火山地层学与火山架构:以长白山火山为例

将长白山火山喷出物按成岩方式和岩相可分为柱状节理熔岩、火山碎屑流和火山泥石流等20种基本类型,它们均可构成可识别的19种火山地层单元。火山架构是由被火山地层界面所围限的诸多基本地层单元叠置而成。一个复杂的火山组合体,可以通过界面识别,拆分成若干火山地层单元,从而实现对火山堆积体的分解描述和整体认知。基性火山喷发区常见的5种火山架构(单源火山田、洪泛玄武岩田、熔岩盾火山、中心式火山和层状复合火山),在长白山地区相继发育。本区火山灾害可分为原发和次生2种。原发性灾害指火山再次喷发引发的灾害,巨量天池水可沿火山断裂下渗,使气水-岩浆喷发的可能性和爆炸强度增加,同时还能引发火山泥石流。次生灾害主要源于火山碎屑堆积物的再搬运和熔岩火山体的崩塌。熔岩火山在本区分布最广,但其底座常为3～7m厚的松散沉积层,这犹如坐落在软地基之上的摩天大厦,是很不稳定的火山架构。熔岩体下伏的这些风化壳型松散层,只要发生流变或差异性沉陷,就会引发山体滑坡和山崩。因此,加强相关基础地质调查,对事关国计民生的重点区段开展次生火山灾害风险评估,势在必行。     

四川省北川县赵家沟地震次生泥石流形成条件分析

赵家沟位于北川县擂鼓镇坪上村西北侧,属汶川地震极重灾区,在地震发生前为一般性清水沟或洪水沟。由于地震的影响,流域内发育了多处滑坡和崩塌,斜坡上和沟道中堆积了大量松散固体物质。在2008年9月24日暴雨的作用下,赵家沟流域发生了百年不遇的泥石流灾害,成为地震次生泥石流沟。通过现场实地调查和室内分析,对地震次生泥石流灾害形成的地质地貌条件、物源条件和水源条件进行了分析。表明地震次生泥石流灾害的发生频率和规模有可能加大,其危险性由于松散固体物质的增大而上升,这是地震次生泥石流灾害显著的特征。     

火山灾害与监测

世界各地几乎都有火山分布,平均每年约有50次喷发。火山喷发在给人类创造财富的同时也带来许多灾害。火山灾害取决于火山喷发的类型、性质、规模和所处的地点等因素。火山喷发动力作用引起冲击波、地震、海啸、滑坡、泥石流等灾害,火山喷出的气体、灰烬、碎屑流和熔岩流等也会造成很大灾害。由于火山造成的灾害严重又来得突然,因此必须采取有效的防范措施,认真监测以掌握火山活动的脉搏。火山监测工作主要有两方面,一是基础地质调查,二是火山活动指标的监视和测量。在中国,具有潜在危险的火山主要分布在长白山、五大连池、台湾、雷琼、腾冲以及西昆仑阿什库勒等地,其中潜在危险最大的是长白山火山。     

基于简化Newmark模型的长白山天池火山诱发崩塌滑坡危险性评价

火山喷发过程所伴生的地震活动会诱发大量的崩塌滑坡次生灾害,其所造成的人员财产损失甚至超过火山活动本身。2002年以来长白山天池火山区地震活动的异常,表明火山深部的岩浆正在发生变化,天池火山存在喷发的危险。地震崩塌滑坡的危险性区划是降低生命财产损失的有效手段。将火山伴生地震作为崩塌滑坡灾害的诱发因素并据此设置地震参数,利用简化的Newmark累积位移模型,考虑地形因素对地震的放大效应,对长白山地区天池火山喷发下次生崩塌、滑坡灾害的危险性进行评价。通过探讨不同地震震级下的危险性分区结果,认为不同地震参数的设置对危险性分区结果没有影响。将研究区划分为极高、高、中等、低、极低等5个危险等级,其中,极高危险区主要分布在3个区域:以天池口为中心,40km为半径的范围内;沿江乡—两江镇—松江镇条带区域;长白县境内鸭绿江沿岸区域。     

