The 2019 Brumadinho tailings dam collapse: Possible cause and impacts of the worst human and environmental disaster in Brazil     

《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》2020

On 25th January 2019, the tailings dam of the Brumadinho iron mine operated by Vale S/A failed catastrophically. The death toll stood at 259 and 11 people remained missing as of January 2020. This tragedy occurred three years after Mariana’s tailings dam rupture – the most significant tailing dam disaster in Brazilian history. Thus far, a systematic investigation on the cause and effect of the failure has yet to be conducted. Here, we use satellite-driven soil moisture index, multispectral high-resolution imagery and Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) products to assess pre-disaster scenarios and the direct causes of the tailings dam collapse. A decreasing trend in the moisture content at the surface and the full evanescence of pond water through time (2011–2019) suggest that the water was gradually penetrating the fill downwards and caused the seepage erosion, saturating the tailings dam. Large-scale slumping of the dam (extensional failure) upon the rupture indicates that the materials of the fill were already saturated. InSAR measurements reveal a dramatic, up to 30 cm subsidence in the dam (at the rear part) within the past 12 months before the dam collapse, signifying that the sediments had been removed from the fill. Although the information on the resistance level of the tailings dam to infiltrations is not available, these pieces of evidence collectively indicate that the seepage erosion (piping) is the primary cause for the chronic weakening of the structure and, hence, the internal “liquefaction” condition. Upon the collapse, the fully saturated mud tailings flowed down the gentle slope area (3.13 × 10⁶ m²), where 73 % were originally covered by tree, grass or agricultural tracts. The toxic mud eventually reached the Paraopeba River after travelling 10 km, abruptly increasing the suspended particulate matter (SPM) concentration and the toxic chemical elements in the river, immediately affecting the local livelihoods that depend on its water. The Paraopeba River is a major tributary of the San Francisco River, the second-longest river in Brazil reaching the Atlantic Ocean. We anticipate that the environmental repercussions of this toxic seepage will be felt throughout the entire basin, especially riverine communities located downstream.  相似文献   

云南哀牢山-红河断裂带南段新生代富碱斑岩岩石成因和地质意义   总被引：2，自引：2，他引：0  

武精凯  赵志丹  杨逸云  雷杭山  苗壮  刘栋  朱弟成  喻学惠 《岩石学报》2019,35(2):485-504

在青藏高原东南缘和扬子克拉通西缘,哀牢山-红河断裂带南段,产出了一些新生代富碱斑岩,本文选择绿春-金平一带的三类斑岩进行了年代学、地球化学和岩石成因研究,试图为研究区的壳幔相互作用和哀牢山-红河断裂带的关联提供新证据。研究区出露的三类富碱斑岩及其锆石U-Pb年龄分别是花岗斑岩(34.36±0.39Ma)、石英二长斑岩(35.48±0.39Ma)和正长斑岩(35.36±0.43Ma)。三类岩石的锆石ε_(Hf)(t)值分别是-6.4～+2.6、-1.5～+3.6和-3.1～+1.0。三类岩石具有相似的微量元素、稀土元素和同位素特征,具有富集大离子亲石元素、轻重稀土分馏强烈、亏损Nb、Ta和Ti等高场强元素的特征,具有弱的Eu负异常,~(87)Sr/~(86)Sr值为0.7067～0.7078,ε_(Nd)(t)为-3.8～-3.7。花岗斑岩和石英二长斑岩都来源于加厚的铁镁质下地壳,但正长斑岩来源于交代富集的岩石圈地幔,源区的富集可能是新元古代和晚古生代大洋俯冲交代导致的,印度与欧亚大陆的持续汇聚导致哀牢山-红河断裂带下部地壳和岩石圈地幔的增厚,在35Ma左右三江地区应力转变引起了岩石圈地幔的拆沉,使得软流圈上涌引起下地壳和岩石圈地幔的部分熔融,然后岩浆沿着地壳裂隙上涌和侵位,形成不同类型的富碱斑岩。  相似文献   

