基于遥感解译的长白山北景区泥石流特征与成因机制分析

罗小惠 裴向军 郭 斌

(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川 成都610059)

长白山位于我国吉林省与朝鲜接壤的边陲地带，是世界闻名的自然保护区。据调查，在长白瀑布以北、二道白河两侧的陡峻山体上每年都有崩滑和泥石流发生。这一现状不仅严重破坏了自然保护区的森林资源和生态环境，而且还严重威胁着游客与景区工作人员的生命安全。

1 地质环境背景

1.1 地形地貌

本文所研究的区域位于长白山北景区内，其地理坐标为：东经128°02＇54〃～128°04＇26〃，北纬42°01＇20〃～42°02＇53〃。该区域总体地势以火山锥为中心，向四周急剧降低，锥体顶部中心为天池火山湖，从火山锥体腹部向下，地势成台阶状向下缓降，坡度减缓，从锥体坡脚开始呈放射状向下延伸一直过渡到周边倾斜高原。

1.2 地层岩性

长白山地区出露的地层主要是由第四纪以来火山多次喷发形成的，长白山北景区公路沿线出露地层分别为第四系中更新统白头山组（τQ21）地层及冰场组地层（τQ41）。其中第四系中更新统白头山组地层（τQ21）是区域地层构成主体[2]。

1.3 地质构造与地震

长白山北景区区域地质构造格局基本上由放射性断裂带（群）和环状断裂带所控制。新构造多在老构造上发生发展的，同时伴有多期次火山喷发[2]。火成岩中各样的原生构造与节理都极其发育，在外部的风化与冻融作用下，崩解形成大量的岩石碎屑堆积在峡谷两岸的陡崖坡脚处，为下方的泥石流爆发提供了大量物源。

2 泥石流基本特征

2.1 遥感图解译

基于长白山北景区内实地勘察，结合遥感解译[3]，长白山北景区二道白河沿岸共发育泥石流12 处，其中规模较大，危害较为严重的为右岸5 条沟道泥石流，2 处坡面泥石流。

图1 长白山北景区遥感图解译

因泥石流发育程度差别较大，为了研究泥石流发育分布规律及其基本特征，以泥石流覆盖范围作为对象，针对坡度、坡向两个因素进行分析。据对其坡度的分析与统计，研究区内泥石流分布集中于20°-50°之间，占全部泥石流面积的86.3%，从稳定性考虑，50°以上部分应该更易发生泥石流，但是长白山北景区斜坡坡表主要由崩塌堆积体组成，极少有大于50°斜坡。从坡向因素分析，右侧支沟的发育情况远大于左侧支沟，发育坡向集中于270-360°，占总泥石流面积的62.5%，出现这种分布的原因是光照与日晒影响岩石的风化进程，右岸在更长时间的日照下加速了火成岩的风化速度，为右岸的泥石流提供更充足的物源，也解释了为何右侧支沟的泥石流灾害情况相较于左侧支沟更为严重。

2.2 沟道特征

从二道白河天池至小天池研究区段。二道白河河谷总体上为深切割“U”型谷，总体上具有岸坡陡峻，切割深度较大的特点，为泥石流灾害的发育提供了优势的发育条件，在物源与汇水两方面，都有加强效果。本文所研究的泥石流沟道均位于峡谷内二道白河右岸。

2.3 物源特征

研究区域内七条泥石流沟的物源类型主要分为崩滑堆积物源、沟道堆积物源和坡面侵蚀物源，通过现场调查与野外记录，对其物源类型和分布情况进行了统计：沟床堆积的松散固体物源主要分布于泥石流流通区沟段，物源总储量约8.50×104m3，其中动储量5.10×104m3。如前所述，各支沟沟岸和沟源处崩滑现象发育，物源丰富，且纵坡大，水动力条件丰富，各支沟泥石流易发程度较高，在较强降雨作用下即发生了多处支沟泥石流，形成大规模群发性泥石流灾害现象。各沟泥石流坡面侵蚀物源主要来源于两岸基岩陡坡风化剥蚀产生的溜砂坡，由于该地区特殊的火成岩岩性，其原生构造与节理尤其发育，再加之该地区处于高寒山区，在冻融循环作用下，加速了岩石的风化与崩解，形成了大面积溜砂坡，为坡面侵蚀物源提供了主要来源。物源总储量约12.07×104m3，其中动储量3.41×104m3。研究区域内崩滑堆积物源主要来源于沟道两岸岸坡的溜滑与崩塌。沟道两岸堆积大量的松散体，当触发因素达到一定强度时，沟道两岸各处的堆积物以崩塌的方式进入沟道内参与泥石流的爆发。其物源总储量约8.50×104m3，其中动储量2.10×104m3。

3 泥石流成因机制

综上，长白山北景区泥石流为暴雨沟谷型泥石流。在泥石流形成过程中，沟域内地形陡峻，沟谷上游和各支沟纵坡较大，为水源和物源的汇聚提供了有利的地形地貌条件；支沟泥石流的发育和沟床内大量的松散堆积物为泥石流的发生提供了丰富的松散固体物源，而暴雨则是泥石流形成的主要引发因素。

4 防治建议

长白山为国家5A 级风景区，一旦泥石流爆发造成地质灾害事故，其社会影响与经济损失难以估量，但由于区内生态系统较脆弱，无法进行大规模的地质灾害治理工程，建议尽快对景区泥石流实施监测方案，同时加强沟域植被保护和和水土保持，植被破坏严重区段的植被恢复，减少泥石流活动物源。确保泥石流灾害无法威胁人们生命财产安全。

5 结论

5.1 由长白山北景区区域遥感图解译可知；研究区内泥石流分布集中于20°-50°之间，占全部泥石流面积的86.3%；右侧支沟的发育情况远大于左侧支沟，发育坡向集中于270-360°，占总泥石流面积的62.5%。

5.2 从地形地貌上看，二道白河流域内相对高差大，地形陡峻，沟谷纵坡较大，有利于泥石流物质的汇集和成灾。从物源条件上看，沟内泥石流固体物源丰富，现沟内可参与泥石流活动的固体物源储量达42.02×104m3，可参与泥石流活动的动储量16.98×104m3。从水源条件上看，泥石流沟域面积较大，降雨较充沛，水源条件丰富。

5.3 长白山北景区泥石流为暴雨沟谷型泥石流。沟域内地形陡峻，沟谷上游和各支沟纵坡较大，为水源和物源的汇聚提供了有利的地形地貌条件；支沟泥石流的发育和沟床内大量的松散堆积物为泥石流的发生提供了丰富的松散固体物源，而暴雨则是泥石流形成的主要引发因素。