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地心引力与山地泥石流、坡面后退和土被滑跌

时间:2023-02-09 归属:大环境地理学
  泥石流的成因和预兆 泥石流(mud flow 或 mud-rockflow)是烂泥浆混 合大小石块受地心引力作用由上坡突然滚向下坡的一种急剧流动。如沿途没 有居民,问题不大;如有居民,或爬山滑雪的人,可就危险万分。 泥石流爆发以前的预兆并不明显,但在山坡积雪很厚的地区,如突然出 现连续数日的晴天,或突然出现高温,积雪迅速融化,就会导致泥石流的发 生。在黄土高原地区,如果忽然连绵降雨;在有地下水的地方如突然泉水大 量涌出,这些现象都可以导致泥石流,必须提防。 谷底松散堆积物和两侧山坡上堆积物,年深日久,蓄势待发,人并不知。 一旦积雪化为水,暗中润湿堆积物,增加它们自身的重量,加强“位能”, 而且又能润滑谷坡与堆积物之间的坡面。一旦为地心引力所牵动,如有一石 块跌落,疏松堆积物具有极大的“位能”,再有融雪的水或雨水作为润滑剂, 最后只要地心引力先牵动一些石块滚落,它上方的堆积物失去原有石块的支 持,也跟着跌落。高坡上物质滚落,撞击低坡上松散物,后方的堆积物碰撞 前方的堆积物,出现连锁性反应,不能中止,导致一系列的堆积物滚落,酿 成灾祸。泥石流是在地心引力的作用下,突然酿成的灾害。水流流速较慢, 泥石流流速很快。因为泥浆和石块在上坡,“位能”很大,一旦泥石受地心 引力掀动,立即向下坡滚动。其滚动的形象好似向前方跌落,无法阻止。一 般来说,河床的坡度很和缓,泥石流的谷坡却很陡,一旦开始滚动,比万马 奔腾的景象惊险万倍。不仅震撼,而且挡之者立即披靡,无一幸免。 可立即改变环境的泥石流 泥石流与河流完全不同,它可以酿成灾难,震 惊社会。通常所见的河流作用,有侵蚀、搬运、沉积三大作用。由于河道很 长,上游侵蚀作用最明显;中游搬运作用最明显;下游沉积作用很明显。泥 石流的流程很短,没有上、中、下三游的区别。一旦发动,来势凶猛。 泥石流与江河发生洪水完全不同:(A)河水中洪流主要来自大雨;泥石 流中的洪水首先是高山上坡融化的积雪,人目不易察觉;其次才是突然间发 生的暴风雨,有时也有可能因水坝崩溃或火山喷发,融化山坡上的积雪,使 雪水成为洪流,在短时间内酿成大灾难。(B)河水一旦出现洪流,河水的侵 蚀与搬运能力立即加强,可以泛滥成灾,使人恐惧。
  泥石流爆发之前,泥砂 和石块是干燥而且松散的堆积物。在谷底或两侧山坡下部处于静止不动状态 时,无人对它恐惧;只有当雪水或雨水把这些堆积物浸湿以后,才使人害怕。 简单来说,河流中洪水与搬运物的比,最高为 20 比 1。泥石流中的洪水与搬 运物的比,最高为 1 比 4,泥砂和石块比流水多四倍。这不是流水搬运泥砂, 而是泥砂搬运流水,真是奇观。(C)河流先有侵蚀作用,后有搬运作用。泥 石流先有搬运作用,后有侵蚀作用。泥石流在滚动中,利用石块刻蚀谷底及 谷底两侧坡面。(D)河流沉积作用有明显的选择性,重的先沉,轻的后沉。 不仅出现颗粒粗细的层次,且有前后的排列。粗重的先沉下,细而轻的要运 到较远的地方沉下来。泥石流无选择性。它所搬运的物质,不论轻重、粗细、 大小,同时运走,也同时放下。乱七八糟的堆在一起。(E)河水如出现“洪 峰”,必然会流到很远的地方才消失,两岸居民望见洪峰过去,即有安全感。 泥石流很短,从开始到结束不过几秒钟或几十秒钟。它的前方是“泥流头”, 俗名“龙头”。向谷口外直撞出去,山摇地动,无物可以阻止。 