汶川地震极重灾区地质背景及次生斜坡灾害空间发育规律

512汶川大地震造成大量的次生斜坡灾害,本次研究区域为汶川大地震的11个重灾区,包括汶川、北川、青川、安县、平武、茂县、江油、彭州、什邡、绵竹、理县等市县。通过对重灾区航片、卫片、雷达图像的解译研究发现,重灾区次生斜坡灾害的主要灾种表现为崩塌、滑坡以及崩塌、滑坡高速运动解体形成的碎屑流（个别地方由于水的参与表现为泥石流）以及它们堵江形成的堰塞湖。研究发现地震次生斜坡灾害的发育具有明显的丛集性规律。从区域上看,次生斜坡灾害明显呈带状,沿龙门山断裂带展布,并主要受北川映秀断裂控制。各灾种的发育在不同地段发育的规模、频率差别较大。以灾害分布面积来排序,汶川县灾害面积最大,为131.55km2,其次为北川县,为45.57km2,其余9个县（市）灾害面积相差不大,均介于6~17km2,其中理县灾害面积最小,为6.25km2。各灾种的发育在不同地段发育的规模、频率差别较大。青川县、平武县灾种主要为滑坡,汶川县、茂县、安县、理县灾种主要表现崩塌转化的碎屑流,北川的主要灾种则为碎屑流,其次为滑坡,什邡、彭州、绵竹、江油等地主要灾种为崩塌。 灾种发育的这种地域性差别主要受控于地层岩性,除此而外,还与构造特征、地形地貌等因素紧密相关。研究表明:岩性对灾害种类的展布有决定性控制作用。统计发现,岩性越坚硬,崩塌、碎屑流发育率越高,滑坡则在软岩地区、较软岩地区和较坚硬区发育率最高,泥石流则在软岩地区最为发育。地形地貌对次生斜坡灾害的发育有重要影响,统计表明,崩塌、碎屑流以及泥石流在1200～2000m坡段范围内发育率最高,其次为800～1200m坡段;而滑坡则在800～1200m坡段范围发育率最高。对坡度而言,除11~20坡度范围外,崩塌和碎屑流的发育率总体具有随坡度增高而增大的特点;而滑坡和泥石流的发育率呈现典型的单峰特征,在1~20范围内发育率最大。坡向对地震次生斜坡灾害的发育影响不明显。 地震次生斜坡灾害的发育规律表明,地震斜坡灾害的发生主要受控于活动构造本身,并沿活动构造呈带状展布,同时受场地条件如岩性、地形地貌等因素的强烈控制。     

洪雅县柳江镇赵河村13组铁匠湾突发高位远程崩滑灾害链成因机制分析

洪雅县柳江镇赵河村13组铁匠湾突发“高位远程崩滑”,本文结合调查和监测结果,对灾害链成因机制及成灾模式进行分析,认为该灾害是在高陡地形、破碎岩体、降雨等作用下形成“高位远程崩塌→块石冲击→加载诱发斜坡形成滑坡→块石在斜坡表层滚动、铲刮斜坡解体形成碎屑流→降雨汇流后水流对松散堆积体冲刷、挟裹和运移形成泥石流→泥石流淤堵主河形成堰塞湖”灾害链模式。     

长白山火山次生泥石流灾害危险范围预测

长白山火山次生泥石流是由长白山火山喷发引起的火口湖中的水沿长白山北坡缺口,以类似水库溃坝的形式突然溢出而形成的短时间、大体积的水流,是携带着地表的松散堆积物,沿着沟谷和山坡向下快速流动的一种类似洪流的特殊泥石流.笔者在野外地质调查和室内模拟试验的基础之上,采用FLOW-3D数值模拟软件,对长白山火山喷发引起的次生泥石流灾害进行大范围的数值模拟,并着重研究其对二道白河镇地区的影响程度,旨在为政府决策和防灾提供依据.结果表明:泥石流总体积为30.27亿m³时,二道白河镇将完全被泥石流淹没;不论哪种泥石流体积假设情况,泥石流都将到达二道白河镇,并对其造成危害;一旦火山爆发,二道白河镇居民可逃生时间只有30~42 min.     

