火山泥石流研究回顾

第 １ ３卷
害 之 一 ， 乎 可 以 影 响整 个 火 山地 区 ， 几 已经 给人 类 社 会 造 成 了 巨 大 的 损 失 ＂ 。 但 对 于 火 山 泥 石 流 （ ａａ ） 概 念 目前 还 没 有 明 确 的 书 面 定 义 。 Ｌｈ ｒ 的 １８ ９ ５年 Ｐｅｓｎ将 火 山 泥 石 流 描 述 成 含 粘 性 的 泥 ｉ ｏ ｒ 浆 、 选 不 好 的 砾 石 、 、 和 水 混 合 成 的 火 山 泥 分 砂 泥 流 或 碎 屑 流 川 ， 为 火 山 泥 石 流 是 由火 山 喷 发 所 认
月 １ ５日皮 纳 图博火 山的爆 炸式大 喷发是 ２ ０世纪
世 界 上 最 大 的 火 山 喷 发 之 一 ， 出 了 大 量 火 山 灰 喷 和 火 山碎 屑 流 。 在 四年 的 问 歇 爆 发 中 ， ５ 有 ０个 村
民 被 泥 石 流 活 埋 ， 亡 人 数 达 到 １０ ０人 。整 个 死 ０
Ｂｏ ｇ１８ ，ｉｉｇ１ ８ ） ｌｎ ９ ４ Ｔｌｎ ９ ９ 早在 上个 世纪七 、 十年 ｌ 八 代 就提出 了火 山泥石流是火 山地 区的主要地质灾
倍， 巴卡罗村 现在 变成 了一 个废 墟 。新 西 兰北 岛鲁阿佩 胡 火 山 于 ２ ０ ０ ７年 ３月 １ 日爆 发 泥 石 ８
收 稿 日期 ：０ １一Ｏ ２１ ４一Ｏ ８
征 ， 长 白山天池 火 山泥石 流分 为 ： 屑流相 、 将 碎 过 渡 相 和 超 富 集 流 相 。 １９ ９ ２年 Ｂａ ｎｙ和 Ｋ ｋ ｌ ｒ 为 沉 积 物 的 纹 ｒｎ ｅ ｏｅ ａ 认 ａ 理 结 构 对 于 火 山 碎 屑 流 的 组 成 及 形 成 有 重 要 作
用 。１９ ９ ６年 Ｆｓｅ 研究 了美 国俄 勒 冈州 东部 ｉ ｒ ｈ
点等 ， 并将沉积物 分成 四种类 型 ： 粗质 、 未分选 ； 混 合碎 屑 基 底 ； 粒 、 分 选 ； 粒 、 质 物 质 混 细 未 细 粗 合 Ｅ］ ０ ９年聂保 锋等 基 于野 外剖 面对 长 白 山 。２０ ２ ９
天 池 火 山 １０ ０ ０年 大 喷 发 形 成 的 泥 石 流 进 行 了 详 细 的 描 述 ， 讨 了 火 山泥 石 流 的 成 因 和 灾 害 ， 根 探 并
（． １ 中国地 震 局 工程 力 学研 究所 ， 龙 江 哈 尔滨 １ ０ ８ ； ． 黑 ５ ０ ０ ２ 吉林 省地 震 局 ， 吉林 长春 ３ 长春 市地 震 速 测速 报 中心 ， ． 吉林 长春 １０ １ ） ３ ０ ２ １０ １ ； ３１７
摘 要 ： 文 简 要 回顾 了火 山泥 石流 的研 究历 史 ， 绍 了近 年来 这 一领 域 的相 关 研 究情 况 。 主 要 内容 包 括 火 本 介 山泥 石 流 的概 念 ， 成机 制 及特 征 研 究 ， 山泥 石 流 的 评 估 ， 山泥 石 流 的 数 学模 型及 数 值模 拟 等 。在 论 述 形 火 火
火 山泥石流 因其不同 的形成机 制 以及发 生区
域 表 现 出 不 同 的 特 征 ，９ ８年 Ｔ ｏｒｔ 研 究 了 １９ ｈｕｅ 等 １９ ９ ０年 印 尼 的 Ｋ ｌｄ火 山 喷 发 火 山 泥 石 流 的 特 ｅ ｕ
２ 火 山 泥 石 流 的 形 成 机 制 及 特 征
火 山 泥 石 流 的 形 成 机 制 与 火 山 活 动 密 不 可
阿佩胡 火 山泥 石 流进 行 了研 究 。刘 祥 （ ９７， １９ ２０ ） ０ ０ 等对 中国东北 地 区新生 代火 山和火 山碎 屑
堆 积 物 资 源 与 灾 害 研 究 时 ， 究 了 长 白 山 火 山 泥 研 石 流 的 物 源 情 况 ” 。 １９ ９ ８年 ， 海 泉 和 刘 若 魏 新 对 一 些 中 国活 火 山 的火 山 泥 石 流 发 育 情 况 进 行 了研 究 。 他 们 强 调 了 火 山 喷 发 物 对 火 山 泥 石 流形 成的重要作 用 。