内蒙古狼山地区早二叠世花岗闪长岩的年代学、地球化学特征及其构造背景     

田健  滕学建  刘洋  滕飞  郭硕  何鹏  王文龙 《中国地质》2020,47(3):767-781

内蒙古狼山山脉西侧分布有大面积的晚古生代岩浆岩,其时代集中在早石炭世—晚二叠世,不同时代岩浆岩岩石组合对于认识狼山地区晚古生代构造背景具有重要的意义。文章通过岩石学、岩相学、地球化学及Hf同位素等方法,对狼山地区查干乃呼都格一带花岗闪长岩体进行了研究。该岩体岩性为花岗闪长岩,LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄显示,其206Pb/238U加权平均年龄为(299±1)～(293±2) Ma。岩石暗色矿物为角闪石及黑云母,富含闪长质包体,P_2O_5含量与SiO_2含量之间显示良好的负相关性,富钠(Na_2O含量为3.45%～4.96%),高钠钾比值(Na_2O/K_2O比值为1.33～2.52),岩石地球化学特征显示花岗岩成因类型为Ⅰ型花岗岩。岩石具有负的ε_(Hf)(t)值(-6.3～-2.0)及T_(DM2)为1437～1704 Ma(平均值为1606 Ma),显示了古—中元古代古老地壳熔融的特点,ε_(Hf)(t)-t及角闪石成因图解显示源区有幔源岩浆参与。花岗岩富集大离子亲石元素Rb、K、Pb,不同程度的亏损高场强元素Nb、Ta、P、Ti,轻稀土富集,重稀土亏损,弱的负Eu异常,显示了岩浆弧的地球化学特征。结合晚石炭世—早二叠世狼山地区侵入岩岩石组合为闪长岩+石英闪长岩+花岗闪长岩(英云闪长岩),早—中二叠世大石寨组火山岩岩石组合为玄武岩+玄武安山岩+安山岩+英安岩,总体反映了陆缘弧的岩石组合;狼山地区早二叠世处于大陆边缘弧的构造背景,与华北地块北缘中东部可以对比。  相似文献   

川滇地块西部差异性旋转的构造意义:青藏高原东南缘白垩纪红层古地磁学新证据          下载免费PDF全文

王恒  杨振宇 《地球物理学报》2019,62(5):1789-1808

印度—欧亚板块碰撞以来青藏高原内部及其周缘地区经历了复杂的构造演化,复杂构造变形区的复合构造使得古地磁的数据解释究竟代表区域的构造旋转还是只能反映局部的构造变形一直是备受关注的问题.本文通过采集川滇地块西缘渔泡江断裂东侧三岔河地区白垩纪红层古地磁样品,揭示采样区差异性旋转并探讨川滇地块西部自中新世以来的构造演化规律.前人的地质调查表明川滇地块渔泡江断裂东侧上白垩统赵家店组地层发育倾伏褶皱.三岔河剖面以三岔河镇为界分为南北两段,三岔河南段剖面高温剩磁分量平均方向在倾斜校正后Ds=29.3°,Is=45.7°,ks=54.3,α95=6.6°,倾伏地层产状校正后Ds=30.6°,Is=46.6°,ks=69.3,α95=5.8°;而三岔河北侧剖面高温剩磁分量平均方向在倾斜校正后Ds=350.4°,Is=42.1°,ks=69.4,α95=9.2°,倾伏地层产状校正后Ds=347.4°,Is=41.9°,ks=96.6,α95=7.8°;两组高温剩磁分量均通过了褶皱检验,表明其获得于褶皱形成之前.相对于东亚稳定区80Ma古地磁极,三岔河南侧剖面发生了20.5°±4.8°的顺时针构造旋转量,与楚雄盆地核部之间不存在差异性旋转;但三岔河镇以北剖面却发生了22.7°±6.6°的逆时针旋转.综合分析川滇地块内部的古地磁数据表明自中新世以来川滇地块南部楚雄盆地经历了约20°的顺时针构造旋转,而三岔河镇北侧经历了约20°逆时针旋转.进一步分析表明三岔河北侧剖面相对于南侧剖面经历了约40°的逆时针旋转,可能由于研究区的滑脱构造导致岩石薄弱层拆离滑脱所引起.  相似文献   

准噶尔盆地南缘东段构造解析和构造解释模型建立          下载免费PDF全文

梁舒艺  吴孔友  裴仰文  张健  李天然 《古地理学报》2019,21(5):817-824

准噶尔盆地南缘山前带油气地质条件良好,但构造变形强烈、地震资料品质差且构造解释多解性强。通过南缘东段野外露头典型构造解析、“地质戴帽”、室内构造物理模拟实验、电法勘探中建场测深线的深度—电阻率反演剖面和地震资料解释,结合钻探结果,构建了南缘东段山前复杂带的构造—地层格架和叠瓦状冲断、多层次逆冲推覆的构造模型,探讨了山前复杂构造区低成像品质地震资料的构造解释模型建立的方法;明确逆冲断裂下盘的掩伏构造是下步勘探首选的目标类型。为南缘山前复杂构造带构造解释提供构造样式和断裂类型的参考,进一步为盆地南缘山前带的油气勘探和井位部署提供依据。该构造模型建立的方法在南缘西段山前复杂构造区的勘探目标评价中取得了良好的应用效果。  相似文献   

