泥石流流体的结构类型和结构强度与流体中黏土矿物的含量有关，也与流体的容重有关。一般黏土矿物含量和容重高，流体的强度就大，悬浮搬运大砾石的能力也大。
（2）泥石流中碎屑的运移机制。
稀性泥石流的容重1.3—1.7t/m3，流体模式为洪水—颗粒流。服从洪水模式的泥石流，其中含电解质的水和黏土构成浆体，粉砂、砂、砾石构成固相被搬运。由下向上碎屑的大小和含量都锐减。反映其流体特征的沉积构造有：石线构造、叠瓦构造、砾石支撑—叠置构造等。服从颗粒流模式的泥石流包括稀性和过渡型泥石流中粒土粉砂粒级碎屑含量少，水和黏土粉砂构不成具有一定结构力的浆体的流体。泥石流中碎屑受摩擦力、碰撞力和离散力的作用。颗粒流的离散力使大颗粒向上分异，流体由下向上粒径变大，出现反粒级。有时顶部离散力变小，会出现正粒级。由此，稀性泥石流和过渡型泥石流服从颗粒流模式者，反映流体特征的沉积构造有：反粒级层、反—正粒级层、叠瓦—直立和环状流线构造。黏性泥石流的容重1.9—2.3t/m3，流体模式为结构两相流。
流体中水和细碎屑组成具有一定结构的浆体，粗碎屑为固相。泥石流运动过程中浆体和粗碎屑再结合成一定结构的流体做整体搬运。运动中的泥石流由下向上碎屑的大小和含量分异不明显，速度梯度变化大。故其沉积体中反映流体特征的沉积构造有：反粒级—混杂构造、底泥—混杂构造、楔状尖灭体构造（王裕宜，1981，1990）。
（第五节）泥石流堆积的微结构、构造与石英砂表面特征
泥石流作为山区最常见和严重的灾害地质现象已引起人们的高度重视。泥石流同时是一种介于牛顿流体和滑坡之间的非常复杂的流变体，地貌过程快速，动、静力学机制复杂，沉积物难以识别，使得无论从理论分析还是实际观测都难以准确认识它，因而常常导致对其沉积物成因和环境的争议，也导致工程设计与防治的困难。
近年来世界许多科学家和工程人员投身于这一领域的研究，从微结构特点查明沉积物动力特征（Menjiesetal，2003；Principatoetal，2005）。泥石流微形态学的研究可以从微观的角度更进一步地认识泥石流的基本特征及行为，补充宏观研究的不足。沉积物的构造是具备一定结构的沉积物质经历一定运动力学过程后的产物，因而，它的特征可集中反映作用体、被作用体及作用过程各方面的信息。已往认识泥石流沉积是毫无分选的混杂堆积，近年的研究显示出它不仅宏观上混而不乱，而且微观上也有明显的规律可循。武都地区是世界上泥石流灾害最严重的地区之一，对其微结构、构造进行研究有代表性。作者和方小敏（1987）比较早注意到此类研究。而方小敏的研究成果则具开创性（1987，1991）。
我国秦岭山地的西段甘肃省武都地区，区内山岭海拔一般在2500—3500m，河谷海拔约1000m，相对高差在1500m以上。山坡陡峻，坡角一般在30°—50°。境内黄土分布广，厚度大，是泥石流的主要物源。
区内气候属暖温带半干旱、半湿润到高原湿润过渡带，主要受东南季风和西南季风的影响，据武都县气象站资料，多年年平均气温为14.6℃，年平均降水量为474.6mm，5—9月降水量占全年降水量的77.5%。区内岩层主要为下古生代志留纪千枚岩、碳质页岩及薄层砂岩和灰岩，地层受到强烈挤压、褶皱与破碎，新构造运动强烈。因此，每年雨季来临后，滑坡、泥石流频繁暴发，给交通和工农业生产带来重大的损失。
一、泥石流特征、样品采集与制备（方小敏，1987）
白龙江及其支沟的两岸泥石流（图524），以沟谷型为主，规模较大，每年发生数次。泥石流以黏性为主，容重一般均在2t/m3以上，最高达2.24t/m3。泥石流堆积物中常缺少巨砾，细粒物质含量多，分选差。粒度分布与沟源头坡、残积物粒度特征相似，同一次泥石流堆积的舌体，其头部粒度要比中、后部粒度偏粗，容重也偏低（表59）。据样品的X射线分析，泥石流中黏土矿物以伊利石、高岭石、蒙脱石和绿泥石为主。泥石流的运动特征多为阵性流动，每阵泥石流头部紊动强烈，中、后部呈现出层流运动形态。龙头过后，常在沟岸产生0.3—1m高的侧堤堆积，在沉积扇上它呈舌状整体式堆积，干涸后，堆积体有10—30cm的下降，这与其他地区所观察到的泥石流运动、沉积特征基本相似。对于其中堆积体形态保存较好的单个泥石流舌体，分别在其头部、颈部、中部和尾部的上、中、下以及两侧进行了系列定向样品采集和测量，其特征见表59所示。取样采用碳酸纤维脂—丙酮胶液浇注样品表面，待牢固后，下装于棉花和铝盒中。对含水较多样品，采用液氮冷冻法取样，样品装于保温瓶中。
