流动作用
流动作用是指大量积聚的泥、粉砂、砂、岩石块等与水混杂在一起,在重力作用下,沿着斜坡(谷地)流动的过程。最典型的流动作用是岩石块、泥土和水的混合流动,称为泥石流。滑坡是以块体的形式运动,而泥石流则是以重力流(沉积物流)的形式运动。
泥石流的特点是:爆发突然,来势凶猛,历时短暂,具有强大的破坏力,常发生在降雨或融雪季节。一旦泥石流爆发,顷刻间,水夹杂着大量的泥石形成的山洪泥流,凶猛地沿山坡及沟谷倾泻直下,其中经常滚动着几十吨重的巨大石块。泥石流的“头”部可掀起十余米高的石浪,冲击崖坡、铲刮谷底,摧毁前面的一切障碍。数以亿计的土石方拥至山口平缓地区,冲毁道路、掩埋田园村庄,常给人民生命财产、国家经济建设带来很大危害(图11-6)。
图11-6 泥石流造成的破坏
1970年5月,秘鲁乌阿斯卡雷山区由于地震,触发巨大的冰崩雪崩,随即诱发了泥石流,使一座城市顷刻掩埋于乱石之下,两万居民来不及走避,造成极其严重灾害。1921年,苏联哈萨克斯坦天山北坡爆发泥石流,约3.0×106m3的沙泥石块冲进阿拉木图城,伤亡和损失极为严重。我国也是泥石流多发地区。
形成泥石流必须具备三个基本条件:
1)要有大量固体物质供给。在爆发泥石流的沟谷附近,常因经历了强烈的构造运动(发生断裂和褶皱)使岩石破裂;或因冰川活动,风化和剥蚀作用等,使岩石破碎,形成大量松散堆积物。这些堆积物在重力作用下通过崩塌、滑坡等方式与水流混合,形成泥石流。
2)要有较陡峻的沟谷地形。一条典型的泥石流,从上游到下游一般可以分出三个区段,像一条头大腰细尾巴散开的金鱼(图11-7)。
图11-7 泥石流域示意图
(据成都地质学院普通地质学教研室,1978)
Ⅰ—形成区;Ⅱ—流通区;Ⅲ—推积区;Ⅳ—湖泊点划线为分区界线;锯齿线示峡谷
上游叫形成区,一般为多面环山、一面出口的圈椅形凹地。凹地内沟谷呈鸡爪状分布,深切分割着次一级山峰,地形陡峻,坡度在30°~60°以上。山体岩石破碎,聚集了大量风化岩屑,常形成巨厚的堆积物。
中游叫流通区,多为一个狭窄的沟谷,沟床一般为陡坎或瀑布,断面呈V字形。
下游叫堆积区,一般位于沟口平缓开阔地带,因动能步骤减,形成泥石流堆积。其堆积物大小混杂无分选无层理,常具擦痕和撞击痕,往往形成扇形、垄岗状等乱石堆。
3)短时间内有足够的水量供给。降雨或融雪使松散堆积物充分湿润饱和达到流塑状态,形成强大的水动力条件。是重力-水作用的典型。在山区,连续降雨之后,又遇暴雨时,最易爆发泥石流。而在高山冰川发育和积雪地区,泥石流的爆发常与突然增温、暴雨天气或雪崩有关。某些地区泥石流可以频繁发生,甚至一年内可发生多次。
泥石流的调查研究方法与滑坡调查相似。泥石流的防治一般采取生物措施和工程措施两类。生物措施是通过种植乔、灌木、草丛等植物,充分发挥其滞留降水、保持水土、调节径流等功能,从而达到预防和制止泥石流发生或减小其规模,减轻其危害程度的目的。
泥石流防治的工程措施:在泥石流的形成流通堆积区内,采取相应的治理工程(如蓄水、引水工程,拦挡、支护工程,排导、引渡工程,停淤工程及改土护坡工程等),一般在沟谷上游以治水为主,中游以制土为主,而下游则以排导为主,以控制泥石流的发生和危害。
重力地质作用在海底也有极其广泛的分布。主要表现为海底滑坡、滑塌以及沉积物流。其规模往往比陆地上的大得多。浊流是水下重力地质作用最常见的形式(关于浊流的地质作用请参看第八章海洋的地质作用)。
资料表明,全国***发育有较大型崩塌3000多处、滑坡2000多处、泥石流2000多处,中小规模的崩塌、滑坡、泥石流则多达数10万处。全国有350多个县的上万个村庄、100余座大型工厂、55座大型矿山、3000多千米铁路线受崩塌、滑坡、泥石流的严重危害。仅2006年除北京、上海和宁夏外,全国28个省(区、市)都发生了地质灾害,***发生102804起。其中,滑坡88523起、崩塌13160起、泥石流417起、地面塌陷398起、地裂缝271处、地面沉降35处,95.2%是自然因素引起、4.8%是人为因素诱发的,***造成663人死亡,111人失踪,453人受伤,直接经济损失43.16亿元。
这些触目惊心的数字说明,崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害已经严重地危害和威胁着人类的生命财产安全,造成了巨大的经济损失,制约了社会经济的发展。必须采取有力措施减少人为破坏,加强地质灾害预报、预防工作,尽量减轻灾害造成的损失。
本章要点
1.地壳表层斜坡上的各种风化产物、基岩及松散沉积物等由于本身的重力作用,在各种外因促成的条件下产生的运动过程称为重力地质作用。产生重力地质作用的动力来源于内外两个方面:块体内部的重力与外部的触发力(主要是水)。
2.根据重力地质作用的力学性质、作用过程及运动特点划分为:崩塌作用、潜移作用、滑动作用、流动作用。许多地表地质灾害均是由重力地质作用引起的,如山体崩塌、滑坡、泥石流。山体崩塌在高山地区最易发生,在河岸、海崖等局部地形陡峻地区也常常发生崩落。滑坡是滑动作用最典型的产物,当滑坡体与滑动面之间的摩擦力小于滑坡体重力的下滑分力时,滑坡就发生了。泥石流是最典型的流动作用产物,是以重力流(沉积物流)的形式运动,特点是:爆发突然,来势凶猛,历时短暂,具有强大的破坏力,常发生在降雨或融雪季节。
复习思考题
1.水在重力地质作用中起着何种作用?
2.滑坡形成的条件是什么?有何识别标志?
3.泥石流形成的条件是什么?与洪流有何差别?