这 一 领域 相 关 研 究进 展 的 同 时 ， 有 关研 究 内容进 行 了评 述 和 讨论 ， 对今 后 的研 究工 作提 出 了一 些建 议 。 对 并 关 键 词 ：火 山泥 石 流 ；形 成 机 制 ；评 估 ；数值 模 拟 中 图分 类 号 ：３ ７． Ｐ１ ９ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ ３—８ ４ （ ０ １ ０ １７ ０ ７ ２ １ ） ２—０ ４ ０ ３一Ｏ ５
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２１ ０ １年 ６月
防 灾
科
技Baidu Nhomakorabea
学 院 学
报
Ｖｏ ．１ Ｎｏ ２ １ ３． ．
Ｊ ｏ ｎｓｉ ｔ ｆＤｉａ ｔｒＰｒ ｖ ｎ ｉｎ ． ｆＩ ｔｔ ｅ ｏ ｓ ｓｅ ｅ ｅ ｔｏ ｕ
Ｊ ． ０１ ｕｎ ２ １
火 山泥 石 流 研 究 回顾
盛 俭 ， 杜 江 邹 春 红 王 禹萌 ， ，
流研究 的历 史 ， 并对若干方 面的进展进行 了介 绍。
泥流肆虐 的范围超 出了人们 的估计 。这次 泥流灾
难 造 成 全 村 五 分 之 一 的 人 无 家 可 归 ， 民 增 至 数 难
１ 火 山 泥 石 流 的 概 念
许 多 学 者 （ ｅｌ １７ ， ｏ ｏａ 等 １８ ， Ｎ ａ ９ ６ Ｙ ｋｙｍ ｌ ９ ４
害 具 有 重 要 意 义 。 本 文 回顾 了 国 内外 对 火 山 泥 石
谷 ， 成 了大 规模 的破 坏 。泥 石 流在短 短几 分钟 造 内席 卷整个阿莫 罗 ， 导致 四分之 三人 口丧命 ， 而 从
成 为 了 哥 伦 比亚 最 严 重 的 自然 灾 难 。 １９ 年 ６ ９１
０ 引 言
１３ 年 意 大 利 的 维 苏 威 火 山 发 生 一 次 大 喷 ６１ 发 ， 发后 形成 泥石 流 ， 喷 山坡 上 很 多 村 庄 被 毁 ， 约 ３０ ０人 死 亡 。 １８ ０ ８ ２年 印 度 尼 西 亚 嘉 能 根 火 山 喷 发 ， 生 高 温 气 流 及 泥 石 流 ， 亡 人 数 约 ４ ００ 产 死 ０
火 山 碎 屑 流 沉 积 机 制 ， 为 沉 积 物 质 的 纵 向 以及 认 横 向 分 选 性 是 由岩 浆 物 质 和 火 山泥 石 流 过 程 中能 量 耗 散 分 别 决 定 的 Ｅ］ ａ ａｃ 。Ｖ ｌ ｎ ｅ和 Ｓｏｔ 究 美 ３ ２ ｌ ｃｔ研 国雷尼尔 山射 气岩 浆 喷 发 后 奥西 奥 拉 泥 石 流特
火 山泥石 流的形成还 需要特定 的地 质地貌条
件 ， 山泥 石 流 灾 害 主 要 限 于 河 谷 低 洼 地 带 ， 火 这 样 的地 形 条 件 有 利 于火 山 泥 石 流 的形 成 。２ ０ ０２
年， 孙平等 对长 白山 天池地 区的火 山泥 石流 的形
成 条 件 和 发 育 特 征 进 行 了研 究 ， 出 陡 峭 的 地 形 提
人 。１８ ９ ０年华 盛 顿 州 的圣 海 伦斯 火 山 整个 北
坡 滑 落 ， 起 巨 大 的 爆 炸 ， 浪 融 化 了 冰 川 ， 发 引 热 喷
出 的 物 质 沉 积 在 河 谷 ， 始 顺 流 而 下 形 成 浓 厚 炽 开
热的泥石 流 ， 去 ５ 夺 ７人 的 生命 。１ ８ ９ ５哥 伦 比 亚的 内华达 德鲁兹 火 山喷 发 ， 热 的火 山气体 和 炙 灰 尘 融 化 了冰 川 ， 与融 化 后 的水 混合 在 一 起。 并
流 ， 山泥流冲开火 山 口上的石墙 ， 火 酸性 水夹杂着
大 量木 头 和石 块 ， 断地 冲 向火 山 附近 的河 流 。 不
该火 山在 １５ ９ ３年也 曾发生火 山泥流 ， 将一道 铁路
桥 冲 毁 ， 时 一 列 客 运 火 车 跌 进 奔 腾 的泥 浆 中 ， 当 造
成 １１ ５ 人死 亡 Ｅ 。２ １ ５ ０ ０年 印度 尼 西 亚 默拉皮 火 ］ 山发 出火 山灰 ， 印尼 马 吉冷地 区遭 遇火 山泥石 流