太行山南端浅层速度结构成像和隐伏断裂探测   总被引：1，自引：0，他引：1  

徐增波  刘保金  姬计法  鄷少英  袁洪克  谭雅丽  王宏伟 《大地测量与地球动力学》2019,39(1):88-92

利用太行山南端的深地震反射剖面数据，运用初至波层析成像方法反演得到该区域的浅层P波速度结构和基底面展布形态，发现剖面浅部的P波速度变化与沉积盖层厚度和断裂分布有着较好的对应关系。利用跨断裂完成的浅层地震反射剖面，对区域内2条第四纪隐伏活动断裂进行高分辨率成像。结果表明，汤西断裂为东倾的正断层，控制汤阴地堑的西边界，活动年代为中更新世；汤东断裂为西倾的正断层，是汤阴地堑的主控边界断裂，活动年代为晚更新世。  相似文献   

青藏高原东南缘Moho面速度密度跃变研究   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

董蕾  沈旭章  钱银苹 《地球物理学报》2020,63(3):915-927

青藏高原东南缘地下深部结构的研究对了解青藏高原的变形机制和动力学过程具有重要意义.本文利用四川、云南固定台站记录到的远震波形资料,首先采用接收函数H-k叠加方法获得青藏高原东南缘台站下方的地壳厚度和波速比.进而利用接收函数一次转换波和多次波幅度信息确定了青藏高原东南缘Moho面上的S波速度和密度跃变.研究结果表明:研究区由南到北地壳厚度逐渐增加,从永德、沧源、孟连地区的33 km左右增至巴塘地区的69.7 km左右,厚度变化了近乎37 km.四川盆地和松潘甘孜块体南部的姑咱地区具有高泊松比、速度密度跃变较小特征,表明这两个地区含有较多铁镁物质.腾冲地区、龙门山西侧的汶川地区、四川盆地西南缘的沐川地区以及则木河断裂的石门坎至东川地区同属于高泊松比、速度密度跃变较大,显示这些地区壳内存在部分熔融.  相似文献   

地震断层对管道压溃压力的影响          下载免费PDF全文

余建星  袁祺伟  余杨  王华昆  王彩妹  赵岩 《世界地震工程》2020,(2):180-190

利用有限元软件ABAQUS,结合用户自定义Python程序,开展地震断层作用下深海管道局部变形和压溃过程的数值模拟。分析均质土体和随机分布土体模型的地震断层位移大小对管道局部变形的影响,并分析断层诱发的局部挤压变形对管道压溃压力的影响。研究表明:相比于断层走向与管道轴线方向垂直的走滑断层,断层走向与管道轴线方向夹角为45°的走滑断层作用下管道的压溃压力较小,且当断层走向为管道轴线方向逆时针旋转45°时,左旋走滑断层作用下管道的压溃压力低于右旋走滑断层作用下的管道压溃压力。断层位移相同时,管道径厚比越大,压溃压力越小。考虑土壤随机性时,由于APIX65钢制管道刚性较大,且管道两侧土体内聚力和摩擦角分散于均质土壤土体参数均值两侧,因此断层作用过程中管道受到的土压力在均质土壤模型中的土压力数值处上下波动。  相似文献   

重庆市中梁山地区隐伏塌陷特征及物探勘测的思路     

张银松  曹聪  康世海  刘家富 《中国岩溶》2020,39(6):918-927

为查明隐伏塌陷区域，分析重庆市中梁山地区岩溶塌陷的特征，发现塌陷主要发生在以岩溶裂隙发育为主的松散粉质黏土区域；地震映像法能方便、快速地查清土层的松散状态，而高密度电阻率法通过正演模拟发现只能探测出2～3倍电极距的异常范围，但能反映出岩溶裂隙发育的漏斗形态，即只要能找出岩溶裂隙的大致位置和浅表松散土层的范围就能圈定隐伏塌陷的区域。对中梁山地区某居民点进行野外勘测，综合以上两种方法圈定隐伏塌陷区域，其推断结果与钻探资料十分吻合，说明这种隐伏岩溶探测思路是可行的。   相似文献   

基于岩溶水动态的岩溶地面塌陷预测预报方法     

高宗军  鲁统民  王敏  冯建国  刘书江  王姝 《中国岩溶》2019,38(5):739-745

由于突发性、影响因素多样性等特点，岩溶地面塌陷的预测预报目前只能做到区域上的危险区划定，而不能实现危险区内何时、何处发生塌陷的预测预报。已有岩溶地面塌陷调查结果表明，岩溶地面塌陷的发生是有前兆的，即附近水井会提前出现水位波动大、水浑浊等现象。本文据此提出了建立健全岩溶水监测网络，对岩溶水位、水量、浊度及主要化学组分等指标进行实时动态监测，结合岩溶水流向等参数，实现短时间（数小时至数日）、小范围（小于监测网络间距）的较高精度岩溶地面塌陷预测预报的方法，并以山东省莱芜市孟家庄地区为例做了简要说明。   相似文献