二、泥石流微构造类型与特征
泥石流沉积微构造是指在光学显微镜和电子显微镜下（10—500倍）所揭示的泥石流各组成物质，即粗颗粒（大于0.02mm）、细颗粒或杂基（小于0.02mm）、空气及卷入的外来物体在空间上的排列和分布特征。
由于肉眼视觉的关系，因此微构造的上限定为10倍，其下限定为500倍，是以能看清0.05mm以上颗粒间的排列、分布特征为依据来确定的。经过大量的观察与分析，在黏性泥石流中，小于0.05mm粗颗粒与细粒浆体相互作用的显微构造痕迹已极不明显，而是与细颗粒一起作各种空间排列，形成各种流动纹层（简称流纹），成为微构造中最特征的构造单元之一（方小敏，1987）。
依据流动纹层中颗粒的定向程度、排列特征和连续性，可将其划分成水平（连续）流纹、波状流纹和散碎流纹。波状流纹再按波动的形态划分成（水平）规则波状流纹和不规则波状流纹两类。水平流纹中颗粒定向好，纹层连续且相互平行。规则波状流纹除颗粒呈有规律的波状分布外，其余特点与水平流纹相似。不规则波状流纹中颗粒定向差，纹层波动无规律，断续分布。而散碎流纹中，纹层已很不明显，碎裂的纹层杂乱、零散地分布于较均匀的杂基结构之中。
微形态分析表明，空气在泥石流中的含量平均在5%—10%，在龙头部位可达15%—20%以上。这已明显影响到泥石流的动、静力学特征。
气孔的形态、大小、含量和排列随泥石流体部位的不同，而形成了独特的变化体系。在泥石流垂直方向上，也同样存在气孔变化趋势，但一般缺少气孔变化系列的终端成员。在泥石流横剖面上，也存在类似的不明显的气孔变化趋势。
泥石流中存在如此多的空气，表面空气的来源是多途径的，主要有：泥石流形成时对源区松散堆积物中空气的掠夺；运动中通过冲刷和揭底作用对沟床沉积物中空气的掠夺；龙头强烈扰动卷入空气以及泥石流越过跌坎腾空中对空气的掠获。空气进入泥石流体后，由于浆体的黏滞效应使它们成为一个个封闭的气孔。这些气孔再经过泥石流运动力学体系的作用，在其体内产生变化和重新分配，形成气孔在空间上的变化特征（照片54）。
必须补充的是，虽然国内外文献上都承认泥石流可以捕获空气形成气泡，但真的在泥石流堆积物中找到气泡却是极为罕见的。如作者所摄照片54所示，该气泡直径不到5mm，呈空洞状，而最为难得的是气泡周围有一层1—2mm宽的外圈层，层内小于0.1mm的长条形碎屑之长轴均顺圆圈外围定向排列，说明空气进入泥石流体时有对边界处的压力作用。而当气泡破裂，碎屑物涌入时又形成球状充填构造（照片55）。此类微构造的出现，简直给人一种非常奇妙和不可思议的感觉（图525）。
据方小敏研究（1987）微构造的特征是由流纹、气孔、粗颗粒及捕掳体四个构造单元及其相互作用的共同特征所确定。依据这四个构造单元所确定的构造特征，可以鉴别出的常见的微构造类型如下：
（1）水平流动构造。粗、细颗粒均呈水平状良好定向，发育水平连续流纹，气孔含量较少，并被拉长成管状、扁圆状等形态，沿纹层方向定向排列。
（2）（水平）规则波状流动构造。粗颗粒呈连续的波动状排列，定向较好，发育水平规则波状流纹及部分不规则波状流纹，气孔含量中等，常呈椭圆、圆状形态，亦有较好的定向。
（3）不规则波状流动构造。粗颗粒呈断续的不规则波状排列，颗粒定向差，发育不规则波状流纹，气孔含量较多，呈圆状和云朵状者多，略呈定向排列。
（4）交织构造。粗颗粒沿流向作相互穿插、交织状排列，颗粒定向很差，发育不明显的不规则波状流纹及散碎流纹，气孔含量较多，常呈云朵状，部分不规则状，气孔排列无规则。
（5）块状构造。粗、细颗粒杂乱分布，颗粒基本无定向，也基本无流纹发育，气孔含量很多，常呈粗孔和巨孔，形态多为不规则状和云朵状，亦呈零乱分布。