据估计,泥浆中所含有的大小石块,可占总流量中的 10%,最高时可达 80%。泥石流前进的景象不似流动,而象倒垃圾桶,桶内所有的物体一齐向前 方滚落。“泥流头”象一垛高墙,高数米到 10 多米,横着向前奔。最使人震 惊的,泥石流内连续翻腾滚转的只是一堆一堆的泥浆拌上粗砂和岩屑,那些 重量极大的,一吨或数吨重的大石块反而漂在泥石流表面上,顺流而下,好 象木块似的。这说明泥石流的内部压力异常强大。因此,凡泥石流经过的地 方,不论桥梁房屋,一律被毁。 1986 年 2 月 23 日,意大利北部阿尔卑斯山脉南侧坡出现泥石流,活埋 10 多人,其中半数是学童。这说明横过一个谷底时,必须先注意谷底的上方 堆积物有无异常现象。 中国西部山地区的泥石流中国西部包括青藏高原、新疆两大盆地及盆地 边缘山脉,四川西部和祁连山地也有同样的泥石流发生。这些地区冬季高山 山峰上都有积雪,而且气候干旱。春末夏初,高山有融雪,雪水由高坡流下 来,浸润山坡下部松散的堆积物。条件成熟,就可能出现泥石流。祁连山脉 北坡、天山山脉南北两坡和昆仑山脉北坡,由泥石流造成的岩屑堆很多。1985 年 6 月西藏东部林芝县曾连续三次出现泥石流。 关于林芝县泥石流的发生,我的解释如下:西藏东部全是高原,冬季内 山峰积雪很厚。每年 6 月前后,融雪的水由山坡上部流下来,到山坡下部潴 存在低洼区内,久而成湖。湖水满面向外溢出。因为溢出很慢,不会酿成灾 害。如果连日多雨,或者天气连续变暖,山坡上部积雪加速融化,大量雪水 注入湖内。湖水外溢侵蚀湖壁,壁溃以后,湖水形成洪流,带走山坡下部松 散堆积物。停留在山坡上的大石块,下方已无支持物,受地心引力也滚落到 泥石流的表面上而被运走。 林芝是西藏东部大县,且是川藏公路上一个大站。桥梁被泥石流破坏, 确是一件大事。如果泥石流发生在荒无人烟之处,再凶猛也关系不大。 陆地坡面千奇百怪 陆地表面不是一个面,而是由许多坡面组成的。坡面 可分为两大类:一为侵蚀坡,由流水或冰川侵蚀而成的坡面,另外还有风力 吹蚀的地面成为风蚀坡面。另一类是沉积坡,大多是平坦的,例如冲积坡、 湖积坡及风积坡等。沉积坡最平坦的坡面尚无实例,通常认为冲积平原比较 平坦。
  山东省平原县可为普通平坦坡面实例之一。县名都被叫做平原,显示 这一县区确无起伏。如果在这县里建立高尔夫球场,施工极易。如果想要登 高远望,只有登树或者上屋顶,平原坡面的角度小于 1°。 侵蚀坡的坡面较陡。最陡的坡面是悬崖。通常所说的悬崖绝壁,并非垂 直的 90°。文学上常有“壁立千仞”,纯系夸张,并无实例。通常由崖底到 崖顶的倾斜度,大多不过 45°。因为超过 45°以后,石块不能留在坡面上, 必然滚下来。除非坡面上横沟,才可以阻挡它不滑落下来。坡面上岩屑受地 心引力而滚落坡下,形成锥状堆积,叫做“岩屑堆”。许多岩屑堆互相连接 成带,叫做岩屑坡或堆积扇。 中国东部多缓坡,由 0.5°到 5°。如超过 5°,上坡时,已觉得行走吃 力。超过 45°,就列入断崖范围。一座大山可分为山峰、山腰(或山腹)、 山麓三个部分。峰部大多是凸坡。腰部大多是直坡。山麓大多是凹坡。 所谓凸坡,指坡面纵断曲线向外突出,例如桂林市区内小山头。所谓凹 坡,指坡面纵断曲线向内注入,例如山的下部。如果坡面纵断曲线既不向内 洼入,也不向外突出,叫做直坡。例如桂林市内小山的山腰。山麓有凹坡, 可以建屋。如凹坡外伸而成山嘴(spur),山嘴似鸟嘴,向外伸也是凸坡, 有人称此为坡脚,俗话所说的“山环水绕”全是坡脚地貌。如果加上板块活 动,有断层和褶皱,坡面复杂,叫做多样坡。泰山顶部是多样性的凸坡。