区C_3植物占绝对优势地位。通过与海面温度和深海氧同位素以及东北地区赤峰黄土的有机碳同位素进行耦合对比,发现荒山岩芯的有机碳同位素组成变化与温度呈正相关,表明温度是植物碳同位素组成变化的主控因素。然而在某些间冰期时期,比如S0、S2层以及S3古土壤层中部,降水可能成为主要因素。上述研究表明东北地区植物生长对气候响应具有复杂性。这些认识对于理解哈尔滨地区C_3植物的生长因子具有重要的借鉴意义。     

从渭南剖面有机质类型的差异探讨黄土地区湿度的演变趋势

对陕西渭南12．6m黄土剖面做了235个样品有机碳(TOC)、有机硫(TOS)及岩石有机质快速评价仪(Rock-eval)热解分析。TOC的含量在黄土层(L1和L2的顶部)为0．04％-0．45％，古土壤层(S0和S1)为0．05％-0．64％，它随深度呈周期性变化，在古土壤层中含量较高，特别是在古土壤层向黄土层转变的界面上明显增高。黄土中的干酪根最高热解峰温度（Tmax)主要分布在525℃、古土壤的主要在475℃。引入大气物理学中测量湿度的比湿概念，根据模拟实验结果，将干酪根不同湿度的热解烃。划分为与下降水有关的以低等生物为主的热解烃(pHC2-1)、以高等生物为主的热解烃(pHC2-2)和与蒸发作用有关的次生碳酸盐包裹烃(pHC2-1)，提出计算黄土地区第四纪古湿度公式Q9=(pHC2-1 pHC2-2)／pHC2-1 pHC2-2 pHC2-3)。经计算该剖面由下而上湿度分别为L2＜60%，S1为55％-75％，L1为45％-63％，S0为55％-72％，以及现今尚处于较湿周期的总趋势。     

黄土沉积中红光/反射光亮度值变化及古气候意义

第四纪黄上沉积的一个最直观的野外现象是黄色的黄土层与红色的古土壤层相间排列,在我国黄土高原,完整的黄土沉积具数十层古土壤。大量研究表明,黄土层堆积于干冷的冰期,古土壤则堆积于温湿的间冰期。冰期一间冰期旋回过程中,大气温度可随之作大幅度的波动。而土壤学...     

黄土高原滑坡灾害形成动力学机制

滑坡灾害是威胁黄土高原人民生命和财产安全、城镇与重大工程建设与运营的重大地质问题。针对黄土高原滑坡灾害形成的动力学机制问题,在大量的调查统计、试验与理论分析基础上,总结得出区域构造应力是黄土高原滑坡高发的主要驱动力,它是滑坡分区分带群发的控制因素,是黄土滑坡的"第一元凶";边坡构造应力既造就了结构面,又不断地改造和松动着结构面,持续地肢解着边坡的完整性,它是单体滑坡形成的主要驱动力,是黄土滑坡的"第二元凶";黄土是一种特殊的结构土,具有极强的水敏性,在土体应力驱动下极易灾变,黄土的这种易灾特性是土体灾变的内在原因,是黄土滑坡的"第三元凶";大量的滑坡发生都与水有关,地表水大量渗入黄土浅表部,会引起浅表崩塌和溜滑灾害,而当水沿着微、细、宏观优势通道进入黄土深部后,就可能引起深层滑坡,因此,动水渗透作用是黄土滑坡的"主凶";工程扰动既会改变边坡原有的应力状态,进而扩展和松动已有的结构面,现今,工程扰动已经成为一种诱发地质灾害的重要地质营力,是黄土滑坡的"帮凶"。      

工程切坡诱发黄土滑坡成因机制研究

伴随着城镇化进程的提速,黄土地区由于工程切坡诱发了大量的工程滑坡。为了研究典型工程黄土滑坡的成因机制,以宝鸡市扶风县飞凤山滑坡为例,开展了野外地质灾害详细调查,同时进行原位渗水试验和原状黄土、古土壤试样土-水特征曲线测试。试验结果表明：当黄土存在小孔洞等结构性问题时,渗透系数可达10-4 cm/s量级,为中等渗透性等级;土-水特征曲线试验求得古土壤的进气值为11.5 kPa,大于黄土的9.0 kPa,同时曲线也显示了古土壤和黄土干湿交替过程中,强度和变形的演化出现分化。在试验结果分析基础上,指出工程切坡是滑坡发生的主要诱发因素,由此触发了土体一系列物理化学链锁反应,尤其是强化了土-水耦合作用的影响,催化了滑坡的发生。最后,提出了飞凤山滑坡的破坏模式为滑带双向发展、兼具滑塌灾害部分典型地质特征的渐进式破坏。     

