甘肃积石山6.2级地震中川乡泥流（“砂涌”）成因分析
2023年12月18日23时59分甘肃省临夏州积石山县（震中北纬35.70°，东经102.79°）发生6.2级地震。此次地震已造成大量房屋损毁甚至倒塌，并由此造成不少人员伤亡。截至2023年12月20日5时30分，地震已致134人遇难；其中，造成甘肃113人遇难、青海21人遇难。
除房屋倒塌外，此次地震在青海省海东市民和县中川乡金田村和草滩村引发了泥石流或被称之为“砂涌”的特殊现象，大量房屋被厚达数米的淤泥包围掩埋（图1），导致20名群众失联。
泥石流的发生需要一定水源，一般与降雨或坝体溃决等相伴随，但积石山6.2级地震前后并未降雨，因此地震引发泥石流（或砂涌）的成因引起了社会的广泛关注，出现了多种解读。
▲图1 房屋被淤泥包围掩埋
（图片来自网络）
积石山6.2级地震发生后，地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室（以下简称实验室）迅疾组建团队对地震产生的灾情进行了实时分析和跟踪研究。通过对12月20日应急管理部国家减灾中心提供的10厘米分辨率无人机影像的解译分析，初步认为金田村和草滩村出现的成片分布的高含水淤泥为地震滑坡—泥流，即在地震过程中，富含地下水的黄土台塬因振动液化而发生大面积滑坡，富水的滑坡物质汇集进入沟谷后沿沟谷呈泥流状远程运动，沿途经过村庄时泥流将部分房屋包围甚至掩埋（图2）。
▲图2 地震前后滑坡—泥流对比图
图2的遥感解译结果表明，滑源区面积约11万平方米，流通堆积区面积约31万平方米，泥流最远运动距离约3千米，损毁民房95间，阻断道路19条（长度约3千米），见图3。
▲图3 中川乡滑坡—泥流造成的灾损情况遥感解译结果
▲图4 无人机航拍的滑坡源区影像
▲图5 现场拍摄的滑坡源区照片
（由兰州大学孟兴民教授团队提供）
▲图6 沟谷中流动的泥浆
（由兰州大学孟兴民教授团队提供）
▲中川乡滑坡一泥流现场视频
（由兰州大学孟兴民教授团队提供）
分析滑坡—泥流的成因，初步认为，因黄土主要由砂粒、粉粒和粘粒组成，大量的试验结果表明，饱水黄土在振动荷载（如地震）下土体内孔隙水压力会突然升高而液化，最终溃散性失稳破坏，即发生振动液化型滑坡。从图4的滑源区航拍影像可非常清晰地看到地震引发了黄土台塬群发性液化型滑坡。
近年的研究结果表明，即使在非地震条件下，地下水位埋深较浅的黄土台塬在一定条件下也可发生液化型滑坡，我们称这种非地震型液化为静态液化，如甘肃黑方台近年就屡次发生过静态液化型滑坡—泥流现象（图7）。积石山6.2级地震过程持续仅8秒，但从图4可以看出中川乡滑坡源区面积巨大，达11万平方米，且呈明显的分级渐进后退式特征，因此可以推测，除地震过程中的振动液化型滑坡外，地震后的一段时间内可能还发生过静态液化型滑坡，并使滑坡区域不断后退，滑坡面积不断增大，直至最终停止。
▲图7 甘肃永靖县盐锅峡镇黑方台党川2#滑坡发生前后地形地貌
黄土具有极强的水敏性和动力易损性，历史上黄土高原也发生过由地震触发土壤液化形成大型滑坡的案例。例如，1920年海原8.5级地震引发的党家岔滑坡就是一典型案例。从图8可以看出，滑坡发生后表现出极强的流动性。
▲图8 1920年海原8.5级地震诱发党家岔滑坡（照片摄于1966年）及其区域地形
2018年印度尼西亚帕卢7.5级地震造成4340人死亡，地震引发的几处大规模土壤液化滑坡是造成伤亡的重要原因之一。值得注意的是，帕卢与中川乡地震滑坡的现象与诱因较为相似：基于沙质土壤的种植业需要大量的地下水灌溉，因此干旱区因农业灌溉造成连片耕地地下水位不断升高。在地震动作用下，灌溉区土壤发生液化，即便是在坡度很缓的地方也能形成滑坡并呈泥流状运动相当长的距离（图9）。
▲图9 2018年印尼帕卢7.5级地震引发土壤液化滑坡
此外，2018年日本北海道6.6级地震同样引发了大量土壤液化滑坡。北海道震区主要被火山灰地层覆盖。火山灰比普通粗粒砂更容易液化。加之震前震区降水造成土壤含水率增加，局部地区火山灰处于饱水状态，地震作用导致火山灰地层液化，形成大量流态型滑坡。
▲图10 2018年日本北海道6.6级地震引发土壤液化滑坡
值得一提的是，因液化形成的滑坡—泥流与常规地震中因液化而喷水冒砂现象（即砂涌）完全是两回事。严格来讲，中川乡滑坡一泥流不能被称为“砂涌”。
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