（6）绕流构造。指流纹在粗颗粒的一侧作挠曲状、帚状、S形或反S形分布。流纹的这种弯曲变形可发生在粗颗粒的上方或下方或几个排列较紧密的粗颗粒之间。流纹常为水平连续状，有时为水平规则波状。
（7）分流构造。流纹在粗颗粒的两侧同时作挠曲分布，好似被粗颗粒迎头分开。
于粗颗粒的背流方，两侧流纹绕过粗颗粒后并不立即汇合，而是经过一段距离后才汇合，汇合点与粗颗粒后侧所组成的三角区内为无流纹特征的杂基充填，不妨称之为粗颗粒背流区。
（8）泥球构造。系粒径0.5—2mm的浑圆的黏土球嵌入泥石流杂基中所表现的构造特征。黏土球的内部结构随原始土块结构而变，但边缘有明显的磨蚀痕迹。它是泥石流宏观上的泥球构造在微观上的反映。
（9）捕掳体构造。被泥石流掠获的各种外来物体，如细小的树叶、树枝、草根和瓷片等人工物品，在杂基中的分布特征。它们常和其他粗颗粒一起作各种排列和定向，并与流纹发生构造关系。
（10）贴边构造。粗颗粒微微下陷，使其下浆体轻微变形，黏土等片状细颗粒紧贴粗颗粒下缘排列成薄层，好似给粗颗粒贴了一个黏土边。
（11）半环状构造。粗颗粒下陷较大时，其下浆体变形范围扩大，常迫使浆体中较小的颗粒扁平面围绕粗颗粒下方作半环状排列。
贴边构造和半环状构造易与绕流构造和分流构造混淆。前者虽因变形产生出类似流纹的层状构造特征，但它们仅分布于粗颗粒下方，由于形态和密度的差异，它们与周围的流纹呈不连续接触，而后者中流纹可以在粗颗粒的四周产生连续变形，绕流后还常有粗颗粒背流区产生。
上述微构造在泥石流舌体中的分布和宏观构造一样并不是随机的，而是有其各自相对固定的发生部位。水平流动构造、规则波状流动构造、绕流构造、分流构造主要分布于泥石流的中部和尾部。不规则波状流动构造和交织构造主要分布于泥石流的颈部。而块状构造仅发生于泥石流头部。垂向上，泥石流底部往往发生水平流动构造，上部为规则波状流动构造和少数不规则波状流动构造。泥球构造以中、尾部为主，捕掳体构造、贴边构造和半环状构造可以分布于泥石流各部位。在一些巨砾周围，系统的构造分布规律常常被扰乱，愈靠近巨砾，浆体中颗粒定向度愈差，微构造由水平流动构造经波状和交织构造向块状构造变化，显示巨砾对微构造的影响。但远离一段距离，它的影响也随之消失。
三、微构造成因及意义
方小敏（1987）指出目前大多数学者认为黏性泥石流运动中颗粒主要受到剪切力、颗粒碰撞导致的粒间离散力、紊动上举力、阻力、重力、浮力和浆体黏滞力等诸力的共同作用而维持运动平衡。由于泥石流各部位流态的差异，颗粒的动力学平衡是不同的。
在龙身和龙尾，主要发育层流和蠕流，其中最特征的动力因素是剪切力，如果把泥石流视为宾汉体，根据宾汉体模型（钱宁，1984，1986；倪晋仁，1991）：
τ＝τ0+ηdudy，式中：τ剪切力，τ0为泥石流体的静切力，η为泥石流体的黏度或刚度系数，du/dy为泥石流体中一定流深y处的速度梯度，可知速度梯度愈大，τ愈大。根据理论计算和观测，du/dy是向泥石流底部快速增加的，因此，τ愈近泥石流底部愈大。τ的构造意义就是迫使颗粒沿剪切力方向定向。而在龙头，主要发育紊流，紊动上举力和粒间离散力是其特征动力，其构造意义是扰动、破坏颗粒的定向，使浆体结构构造趋于均匀。重力主要导致准同生变形构造的产生，由于浆体黏滞力和浮力等的平衡作用，在显微范围内，颗粒重力的影响是次要的。浆体的黏滞力，既阻碍各种动力形成微构造，又阻碍和保护已形成的微构造遭受后来动力的破坏。在诸动力中，剪切作用和紊动作用是形成微构造的最主要的两大动力作用，它们两者的相对和绝对强度以及分布状况将控制微构造的发生类型、特征和分布规律。
由图527可知，随剪应力向泥石流体底部的增大，颗粒定向度也相应增大，构造类型由波状流动构造向水平流动构造转化。图528则进一步表明，从泥石流体尾部、中部→颈部→头部，流态从蠕动流、层流→过渡流→紊动流，蠕流、层流中相对平静的剪切作用被紊流中的强烈紊动所打乱，颗粒定向度逐步变差，构造类型由水平流动构造、规则波状流动构造→不规则波状流动构造、交织构造→块状构造。说明上述微构造的动力机理分析是正确的（方小敏，1987）。
OR＝—R2.颗粒定向度；y.垂向比例距