陕西泾阳东风高速远程黄土滑坡运动过程的模拟

陕西泾阳南塬的东风滑坡是一个典型的高速远程黄土滑坡,由于斜坡顶部的黄土台塬长期灌溉所诱发。通过野外调查,采取滑坡后缘斜坡的黄土试样,对斜坡中部的Q2黄土做天然含水率的固结不排水剪试验,对斜坡底部地下水位面附近的Q1黄土做饱和固结不排水剪试验,结果表明非饱和的Q2黄土和饱和的Q1黄土在破坏后都具有显著的应力降,但前者是由结构强度引起,而后者则是由剪切形成的超孔隙水压力引起,由此表明该斜坡一旦破坏,就会有较高的启动速度。对滑坡坡脚以外一级阶地上的砂卵层做环剪慢剪试验,测得其有效残余摩擦角,根据滑坡各部分含水状态给定孔隙水压力参数,利用Sassa. K滑坡运动模型对该滑坡运动过程进行模拟,从模拟结果反映出滑坡运动过程中的覆盖范围和速度的变化,模拟的滑坡运动距离和覆盖范围与实测比较吻合,最高速可达到37m s-1,为高速滑坡。黄土滑坡以高的初速度下滑到坡脚下一级阶地上的饱和砂卵层上,砂卵层上液化是导致其远程运动的主要原因。     

陕西泾阳“3·8”蒋刘黄土滑坡成因及运动特征分析

2016年3月8日上午泾阳南塬蒋刘村附近发生一起黄土滑坡-泥流。调查发现:滑坡区地下水位已经到达了坡脚,多处出现冒水点,地表垂直溶蚀裂缝发育,同时后缘深部多处可见贯通的裂隙,为水流入渗提供了优势通道。测试了滑源区土体体积含水量,发现滑坡区古土壤的隔水效应很强,导致古土壤层形成滞水层,黄土层开始积水,形成高含水量带,从而形成易滑层,导致“3·8”蒋刘黄土滑坡失稳。利用LS_RAPID软件对滑坡的运动过程进行了分析,结果显示:整体运动过程分为4个阶段:0~4.0 s为滑坡的启动阶段,坡体迅速坍塌,最大速度达到了10.3 m·s-1;4.0~4.9 s为坡体与地面的接触碰撞阶段,滑体开始减速,在4.9 s的时候减到了7.3 m·s-1;4.9~6.7 s为二次加速阶段,滑坡体在平坦的阶地上形成了泥流,加速前行,最大速度达到了18.4 m·s-1;6.7~29.5 s为减速停止阶段,滑坡动能逐渐散尽,运动停止。滑坡最终滑动距离达到275 m,滑动时间29.5 s,滑动距离与堆积范围和野外调查基本一致。     

灌溉作用下浅表层黄土滑坡变形破坏机理实验研究

为有效减少泾阳地区大面积灌溉活动诱发黄土滑坡对社会和经济带来的巨大损失,开展灌溉型滑坡室内实验研究,研究坡度在灌溉条件下对黄土滑坡变形破坏过程影响,具有重大的现实意义。本次实验设计了可用于坡顶和坡面的灌溉装置,同时进行了45°斜坡和60°斜坡的两组室内灌溉模型实验,且每组斜坡内埋设体积含水率传感器、基质吸力传感器和孔隙水压力传感器三种传感器记录其内部变化。通过对两组实验过程及结果进行对比分析,进而得出灌溉条件下浅表层黄土滑坡的变形破坏规律,总结出该类滑坡的破坏模式及其诱发机理。实验结果表明,实验前期随着体积含水率不断增大,基质吸力逐渐减小至基本稳定,土体强度随之减小;实验后期上部土体饱和,斜坡产生的变形和土体排水不畅产生了超孔隙水压力,有效应力随之减小,土体强度减小至最小,导致滑坡产生。同时,坡度越大,滑坡越易发生,滑面深度和滑动距离越小。     

A rapid loess flowslide triggered by irrigation in China

A loess landslide occurred in the morning of October 6, 2006, in Gaolou district of Daming town, Hua country, Shaanxi, China. The landslide originated from a valley side slope of the loess ‘yuan’ (dissected loess plateau), below which many houses are densely located. The displaced materials smashed several houses and killed 12 persons, after traveling down a long but gentle valley channel. Field surveys revealed that the displaced materials were highly fluidized. Because there was no rainfall before this event, the leakage of irrigation water from the canal on the top of the slope may be the reason for the initiation. To investigate the possible mechanisms underlying the initiation and movement of this landslide, laboratory tests on the loess samples from the source area were performed. Some preliminary research results are presented in this report.     

