华南花岗岩风化壳裂隙发育对崩岗侵蚀的影响

周红艺++李辉霞

摘要：为了解崩岗侵蚀与风化壳裂隙发育的关系，通过野外调查风化壳剖面特征、风化壳裂隙走向和数量与崩岗口方向之间的关系，并对采集的土样进行基本理化性质研究。结果表明，研究区丰富的土壤裂隙形成与该区主要分布的花岗岩红壤风化壳关系密切；崩岗与裂隙息息相关，裂隙是边坡崩塌和直接产生重力侵蚀的重要因子，崩岗发育完全受裂隙控制。可见华南花岗岩风化壳裂隙是崩岗侵蚀所特有的成因之一。

关键词：花岗岩风化壳；土壤裂隙；崩岗侵蚀；水土流失；华南

中图分类号： S151+.1文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）10-0352-03

收稿日期：2013-12-21

基金项目：国家自然科学基金（编号：41371041）；教育部人文社会科学研究规划基金（编号：13YJAZH041）；广东省自然科学基金（编号：S2012010009272）。

作者简介：周红艺（1977—），男，湖北利川人，博士，副教授，主要从事土壤侵蚀研究。E-mail：zhouhyfs@163.com。花岗岩风化壳的侵蚀是华南地区最严重的水土流失类型，而崩岗侵蚀则是其中最严重的侵蚀过程，虽然表面侵蚀及细沟侵蚀是崩岗的先导，但土的大量流失却是崩岗地形发育的直接结果。据调查，在我国南方红壤区[广东、福建、江西、湖北、湖南和安徽6省300多个县（市、区）]各类崩岗有2013万个，88.9%属于活动型的，相对稳定型的崩岗仅占111%。其中，广东有11.52万个，占崩岗总数的57.2%，其崩岗面积和防治面积最大，崩岗面积占全国崩岗总面积的67.83%，防治面积占全国总防治面积的45.9%[1-2]。在广东低山丘陵区，由于受崩岗的影响，完整的坡面被切割得支离破碎，对自然环境和社会经济发展造成了极大的破坏，因此治理崩岗侵蚀是当地政府必须重视的生态环境问题。研究崩岗侵蚀机理是为了更好地找到治理崩岗的模式，崩岗侵蚀是由多因素作用造成的，不少学者从地貌条件、地质基础、植被条件、地下水活动、坡地水纹、坡地气候等方面研究崩岗侵蚀的机理[3-7]，目前还没有学者对风化壳裂隙发育与崩岗侵蚀的关系进行相应的研究，而崩岗产生的机理至今还不清楚。华南花岗岩发育的红壤风化壳是崩岗侵蚀母体，通过调查发现风化壳裂隙发育普遍存在，但裂隙发育与崩岗侵蚀之间有无关系、裂隙发育是否是崩岗侵蚀重要的影响因子等问题还需要进一步调查研究。裂隙构造的研究在地质学和地貌学上有重要的特殊意义，在地质方面，岩体内的裂隙可以指明构造运动的方向、岩体形成的应力分布、不同变形的时间顺序；在地貌方面，裂隙又是水体和气体等风化介质进入岩体深部的通道，岩体的风化与破坏和裂隙的存在密切相关[8-10] 。本研究以花岗岩水土流失典型地区的广东省德庆县为例，通过野外调查采样，以实测当地裂隙走向和数量，结合土壤基本理化性质对崩岗发育进行分析，探讨裂隙在崩岗侵蚀过程中所起的作用。

1研究区概况与方法

研究区德庆县地处广东省中西部，属低纬度地区，气候温和，热量丰富，雨量充沛，无霜期长，据广东省德庆县气象站统计资料可知，该县年均气温21.5 ℃，年均降水量 1 516.5 mm，年均日照时数1 848 h。在广东省德庆县马圩镇深涌水土保持监测站设立的定位观测点，选定其中一个较活跃的崩岗进行崩岗上部土样采集。取样地布设于马墟镇的东南部深涌水土保持监测站1号拦沙坝丘陵坡地，坐标位置为110°50′26″ E、23°10′29″ N，海拔高度132 m，植物群落主要为木荷-岗松-笀萁群落以及其他杂草，植被盖度41%，土壤类型为赤红壤。该崩岗属弧形崩岗，侵蚀沟2条，崩壁后壁高5 m，平均深度3 m，沟口宽1.8 m，沟道最大宽度5.2 m，崩岗面积 136 m2，沟道长16 m，边壁高3.6 m。

