基于遙感解譯的長白山北景區(qū)泥石流特征與成因機制分析

羅小惠 裴向軍 郭 斌

(成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室，四川 成都610059)

長白山位于我國吉林省與朝鮮接壤的邊陲地帶，是世界聞名的自然保護區(qū)。據(jù)調(diào)查，在長白瀑布以北、二道白河兩側(cè)的陡峻山體上每年都有崩滑和泥石流發(fā)生。這一現(xiàn)狀不僅嚴重破壞了自然保護區(qū)的森林資源和生態(tài)環(huán)境，而且還嚴重威脅著游客與景區(qū)工作人員的生命安全。

1 地質(zhì)環(huán)境背景

1.1 地形地貌

本文所研究的區(qū)域位于長白山北景區(qū)內(nèi)，其地理坐標為：東經(jīng)128°02＇54〃～128°04＇26〃，北緯42°01＇20〃～42°02＇53〃。該區(qū)域總體地勢以火山錐為中心，向四周急劇降低，錐體頂部中心為天池火山湖，從火山錐體腹部向下，地勢成臺階狀向下緩降，坡度減緩，從錐體坡腳開始呈放射狀向下延伸一直過渡到周邊傾斜高原。

1.2 地層巖性

長白山地區(qū)出露的地層主要是由第四紀以來火山多次噴發(fā)形成的，長白山北景區(qū)公路沿線出露地層分別為第四系中更新統(tǒng)白頭山組（τQ21）地層及冰場組地層（τQ41）。其中第四系中更新統(tǒng)白頭山組地層（τQ21）是區(qū)域地層構(gòu)成主體[2]。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造與地震

長白山北景區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造格局基本上由放射性斷裂帶（群）和環(huán)狀斷裂帶所控制。新構(gòu)造多在老構(gòu)造上發(fā)生發(fā)展的，同時伴有多期次火山噴發(fā)[2]。火成巖中各樣的原生構(gòu)造與節(jié)理都極其發(fā)育，在外部的風(fēng)化與凍融作用下，崩解形成大量的巖石碎屑堆積在峽谷兩岸的陡崖坡腳處，為下方的泥石流爆發(fā)提供了大量物源。

2 泥石流基本特征

2.1 遙感圖解譯

基于長白山北景區(qū)內(nèi)實地勘察，結(jié)合遙感解譯[3]，長白山北景區(qū)二道白河沿岸共發(fā)育泥石流12 處，其中規(guī)模較大，危害較為嚴重的為右岸5 條溝道泥石流，2 處坡面泥石流。

圖1 長白山北景區(qū)遙感圖解譯

因泥石流發(fā)育程度差別較大，為了研究泥石流發(fā)育分布規(guī)律及其基本特征，以泥石流覆蓋范圍作為對象，針對坡度、坡向兩個因素進行分析。據(jù)對其坡度的分析與統(tǒng)計，研究區(qū)內(nèi)泥石流分布集中于20°-50°之間，占全部泥石流面積的86.3%，從穩(wěn)定性考慮，50°以上部分應(yīng)該更易發(fā)生泥石流，但是長白山北景區(qū)斜坡坡表主要由崩塌堆積體組成，極少有大于50°斜坡。從坡向因素分析，右側(cè)支溝的發(fā)育情況遠大于左側(cè)支溝，發(fā)育坡向集中于270-360°，占總泥石流面積的62.5%，出現(xiàn)這種分布的原因是光照與日曬影響巖石的風(fēng)化進程，右岸在更長時間的日照下加速了火成巖的風(fēng)化速度，為右岸的泥石流提供更充足的物源，也解釋了為何右側(cè)支溝的泥石流災(zāi)害情況相較于左側(cè)支溝更為嚴重。

2.2 溝道特征

從二道白河天池至小天池研究區(qū)段。二道白河河谷總體上為深切割“U”型谷，總體上具有岸坡陡峻，切割深度較大的特點，為泥石流災(zāi)害的發(fā)育提供了優(yōu)勢的發(fā)育條件，在物源與匯水兩方面，都有加強效果。本文所研究的泥石流溝道均位于峽谷內(nèi)二道白河右岸。

