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泥石流的形成条件

含有大量固体物质是泥石流与一般山洪急流的不同之处。泥石流的形成必须具有一定的条件,丰富的松散固体物质、足够的突然性水源和陡峻的地形是三个基本条件。有时人为因素对某些泥石流的发生也有不容忽视的影响。

1. 固体物质条件

泥石流活动频繁、分布集中的地区,都是地质构造复杂、断裂褶皱发育、新构造运动强烈的地区。地表岩层破碎、崩塌、滑坡等不良地质现象屡见不鲜,为泥石流准备了丰富的固体物质来源。例如,云南东川地区的泥石流沟群,主要是沿着小江深大断裂带发育的;西昌安宁河谷地堑式断裂带集中分布着30多个泥石流;成昆铁路南段有2/3的泥石流位于元谋—绿汁江深大断裂带附近;甘肃武都地区的泥石流与白龙江断裂褶皱带有关。

新构造运动和地震是近代地壳活动的表现,强烈地震会导致岩层破裂,山体丧失稳定,引起崩塌、滑坡,使泥石流更为活跃。例如,1850年西昌发生7.5级强震,安宁河中段泥石流频频发生。东川泥石流,经历史上的两次强震(分别于1733年和1833年)后,其发生、发展进入到活动高潮期。1966年的强震,又一次促使泥石流活动加剧。地震活动还直接为泥石流提供固体物质。东川老干沟泥石流,1963年固体物质储量只有4×10 ,经1966年大地震后,至1977年固体物质储量已增加到1.45×10 

新构造运动可引起泥石流沟床纵坡的相应变化,从而起到加速或抑制泥石流活动的作用。在新构造运动强烈的地区,由于山体急剧上升,各地相应的强烈下切,造成河谷相对高差越来越大,山大沟深,谷地两侧支沟短小,纵坡急陡,这种地形对泥石流的发展是十分有利的。

泥石流的固体物质某种程度上多少与该泥石流流域不良地质现象的发育程度与规模有关。

地层岩性不同,为泥石流提供的固体物质成分也不同,泥石流的流态性质与所供给的固体物质成分有关。如果泥石流地区分布的岩层是大量容易风化的含黏土和粉土的岩层,如页岩、泥岩、板岩、千枚岩及黄土,形成的泥石流多为黏性的。如果泥石流区的岩层是含黏土、粉土细粒物质少的,如石灰岩、玄武岩、大理岩、石英岩和砾岩,则形成的泥石流多为稀性的或者是水石流。

2. 水源条件

水是泥石流的组成部分和搬运介质,是促发泥石流的必要条件。由于自然地理环境和气候条件不同,泥石流的水源有暴雨、冰雪融化水、水库溃决等形式。我国广大山地形成泥石流的主要水源是暴雨。在季风影响下,我国大部分地区降雨量集中在5~9月的雨季,雨季降雨量占年降雨量的60%以上,有的地区达90%以上。突发性的暴雨为泥石流的形成提供了动力条件。例如,东川老干沟1966年9月18日夜间,1小时内降雨55.2mm,暴发了接近50年一遇的泥石流。

有时,暴雨强度并不太大,但受前期连续降雨的影响,雨水已充分渗入岩土体内,使岩土体处于饱和状态,后期经暴雨激发引起泥石流。例如,成昆线三滩泥石流沟,1976年曾连续两次发生泥石流,第一次在6月29日,有效降雨55.1mm,10min雨强达12.2mm,因前期未降雨,泥石流的规模和强度都不大;第二次在7月3日,有效降雨86.7mm,10min雨强达11.8mm,由于受前期降雨的影响,暴发了接近50年一遇的泥石流。

此外,高寒山区、冰川积雪的强烈消融也能为泥石流提供大量水源,如西藏南部山区的泥石流即为春季积雪融化引起的。

3. 地形条件

泥石流流域的地形条件要求有利于水的汇聚和赋予泥石流巨大的动能。为此,沟上游应有一个面积很大、坡度很陡、便于流水汇聚的汇水区,此区域多为三面环山、一面出口的瓢形围谷地形。山坡坡度多为30°~60°,坡面植被稀少,岩层风化强烈,山坡上储存有大量固体物质,有利于集中水流。中游多为狭窄而幽深的峡谷,谷壁陡峻,坡度为20°~40°,沟床狭窄,坡降很大,来自上游广大汇水面积内汇集起来的泥石流能以很高的速度向下游奔泻。泥石流沟的下游,一般位于山口以外的大河谷地两侧,地形开阔、平坦,是泥石流停积的场所。

 

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