在典型区内调查花岗岩风化壳的剖面特征、裂隙数量及走向、崩岗崩口方向与数量，分析讨论裂隙对崩岗侵蚀过程的影响；采集具有代表性土壤剖面主要土层的混合土样和原状土样进行研究，其中土壤容重的测定采用环刀法，游离氧化铁含量的测定采用二亚硫酸钠-柠檬酸钠-重碳酸钠（DCB）法，土壤质地的测定采用吸管法[11] 。

2结果与分析

2.1调查区花岗岩风化壳的剖面特征

在笔者调查的德庆县马圩镇深涌水土保持站内，典型的花岗岩红土型风化壳可分为5 个层次，各层在矿物成分、风化程度、土体结构、粒度、颜色等方面均有明显的差异[3]，导致抗冲、抗蚀、抗滑塌能力不同。在总结前人工作的基础上进行风化壳综合剖面划分，根据野外调查将研究区风化壳天然剖面分为全风化带、强风化带、弱风化带、微风化带，各层调查特征如表1所示。表1调查区花岗岩风化壳的剖面特征

剖面剖面颜色剖面矿物成分的变化剖面结构变化剖面力学特征的变化全风化带

棕红色

除石英颗粒外，其余矿物风化形成次生矿物，铁铝富集

岩体结构已完全破坏，呈松散状，雨后干裂，板结可捏碎，可观察到发育充分的裂隙，裂隙宽度>0.5 cm、深度>80 cm，土表常常形成龟裂，裂隙密度多>30% （面积比）浸水崩解

风化壳裂隙在地表（坡面）对面状侵蚀起主导作用，它破坏地表的完整性。当降雨沿坡面产生径流时不是呈均匀层状，因裂隙隐伏在土层中，下雨时形成地下吸水中心，而在地表裂隙处则产生流线。在地下吸水中心与地表流线2种水流作用下，当水的流速、流量超过一定限度则坡面出现侵蚀，在裂隙通过之处形成浅凹地，这就是面状侵蚀的破坏机理。面状侵蚀进一步发展则成为沟状侵蚀，它是流水与裂隙相互作用的结果。坡面上面侵蚀浅凹地形形成后，雨季坡面雨量不断集中，流水下切，渐渐形成细沟，细沟与风化壳内的裂隙相连，水体除形成地表径流外，一部分往岩体内渗透，即所谓地下吸水中心（裂隙走向带），这种下渗的水体，是不均匀供应的，使风化壳的土体湿胀干裂，交替变化，对加速侵蚀与崩塌起到极大作用。斜坡在雨季间歇性暴流作用下，被强烈破坏，斜坡比降大，使沟床构成多级跌水，产生涡流，加之裂隙往岩体内发展，裂隙面在水流作用下，不断产生小型崩塌。因此，凡裂隙通过的地方很快就能发育成沟状侵蚀，由细沟到中沟发展成大沟，最后扩大成崩岗。

3结论与讨论

风化壳土壤裂隙的存在一方面破坏了土体的整体性，引起土体整体强度的降低；另一方面增大了土体的渗透性，为雨水渗入和水分蒸发提供了良好的通道，使得气候对土体的影响深度进一步向土体内部发展。在降雨入渗条件下，流水迅速渗入到土体内部，引起孔隙水压力上升，基质吸力减小，土体强度下降，风化壳自重增加，兼之风化壳下部洞穴的存在，风化壳边坡失稳加剧，最终导致风化壳上部土体崩坠或滑入沟底，并在以后的降雨中，被径流带走，至此沟岸后退完成了一个轮回。但是，关于风化壳裂隙发育是如何影响土体的渗透性和强度、裂隙发育程度对风化壳的稳定性和风化壳侵蚀量的定量关系等一系列问题都还没有看到新的研究进展，而这些问题恰恰是揭示崩岗发生机理的重要数据和参数。因此，笔者从风化壳土体裂隙发育程度入手，研究风化壳土体的裂隙发育及其对渗透特性、土体强度的影响和机理，定量评价裂隙发育对风化壳稳定性、崩塌堆积量的影响，为深入系统了解崩岗发育规律及提出治理途径具有重要的科学意义。

本研究结果表明，研究区丰富的土壤裂隙形成与该区主要分布的花岗岩红壤风化壳有密切关系；崩岗与裂隙息息相关，裂隙成为边坡崩塌和直接产生重力侵蚀的重要因子，崩岗发育完全受裂隙所控制。华南花岗岩风化壳裂隙是崩岗侵蚀所特有的成因之一。

参考文献：

[1]冯明汉，廖纯艳，李双喜，等. 我国南方崩岗侵蚀现状调查[J]. 人民长江，2009，40（8）：66-68.