Landslides triggered by the 1949 Khait earthquake, Tajikistan, and associated loss of life

Earthquake-triggered landslides are a major geological hazard in Central Asia. In July 1949, the M7.4 Khait earthquake triggered many hundreds of landslides in a mountainous region near the southern limit of the Tien Shan Mountains, central Tajikistan. These landslides involved widespread rock-slope failure as well as large numbers of flowslides in loess that mantles the steep slopes of the region. In the Yasman valley hundreds of loess landslides coalesced to form a massive loess flow (est. vol. 245 Mm³) that travelled up to 20 km on a slope of only 2°. In an adjacent valley, the Khait landslide involved transformation of an earthquake-triggered rockslide into a very rapid flow by the entrainment of saturated loess into its movement. It travelled 7.41 km over a vertical distance of 1421 m with an estimated average velocity of ~30 m/s. We estimate its volume as 75 Mm³, an order of magnitude less that previously published estimates. The Khait landslide was simulated using DAN. The number of casualties due to earthquake-triggered landslides in the epicentral region was considerable. Approximately 4000 people were killed in the Yasman valley loess flow as 20 villages (kishlaks) were overwhelmed. In the Khait landslide alone we estimate ca. 800 people lost their lives when the villages of Khait and Khisorak were overrun by rapidly moving debris. Our data indicates that a total of approximately 7200 people were killed by earthquake-triggered landslides in the epicentral region of the Khait earthquake and that, in terms of loss of life, the 1949 Yasman valley loess flow was one of the most destructive landslides in recent history.     

青海上湾特大型红层老滑坡体形成机制研究

青海上湾特大型老滑坡体是一个典型的多期次第四系上更新统黄土与新近系贵德群泥岩切层旋转滑坡,滑动面主要位于新近系贵德群泥岩内。在充分利用现场滑坡勘查和钻探试验所获取资料的基础上,通过对滑坡堆积物中的关键层（黄土状土和砾岩堆积物）与泥岩堆积物的空间位置组合关系的研究,以及对老滑坡体底滑面的形态和黄土状土顶部的淤泥（堰塞湖湖积物）的分析,确定了上湾特大型老滑坡体主要经历了两次规模较大的滑动。利用地下水动力学的理论,计算出两次滑动前的地下水位,并建立了分析滑坡变形与破坏机制的数值模型。综合区域新构造运动特点、地下水位的动态变化、新近系贵德群泥岩在饱水状态下力学强度显著下降的特征以及FLAC3D数值模拟结果,得出老滑坡体第1次滑动主要是由于河流下切作用引起,并给出了河流下切过程中坡体变形的3个阶段。第2次滑动是由于第1次滑动后,斜坡临空面变陡,坡脚剪应力进一步集中,且在其前缘形成一个堰塞湖,导致地下水位上升软化泥岩而发生的累进性牵引滑动。     

陕北延安“7.3暴雨”诱发地质灾害主要类型与特征

2013年7月3日以来,陕西延安地区百年不遇的持续性强降雨,引发了大量的崩塌、滑坡、泥流地质灾害,造成严重的财产损失和人员伤亡。通过野外实地调查,对本次持续性强降雨诱发大范围地质灾害的主要类型和特征进行了较为系统的研究。研究表明,本次持续性强降雨引发的地质灾害共计8 000余处,灾害类型主要有崩塌、滑坡和泥流,分别以小规模黄土崩塌、浅表层黄土滑坡、坡面型黄土泥流为主,以及上述灾种链生转化形成的沟谷型泥流。在持续降雨条件下,多灾种转化而成的复合型灾害是造成人员伤亡和财产损失的主要类型。     

陕西泾阳南塬黄土滑坡灾害与引水灌溉的关系

陕西泾阳南塬塬边黄土滑坡频繁发生，造成的经济损失和人员伤亡极为惨重。本文讨论了区内黄土滑坡灾害形成的地貌地形及地质环境特征，着重分析了人类不合理的引用地表水灌溉，改变了地下水文条件，从而降低了土体的抗剪强度，导致黄土滑坡形成的过程和机制。通过研究认为，合理进行灌溉，控制地下水位是改善塬边地质环境和防治滑坡灾害的关键措施。