2.3 物源特征

研究區(qū)域內(nèi)七條泥石流溝的物源類型主要分為崩滑堆積物源、溝道堆積物源和坡面侵蝕物源，通過現(xiàn)場調(diào)查與野外記錄，對其物源類型和分布情況進行了統(tǒng)計：溝床堆積的松散固體物源主要分布于泥石流流通區(qū)溝段，物源總儲量約8.50×104m3，其中動儲量5.10×104m3。如前所述，各支溝溝岸和溝源處崩滑現(xiàn)象發(fā)育，物源豐富，且縱坡大，水動力條件豐富，各支溝泥石流易發(fā)程度較高，在較強降雨作用下即發(fā)生了多處支溝泥石流，形成大規(guī)模群發(fā)性泥石流災(zāi)害現(xiàn)象。各溝泥石流坡面侵蝕物源主要來源于兩岸基巖陡坡風(fēng)化剝蝕產(chǎn)生的溜砂坡，由于該地區(qū)特殊的火成巖巖性，其原生構(gòu)造與節(jié)理尤其發(fā)育，再加之該地區(qū)處于高寒山區(qū)，在凍融循環(huán)作用下，加速了巖石的風(fēng)化與崩解，形成了大面積溜砂坡，為坡面侵蝕物源提供了主要來源。物源總儲量約12.07×104m3，其中動儲量3.41×104m3。研究區(qū)域內(nèi)崩滑堆積物源主要來源于溝道兩岸岸坡的溜滑與崩塌。溝道兩岸堆積大量的松散體，當觸發(fā)因素達到一定強度時，溝道兩岸各處的堆積物以崩塌的方式進入溝道內(nèi)參與泥石流的爆發(fā)。其物源總儲量約8.50×104m3，其中動儲量2.10×104m3。

3 泥石流成因機制

綜上，長白山北景區(qū)泥石流為暴雨溝谷型泥石流。在泥石流形成過程中，溝域內(nèi)地形陡峻，溝谷上游和各支溝縱坡較大，為水源和物源的匯聚提供了有利的地形地貌條件；支溝泥石流的發(fā)育和溝床內(nèi)大量的松散堆積物為泥石流的發(fā)生提供了豐富的松散固體物源，而暴雨則是泥石流形成的主要引發(fā)因素。

4 防治建議

長白山為國家5A 級風(fēng)景區(qū)，一旦泥石流爆發(fā)造成地質(zhì)災(zāi)害事故，其社會影響與經(jīng)濟損失難以估量，但由于區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)較脆弱，無法進行大規(guī)模的地質(zhì)災(zāi)害治理工程，建議盡快對景區(qū)泥石流實施監(jiān)測方案，同時加強溝域植被保護和和水土保持，植被破壞嚴重區(qū)段的植被恢復(fù)，減少泥石流活動物源。確保泥石流災(zāi)害無法威脅人們生命財產(chǎn)安全。

5 結(jié)論

5.1 由長白山北景區(qū)區(qū)域遙感圖解譯可知；研究區(qū)內(nèi)泥石流分布集中于20°-50°之間，占全部泥石流面積的86.3%；右側(cè)支溝的發(fā)育情況遠大于左側(cè)支溝，發(fā)育坡向集中于270-360°，占總泥石流面積的62.5%。

5.2 從地形地貌上看，二道白河流域內(nèi)相對高差大，地形陡峻，溝谷縱坡較大，有利于泥石流物質(zhì)的匯集和成災(zāi)。從物源條件上看，溝內(nèi)泥石流固體物源豐富，現(xiàn)溝內(nèi)可參與泥石流活動的固體物源儲量達42.02×104m3，可參與泥石流活動的動儲量16.98×104m3。從水源條件上看，泥石流溝域面積較大，降雨較充沛，水源條件豐富。

5.3 長白山北景區(qū)泥石流為暴雨溝谷型泥石流。溝域內(nèi)地形陡峻，溝谷上游和各支溝縱坡較大，為水源和物源的匯聚提供了有利的地形地貌條件；支溝泥石流的發(fā)育和溝床內(nèi)大量的松散堆積物為泥石流的發(fā)生提供了豐富的松散固體物源，而暴雨則是泥石流形成的主要引發(fā)因素。