[2]水利部长江水利委员会. 南方崩岗防治规划（2008—2020）[R]. 北京：中华人民共和国水利部，2009.

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[7]李思平. 广东省崩岗侵蚀规律和防治的研究[J]. 自然灾害学报，1992，1（3）：68-74.

[8]严钦尚，曾昭璇. 地貌学[M]. 北京：高等教育出版社，1985.

[9]广东水土保持研究编写组. 广东水土保持研究[M]. 北京：科学出版社，1989：23-30.

[10]关君蔚.水土保持原理[M]. 北京：中国林业出版社，1990：1-101.

[11]鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 3版.北京：中国农业出版社，2000.

3结论与讨论

风化壳土壤裂隙的存在一方面破坏了土体的整体性，引起土体整体强度的降低；另一方面增大了土体的渗透性，为雨水渗入和水分蒸发提供了良好的通道，使得气候对土体的影响深度进一步向土体内部发展。在降雨入渗条件下，流水迅速渗入到土体内部，引起孔隙水压力上升，基质吸力减小，土体强度下降，风化壳自重增加，兼之风化壳下部洞穴的存在，风化壳边坡失稳加剧，最终导致风化壳上部土体崩坠或滑入沟底，并在以后的降雨中，被径流带走，至此沟岸后退完成了一个轮回。但是，关于风化壳裂隙发育是如何影响土体的渗透性和强度、裂隙发育程度对风化壳的稳定性和风化壳侵蚀量的定量关系等一系列问题都还没有看到新的研究进展，而这些问题恰恰是揭示崩岗发生机理的重要数据和参数。因此，笔者从风化壳土体裂隙发育程度入手，研究风化壳土体的裂隙发育及其对渗透特性、土体强度的影响和机理，定量评价裂隙发育对风化壳稳定性、崩塌堆积量的影响，为深入系统了解崩岗发育规律及提出治理途径具有重要的科学意义。

本研究结果表明，研究区丰富的土壤裂隙形成与该区主要分布的花岗岩红壤风化壳有密切关系；崩岗与裂隙息息相关，裂隙成为边坡崩塌和直接产生重力侵蚀的重要因子，崩岗发育完全受裂隙所控制。华南花岗岩风化壳裂隙是崩岗侵蚀所特有的成因之一。

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[11]鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 3版.北京：中国农业出版社，2000.

3结论与讨论

风化壳土壤裂隙的存在一方面破坏了土体的整体性，引起土体整体强度的降低；另一方面增大了土体的渗透性，为雨水渗入和水分蒸发提供了良好的通道，使得气候对土体的影响深度进一步向土体内部发展。在降雨入渗条件下，流水迅速渗入到土体内部，引起孔隙水压力上升，基质吸力减小，土体强度下降，风化壳自重增加，兼之风化壳下部洞穴的存在，风化壳边坡失稳加剧，最终导致风化壳上部土体崩坠或滑入沟底，并在以后的降雨中，被径流带走，至此沟岸后退完成了一个轮回。但是，关于风化壳裂隙发育是如何影响土体的渗透性和强度、裂隙发育程度对风化壳的稳定性和风化壳侵蚀量的定量关系等一系列问题都还没有看到新的研究进展，而这些问题恰恰是揭示崩岗发生机理的重要数据和参数。因此，笔者从风化壳土体裂隙发育程度入手，研究风化壳土体的裂隙发育及其对渗透特性、土体强度的影响和机理，定量评价裂隙发育对风化壳稳定性、崩塌堆积量的影响，为深入系统了解崩岗发育规律及提出治理途径具有重要的科学意义。

本研究结果表明，研究区丰富的土壤裂隙形成与该区主要分布的花岗岩红壤风化壳有密切关系；崩岗与裂隙息息相关，裂隙成为边坡崩塌和直接产生重力侵蚀的重要因子，崩岗发育完全受裂隙所控制。华南花岗岩风化壳裂隙是崩岗侵蚀所特有的成因之一。

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[11]鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 3版.北京：中国农业出版社，2000.