长白山天池火山潜在的火山灾害评价

长白山天池火山是世界上著名的具有潜在灾害性喷发危险的火山 。该火山于公元1215年发生一次大规模的爆炸式喷发,其爆发指数为7,是世界上较罕见的一次大喷发。以这次大规模喷发为参照系,采用“以古论今”的原则,将未来潜在的火山灾害分为降落灾害、火山碎屑流灾害、火山泥石流灾害3种主要类型,对这3种灾害分别确定了分布范围,并划分了灾害程度带。     

中国2007年以来全新世火山地质研究的主要进展

简要列举了近年来全新世火山地质领域的研究进展,主要涉及新确定的全新世火山、精细喷发序列与喷发频率、高分辨率火山机构多维框架研究、火山碎屑物粒度分布、形貌特征与成因、火山碎屑流、涌流和火山泥石流堆积、降落堆积成因亚类、火山活动与新构造和火山地质遗迹资源、环境及火山灾害。     

长白山天池火山地质学研究的若干进展与灾害分析

通过以减轻火山灾害为目的的天池火山锥体顶部地区地质填图工作，发现了天池火山锥体附近不同期次火山泥石流，部分火山泥石流显示的高温定位特征指示了其与千年大喷发的成因联系。这些火山泥石流构成了严重的火山泥石流灾害，天池火山锥体近顶部大型滑坡体的发现则指示了天池火山另一种重要的灾害类型。滑坡体堆积物结构上可分为3种类型。天池火山千年大喷发时不同成分与物性的岩浆混合作用十分发育，指示了天池火山喷发前不同岩浆批的混合与共喷发机理。本文还论述了天池火山近代历史记录喷发物的分布与鉴别特征。     

极震区岩体地震动力破坏研究体系框架初探

极震区岩体地震动力破坏是造成极震区严重的地震地质灾害和次生灾害的根本原因。汶川地震中因此而导致的交通工程结构损坏、中断和次生崩滑流、堰塞湖等地质灾害,不仅加剧了灾害损失,并给震后的灾区恢复重建和对外交通遗留了较多的安全隐患。从岩体稳定、山体稳定和区域稳定的层次,分别对有关极震区岩体地震动力破坏的主要研究成果进行了系统总结,分析了其现状和存在的问题。结合对研究思路和方法论的讨论,构建了极震区岩体地震动力破坏研究的体系框架,提出了极震区岩体地震动力破坏研究的主要内容和方向,以期明晰概念,理清思路,为有关问题的深入研究提供有益的参考。     

Mass movements in tropical volcanic terrains: the case of Teziutlán (México)

During the last decade, soil degradation coupled with global climate changes has increased hydrogeological hazards in Mexico. In tropical volcanic terrains, alteration processes have enhanced the formation of clay minerals that promote water retention and result in soil/rock weakness. Intense seasonal rainfall can trigger the liquefaction and remobilization of these low-resistance terrains. During the first week of October 1999, heavy rains affected eastern Mexico, including Puebla State. As a consequence, approximately 3000 mass movements, consisting of rock and soil slides and slips, debris flows and avalanches were generated in this area. In the town of Teziutlán (Puebla), which is located on volcanic deposits, a single mass-movement event caused approximately 150 deaths. In the present work we identified two types of mass movements in the Teziutlán area—Type 1: superficial erosion of an unwelded ignimbritic sequence forming small detrital fans, and Type 2: thin soil slide/debris flow from the remobilization of a volcanic sequence composed of clay-rich paleosols interbedded with ashfall horizons. The clay-rich volcanic paleosols favored the formation of perched water tables on a hydraulic aquiclude. Positive pore-water pressures triggered the failure. Based on these results, the principal human settlement in the Teziutlán area may be threatened by future debris flows, which could cause serious harm to the dense population and severe damage to its infrastructure. It is necessary to prevent future deaths and damage by installation of mitigative measures based on detailed studies. Without any further study, it will not be possible to prevent and mitigate a natural disaster with the same magnitude as the 1999 catastrophic hydrogeological phenomena.     