美 国大峡谷内陡坡全是阶梯状陡坡,因为沉积岩为水平状排列,无褶皱。中国 长江三峡受褶皱作用,沉积岩垂直排列,形似悬崖式陡坡。又如广东省北部 红色砂砾岩受侵蚀而形成砂岩石柱;广西有灰岩石柱,受溶蚀及风化作用而 成;陕西省北部有黄土柱,受流水侵蚀而成,风蚀作用也很重要。 重力作用使坡面后退 重力作用就是地心引力。这力量可使板块产生横压 力,引起大陆上升或山脉上升。上升以后的陆地离开海面,接受风化作用、 雨雪冰的侵蚀、风力侵蚀、波浪侵蚀、流水侵蚀,岩石崩落,使一粒一粒的 砂土,由坡面上落下来而在低洼地方内沉积。这样,低的地方可被填高;高 的地方可被削低。大山变为小山,高原化为准平原,坡面后退,同时也变低。 这一切现象都是在地心引力作用下发生的。可见,地心引力可使大山消失, 陆地消失,海床平坦,巧妙地把地球星塑造为一颗真正的球形。 土被滑跌的成因和征兆 土被是覆盖在坚固岩层之外的松散物质,由土、 砂及岩屑组成。一座小山如果全部是石头,没有松散的土层,它的坡是岩石 坡,这石头叫做基岩。基岩表面长期受风吹雨打,日晒霜冻,逐渐崩碎成为 岩屑,又与有机质混合,就可以形成土层,覆盖于基岩表面之上,其正式名 称就是“土被”。 如果有大片土被向坡下滑落,或者缓慢移动,同时坡上树木、房屋也跟 着向坡下移动或滑落,这现象俗名叫“山崩”。事实上,山并未崩,因为向 下跌落的全是土被,其中不包括岩石。这些滑落的土被中全是松散的物质, 有草根和枯叶。这种滑落现象叫做“土被滑跌”。 1983 年 3 月 7 日下午 5 点钟,兰州市西南方东乡族自治县洒勒山突然出 现土被滑跌,酿成严重灾难。据说这灾难从发生到结束,全部过程只有 1 分 多钟。山坡上整片土被急剧下跌,第一跌竟跌落 300 米远,紧接着进行第二 跌,一直跌到山坡前方一块平地上方才稳定下来,而这地方距开始滑跌地点 已有 2 公里远。山前平地上农田及房屋全部被埋,死难者达 277 人,覆盖的 砂土层竟厚达 20 米深。滑跌物中有黄土、细砂及岩屑,没有石块,滑跌物的 体积共有 6000 万立方米。 土被滑跌出现前的征兆有四:(A)山麓地区忽然出现清泉。泉水外流, 成为小溪。这不是好征兆,因为土被的下方有流水沿基岩表面下流,就有可 能发生土被滑跌。(B)土壤爬动。土被滑跌将要开始时,一部分土层上面可 能已生长野草和小树,沿基岩表面向下爬。这时候,如在深夜,可能闻到一 些声响,来自土被与基岩表面之间的摩擦。夜深人静,万籁俱寂,鸡犬牲畜 可能已有觉察而有不安的表现,有时终夜啼叫,洞内的小动物也会惊慌外逃。 (C)山脊忽然开裂。这现象已足够证实山坡上部土被已开始向下滑动。这时 候,附近居民就该逃避。(D)土被与基岩表面互相摩擦,可能出现光亮,象 天空闪电一样。这时灾难已来,躲避很难。 土被滑跌的大致过程如下。山上有土被,土被内部是基岩。土被松散, 易于吸水;基岩不吸收水。如果下雨时间很久,或积雪融化之水太丰,土被 因已吸收大量的水而增加了它自身的重量。过多的水的渗入使土被已经饱和 而不能容纳多余的水。这多余的水就在土被的下方沿基岩表面而下流。基岩 表面成为润滑面,阻力减小。一旦开始滑动,很难中途停止,势必酿成灾难。 据说洒勒山出现土被滑跌,实由于表层是松散的黄土,内部是第三系粘 土层,不渗水,性质类似基岩。雨水及融雪的水大量渗入黄土层(土被), 再向下渗,它不吸收,便潴集在黄土层下方而向山下流,润滑粘土层表面。 土被滑跌的阻力大减,导致灾难发生。
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