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山区常见的侵蚀、滑坡、泥石流等灾害,是关系国计民生的重大问题。全球环境变化,这类灾害的发生也日趋广泛和加剧。我国是多山的国家,灾害的影响必然影响山区可持续发展。侵蚀、滑坡、泥石流研究就显得非常重要了。目前从各专业角度对侵蚀、滑坡、泥石流研究已经取得了很多成果。但从土壤微形态学方面对侵蚀、滑坡、泥石流土体的研究还未见报道。本文分别选择了长江上游的贡嘎山区、川中紫色丘陵区盐亭和云南东川蒋家沟泥石流源区的典型侵蚀土体;三峡库区典型滑坡土体(云阳鸡扒子滑坡);蒋家沟典型泥石流土体等为研究对象,比较研究了其土体特性及微形态特征。
1、土体特性
(1)侵蚀性土体:研究了土体的理化性、矿物组成、抗蚀性、养分特性。对这些特性进行综合分析和比较,从总体上看出,贡嘎山区土体好于川中丘陵区土体,好于蒋家沟泥石流区土体。其中贡嘎山土体特性,不同剖面间变化趋势不明显。川中丘陵区侵蚀坡地的土体特性,表现随坡位而变化,低坡位土体特性较好。蒋家沟泥石流源区土体特性,则表现出随着海拔的降低而变差。
(2)滑坡土体:表现出滑坡体前部土体好于滑坡体后部,与滑坡不同部位的母质特性、水分状况、耕作利用等有关。而滑塌面则主要受滑塌作用,其土体特性总体上都不如其它部位的土体。
(3)泥石流土体:泥石流土体的颗粒组成、结构状况和养分含量等,都较其它土体类型要差。其主要原因是泥石流土体受其自身的运动力的作用的破坏有重要的关联。同时泥石流土体与侵蚀土体、滑坡土体相比,其大多数特性都较差。
不同侵蚀、滑坡、泥石流土体在性状上的差异体现了各自所处的生态环境、成土因素的影响。同时其不同的土体特性又分别对所在地侵蚀、滑坡、泥石流的形成机制和过程产生较大的影响。
2、土体分形特征
通过对侵蚀、滑坡及泥石流土体的微团聚体、颗粒组成和孔隙分形特征的研究,结果表明其土体均表现出很好的分形结构特征:侵蚀性土体中,微团聚体的分维值表现出贡嘎山土体高于川中丘陵区土体,高于蒋家沟泥石流源区土体,说明贡嘎山土体稳定性好于川中丘陵区土体和蒋家沟泥石流源区土体:颗粒组成的分维值与孔隙分维值均表现出川中丘陵区土体>贡嘎山土体>蒋家沟泥石流区土体的变化趋势。滑坡体各部位土体分维差异较大,滑坡体后部土体颗粒和孔隙分维值大于前部,而微团聚体分维值相反。泥石流土体的微团聚体分维大于侵蚀性土体和滑坡土体,而颗粒组成和孔隙分维值相反,主要是泥石流浆体特性的影响。
3、土体微形态学研究
(1)侵蚀性土体中,贡嘎山土体微垒结类型和微结构较好,土壤抗蚀性较强;川中丘陵盐亭侵蚀土体微结构较差,土壤抗蚀性较弱;蒋家沟泥石流源区侵蚀土体主要为不发育的微结构,其固相组成、颗粒形态、微垒结类型、微孔隙形态、微结构组成等微形态类型特征都对土体抗蚀性有不良的影响,土体十分脆弱和不稳定。
(2)滑坡土体(三峡地区云阳县鸡扒子滑坡)的微形态研究中,看出:在滑移土体中,骨骼颗粒细、较大的岩屑多己蚀圆等特征;有斑晶嵌埋状微垒结、紧实胶凝状微垒结等微结构特征等,都有利于滑坡的形成和运动。观察到指纹状微结构、定向片状超微结构等与滑坡形成有关的微形态特征;在滑面上土体中发现有光性定向粘粒集合体、铁锰形成物、玻璃形成物等对诊断滑坡形成和活动性有关的微形态现象。
(3)泥石流土体中,观察到骨骼颗粒大小混杂特征、骨骼颗粒泥质包裹特征、细粒物质的湖泥状基质、细裂隙碎裂状微结构、平行裂隙碎裂状微结构、骨骼颗粒裂隙错位微结构等为分析泥石流的形成和机制提供了有诊断意义的土体微形态特征。同时在扫瞄电镜下观察到微刻痕微结构、挤压划擦特征、粘土片定向层状微结构、涡流旋转粘土片特征、碎屑擦槽、石英撞击坑等超微形态特征等。这些研究结果对深入分析泥石流的形成和运动特点都是重要微形态证据。
4、土体微形态成果的应用研究
(1)在土壤系统分类中的应用应用土壤微形态学对侵蚀、滑坡及泥石流土体特征研究的成果,结合其它岩土特性初步提出了侵蚀、滑坡及泥石流土体的诊断特征及其指标,从而建议在土壤系统分类中建立该类土体的侵蚀特征、滑坡岩性特征、泥石流堆积物岩性特征等3个新的诊断特征。
(2)在土相研究中的应用论文应用土壤微形态对侵蚀、滑坡泥石流土体的土相进行了研究,表明通过土相的研究,不但可以全面的了解成土环境特点、土壤属性特征和土壤微观形态。还能够从土壤发生过程和形态上,区分侵蚀作用、滑坡应力作用和泥石流运动堆积等的本质特征。
(3)在农业和环境安全评价上的应用论文应用土壤微形态对土壤肥力与农业利用进行了评价,发现贡嘎山区侵蚀性土体,土壤微结构状况总体上较优,微结构类型丰富,土壤肥力水平较高。川中盐亭侵蚀性土体微结构不稳定,抗蚀抗旱性弱,土壤肥力还需要进一步改善。蒋家沟泥石流源区侵蚀土体中,土体微形态特征发育较差,其土壤肥力有粗骨性、瘦瘠、薄蚀等问题。在山地灾害土壤微形态应用研究中,对滑坡土体微形态研究的应用,论文分析了其形成和活动性的诊断土体微形态特征,而对泥石流土体的微形态应用研究,发现泥石流土体的无分选性特征,石英颗粒表面有撞击坑特征、岩屑的泥质包裹体微形态特征以及粘土基质的收缩性特征等独特的微形态特征。这些微形态特征都有助于对滑坡、泥石流等山地灾害的形成机制、活动性及防治等研究的深入。