台风“菲特”引发的浙江余姚地质灾害类型与特征分析

余姚市地处浙东沿海,受2013年23号强台风“菲特”影响,遭受百年一遇强降雨,农村山区地质灾害频发,因灾损失达200×10^8元以上。通过对余姚159处地质灾害的调查和统计分析,余姚市地质灾害类型主要为崩塌、滑坡和泥石流,滑坡占本次地质灾害总数的64．2％,主要为小型浅表土质滑坡,中型泥石流2处。地质灾害的发生与降雨、地形地貌、松散层厚度以及人类活动等多个方面因素有关,其中松散层厚度和人类工程活动影响最为明显。文中提出了相关的预防措施,通过加强防灾避灾宣传,严格审批农村切坡建房,对重要地段的适当回避等,防治并举,以减轻同类地质灾害的影响。     

汶川八级地震触发何家沟碎屑流滑坡基本特征及形成机理

汶川地震造成大量次生斜坡地质灾害,包含崩塌、滑坡及泥石流等灾种,其中以滑坡分布最为广泛、破坏力最强,且多以高速碎屑流为表现形式,何家沟滑坡即是其中典型例证。滑坡距发震断裂——映秀-北川南枝断裂不足5km,震前斜坡为双向临空的单薄山脊,其走向与断裂走向小角度相交,岩层走向与坡面斜交,中风化基岩结合紧密,结构面延伸性较好,强风化基岩较破碎,浅表部残坡积物较为松散。调查分析表明：残坡积物与强风化基岩是碎屑流滑坡的物质基础;中风化基岩面构成碎屑流滑坡滑床;斜坡临空面是滑坡产生的地形条件;高强度、长历时强震是导致滑坡产生的根本因素。滑坡的形成经历以下4个阶段：强震导致坡体表层残坡积物与强风化基岩松弛和解体;在强震作用下滑体从高位整体下错;松散物质沿中风化基岩面溃滑形成碎屑流和碎屑流堆积阶段。碎屑流产生后,受地形限制,停积于沟床内,在随后的“9．24”特大暴雨过程中进一步转化为泥石流次生灾害。     

福建南安市地质灾害特征及防治对策

根据福建省南安市地质灾害调查和区划工作成果，总结该区地质灾害类型主要有滑坡、崩塌和泥石流，尤以滑坡和崩塌的危害性最大。全市共发现地质灾害140处，其中滑坡72处(含土质滑坡67处)，崩塌65处(土质崩塌55处)，泥石流3处。南安市地质灾害具有分布广、规模小、突发性强、危害性大等特点，其控制因素：包括地形地貌、岩土体性质、降雨和人类工程活动等。南安市属于低山丘陵地貌，其中低山山地占全市面积的50％，丘陵、台地占25％；花岗岩、凝灰岩分布面积广，其残积层厚度较大，约5～17m，岩性为残积砾(砂)质粘性土，是致灾的主要土体。98％的地质灾害与降雨有直接的关系，当过程雨量达到100mm时，滑坡开始产生；过程雨量大于200mm时，滑坡普遍发生。直接与人类工程活动有关的地质灾害共134处，占地质灾害总数的95％，坡脚开挖是引发地质灾害的主要因素，占调查总数的84．4％。论文还提出了地质灾害防治的相应对策。     