破 坏 ， 造 成 大 约 ３ ０人 死 亡 ， ０ ０多 名 居 民被 共 ０ １ ０ 迫 转 移 。这 些 只 是 部 分 火 山 泥 石 流 造 成 破 坏 的描 述 ， 山泥 石 流 所 造 成 的 破 坏 远 远 大 于 人 们 的估 火
计 。到 ２ ０世 纪 末 ， 经 有 超 过 ３ ０ 已 ０ ０ ０人 在 火 山 泥石 流 中丧 生 。
据 距 离 火 山 口远 近 不 同 堆 积 物 所 展 现 的 不 同 特
分， 火山爆发使 积 聚 的热 能 瞬 间转 变成 巨大 的 动 能， 冲破 重压 的地 表 岩盖 和 山体 。将 火 山 口及其 附近 巨大岩石 、 土体粉碎 ， 并和熔融 岩浆一道 向缺
口 和 低 处 流 出 。 同 时 ， 体 或 附 近 地 表 被 火 山 地 山
提供 了动力 条件 ， 认 为本 区 泥石 流 的空 间分布 并
规 律 与 倒 石 堆 的 发 育 状 况 密 切 相 关 。 ２ ０ ０３
融 化的冰雪 以及火 山湖 泊 的水夹 杂着火 山碎 屑物
质 所 形 成 的 泥 石 流 。有 的 学 者 直 接 将 火 山 碎
屑流或火 山泥 流称 为 火 山泥 石 流” 。 本 文 认
基 金 项 目 ： 国地 震 局地 震 科技 星 火 计划 项 目 （ Ｈ ０ ９ ） 中 Ｘ １０ Ｙ
作 者简 介 ： 俭 （９９ ） 男 ， 苏 吴 江人 ， 士 ， 要从 事 地 震 灾 害 、 盛 １７ 一 ， 江 博 主 地质 灾 害 及地 震 地 质方 向研究
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４ ４・
防 灾 科 技 学 院 学 报
在 顺 流 而 下 过 程 中 ， 石 流 的 厚 度 最 高 达 到 １０ 泥 ３ 英尺 ， 以每 小 时 ３ Ｏ英 里 的 速 度 冲 向 有 人 居 住 的河
火山泥石流 主要是在原存在 的山体火 山喷发 动力 作用 下 ， 生 的崩 塌 物和破 碎物 ， 同泥水 、 产 会 冰水 和火 山喷发物 ， 成的 巨大 的混合 物流体 ， 形 其 成分复 杂 ， 流速大 ， 能量 大 ， 破坏力也 大 ， 能摧毁和 掩埋所 及 的房屋 、 道路 、 桥梁 、 森林 、 田等 ， 农 给人 们 的生命 财产造 成重 大损 失 ， 是最严 重 的火 山灾 害之一 。因此火 山泥石 流的研究对 于减轻 火山灾
为火 山泥石流应 该 是伴 随着 火 山喷 发 ， 由火 山湖 泊的水 的突然溢 出或 火山喷发造 成 的高 温融化 的
火 山顶 冰 雪 所 形 成 的 突 然 增 多 的 水 流 ， 杂 着 火 夹
山碎 屑物质 、 浆等 ， 重力作 用下 ， 着火 山 的 岩 在 沿
沟谷或 山坡一起 向下快速 流动的一种特 殊洪流 。
年 ， ｏ ｎ等 对 尼 加 拉瓜 Ｃ ｓａ火 山 １９ Ｎｒ ｍａ ａｉ ｔ ９ ８年 的 侧面坍塌 及火 山泥 石流的形成原 因进行 了详细研
究 ， 为 高 度 破 碎 化 的 坡 度 、 量 的 前 期 降 水 认 大 以 及 地 表 底 层 的不 透 水 层 是 发 生 泥 石 流 的 三 个 重 要因素 。
震 所 振 动 ， 大 量 崩 塌 和 滑 坡 发 生 ， 泥 石 流 有 为 的 形 成 提 供 了 大 量 固 体 物 质 。 １８ ９ ８年 ，ｔｖｎ等 Ｓｅｅ 对 美 国华 盛 顿 Ｓ Ｈ ｌｎ 火 山 的 火 山 灰 和 火 山 泥 ｔ ｅ ｓ ｅ 石 流 之 间 的 关 系 进 行 了 研 究 。 １８ 年 ， ９９ Ｒｃａｄ研 究 了 美 国 华 盛 顿 Ｓ Ｈ ｌ ｓ火 山 １ ８ ｉ ｒ ｈ ｔ ｅｎ ｅ ９０ 年 的 火 山 泥 石 流 的 形 成 过 程 、 布 情 况 Ｅ］ １９ 分 。 ９０ ２ ０ 年 Ｍａｉ ｎ ｒ ｎ ｅ和 Ｇ ａａ 利 用 数 学 模 型 对 新 西 兰 鲁 ａ ｒ ｍ ｈ