5.12汶川8级地震次生地质灾害的基本特征及其形成机制浅析

5.12汶川8级大地震沿龙门山断裂带形成长350多km,宽约50 km的地表破裂带,触发了1万多处崩塌、滑坡、泥石流(碎屑流)地质灾害,其中巨型灾害体87处、大型灾害体606处,形成了136个较大规模的堰塞湖。地震地质灾害的链生特征显著,形成地震-崩塌、地震-滑坡-碎屑流-堰塞湖-堰塞坝溃决-泥石流等典型地质灾害链。地震次生地质灾害具有分布范围广、数量多、种类全、密度大、强度高、致灾重的特点。在部分地区,崩塌、滑坡和碎屑流的分布面积占地震极重灾区面积的30%~58％,甚至高达80％。据初步统计,崩塌、滑坡和碎屑流共导致大约2万人死亡,其中北川县老县城滑坡导致1 600多人死亡。地震次生地质灾害主要沿断裂带、河谷和交通线分布。崩塌、滑坡的破裂源主要位于河流拐弯处靠近侵蚀岸一侧、山脊两侧及坡肩部位,这与上述部位对地震动峰值加速度的放大作用直接相关。地震次生地质灾害主要受地震动峰值加速度和地形控制,其次为岩性、斜坡结构、活动断裂、人类工程活动。许多大型崩塌、滑坡还具有高速远程的特征,部分崩塌、滑坡 碎屑流位移达数km,速度高达100~300 m/s,其运动轨迹复杂多变,常常导致多处人员伤亡,是高山峡谷地区地质灾害风险评估和减灾防灾必须面临的新课题。根据上述情况,文中对汶川地震次生地质灾害的基本特征、分布规律和主要影响因素进行了初步总结,并对地震滑坡的形成机制和运动模式进行了初步探讨。首次提出高山峡谷地区单一斜坡上呈阶梯状多级滑动的群发性地震滑坡的形成模式:强烈地震往往引起剧烈的地面震动,而高陡的山脊及其坡肩部位对地震波具有明显的放大作用,因此,上述部位往往是地震滑坡的高易发地段,当地震动峰值加速度超过不稳定性斜坡的临界峰值加速度时,斜坡失稳破坏形成一系列的群发性滑坡,从上到下往往形成阶梯状多级滑动的滑坡群,此种模式适用于残坡积层、风化层地震滑坡和主滑面较缓的地震基岩滑坡。最后,指出了今后应重点研究的科学问题,并对防灾减灾措施提出了一些建议。     

Activity and distribution of geohazards induced by the Lushan earthquake,April 20, 2013

An Ms7.0 earthquake, focal depth 13 km, struck Lushan on April 20, 2013, caused 196 deaths and 21 missing, 13,484 injuries, and affected more than two million people. A field investigation was taken immediately after the quake, and the induced hazards were analyzed in comparison with the Wenchuan earthquake. We have identified 1,460 landslides and avalanches and four dammed lakes, which were generally small and concentrated on high elevation. Avalanches and rockfalls developed in cliffs and steep slopes of hard rocks, including Jinjixia of Baosheng Town and Dayanxia of Shuangshi Town, Lushan, and the K317 section the Xiaoguanzi section north to Lingguan Town along the provincial highway S210. Landslides were relatively less, mainly in moderate and small scales, developing in sandstone, shale, and loose colluviums. Only one single large landslide was observed to turn into debris slide-flow. Dammed lakes were formed by avalanches and landslides, all in small size and of low danger degree. The earthquake-induced hazards distributed in belt on the hanging wall along the faults, and their major controlling factors include tectonics, lithology, structure surface, and landform. More than 99 % landslides were within 30 km to the epicenter, and 678 within 10 km, accounting for 46 % of the total; about 50 % landslides were distributed on slopes between 35° and 55°, and 11 % on slope exceeding 75°; 60 % on slopes at the altitudes between 1,000 and 1,500 m, 77 % on slopes between 900 and 1,500 m; and 24 and 62 % in hard rocks and section between hard and soft rocks, respectively. Compared with the case of Wenchuan earthquake, both the number and extension of landslides and avalanches in Lushan earthquake-affected area are much smaller, only 5.53 % in number and 0.57 % in area. The earthquake has increased the instability of slope and potentiality of landslide and debris flow. Accordingly, the active period is expected to be relatively short comparing with that in Wenchuan earthquake-hit area. However, the insidious and concealed hazards bring difficulty for risk investigation.     

极震区岩体地震动力破坏研究体系框架浅析

极震区岩体地震动力破坏是造成极震区严重的地震地质灾害和次生灾害的根本原因。汶川地震中因此而导致的交通工程结构损坏、中断和次生崩滑流、堰塞湖等地质灾害,不仅加剧了灾害损失,并给震后的灾区恢复重建和对外交通遗留了较多的安全隐患。从岩体稳定、山体稳定和区域稳定的层次,分别对有关极震区岩体地震动力破坏的主要研究成果进行了系统总结,分析了其现状和存在的问题。结合对研究思路和方法论的讨论,构建了极震区岩体地震动力破坏研究的体系框架,提出了极震区岩体地震动力破坏研究的主要内容和方向,以期明晰概念,理清思路,为有关问题的深入研究提供有益的参考。