流動作用是指大量積聚的泥、粉砂、砂、巖石塊等與水混雜在壹起,在重力作用下,沿著斜坡(谷地)流動的過程。最典型的流動作用是巖石塊、泥土和水的混合流動,稱為泥石流。滑坡是以塊體的形式運動,而泥石流則是以重力流(沈積物流)的形式運動。
泥石流的特點是:爆發突然,來勢兇猛,歷時短暫,具有強大的破壞力,常發生在降雨或融雪季節。壹旦泥石流爆發,頃刻間,水夾雜著大量的泥石形成的山洪泥流,兇猛地沿山坡及溝谷傾瀉直下,其中經常滾動著幾十噸重的巨大石塊。泥石流的“頭”部可掀起十余米高的石浪,沖擊崖坡、鏟刮谷底,摧毀前面的壹切障礙。數以億計的土石方擁至山口平緩地區,沖毀道路、掩埋田園村莊,常給人民生命財產、國家經濟建設帶來很大危害(圖11-6)。
圖11-6 泥石流造成的破壞
1970年5月,秘魯烏阿斯卡雷山區由於地震,觸發巨大的冰崩雪崩,隨即誘發了泥石流,使壹座城市頃刻掩埋於亂石之下,兩萬居民來不及走避,造成極其嚴重災害。1921年,蘇聯哈薩克斯坦天山北坡爆發泥石流,約3.0×106m3的沙泥石塊沖進阿拉木圖城,傷亡和損失極為嚴重。我國也是泥石流多發地區。
形成泥石流必須具備三個基本條件:
1)要有大量固體物質供給。在爆發泥石流的溝谷附近,常因經歷了強烈的構造運動(發生斷裂和褶皺)使巖石破裂;或因冰川活動,風化和剝蝕作用等,使巖石破碎,形成大量松散堆積物。這些堆積物在重力作用下通過崩塌、滑坡等方式與水流混合,形成泥石流。
2)要有較陡峻的溝谷地形。壹條典型的泥石流,從上遊到下遊壹般可以分出三個區段,像壹條頭大腰細尾巴散開的金魚(圖11-7)。
圖11-7 泥石流域示意圖
(據成都地質學院普通地質學教研室,1978)
Ⅰ—形成區;Ⅱ—流通區;Ⅲ—推積區;Ⅳ—湖泊點劃線為分區界線;鋸齒線示峽谷
上遊叫形成區,壹般為多面環山、壹面出口的圈椅形凹地。凹地內溝谷呈雞爪狀分布,深切分割著次壹級山峰,地形陡峻,坡度在30°~60°以上。山體巖石破碎,聚集了大量風化巖屑,常形成巨厚的堆積物。
中遊叫流通區,多為壹個狹窄的溝谷,溝床壹般為陡坎或瀑布,斷面呈V字形。
下遊叫堆積區,壹般位於溝口平緩開闊地帶,因動能步驟減,形成泥石流堆積。其堆積物大小混雜無分選無層理,常具擦痕和撞擊痕,往往形成扇形、壟崗狀等亂石堆。
3)短時間內有足夠的水量供給。降雨或融雪使松散堆積物充分濕潤飽和達到流塑狀態,形成強大的水動力條件。是重力-水作用的典型。在山區,連續降雨之後,又遇暴雨時,最易爆發泥石流。而在高山冰川發育和積雪地區,泥石流的爆發常與突然增溫、暴雨天氣或雪崩有關。某些地區泥石流可以頻繁發生,甚至壹年內可發生多次。
泥石流的調查研究方法與滑坡調查相似。泥石流的防治壹般采取生物措施和工程措施兩類。生物措施是通過種植喬、灌木、草叢等植物,充分發揮其滯留降水、保持水土、調節徑流等功能,從而達到預防和制止泥石流發生或減小其規模,減輕其危害程度的目的。
泥石流防治的工程措施:在泥石流的形成流通堆積區內,采取相應的治理工程(如蓄水、引水工程,攔擋、支護工程,排導、引渡工程,停淤工程及改土護坡工程等),壹般在溝谷上遊以治水為主,中遊以制土為主,而下遊則以排導為主,以控制泥石流的發生和危害。
重力地質作用在海底也有極其廣泛的分布。主要表現為海底滑坡、滑塌以及沈積物流。其規模往往比陸地上的大得多。濁流是水下重力地質作用最常見的形式(關於濁流的地質作用請參看第八章海洋的地質作用)。
資料表明,全國***發育有較大型崩塌3000多處、滑坡2000多處、泥石流2000多處,中小規模的崩塌、滑坡、泥石流則多達數10萬處。全國有350多個縣的上萬個村莊、100余座大型工廠、55座大型礦山、3000多千米鐵路線受崩塌、滑坡、泥石流的嚴重危害。僅2006年除北京、上海和寧夏外,全國28個省(區、市)都發生了地質災害,***發生102804起。其中,滑坡88523起、崩塌13160起、泥石流417起、地面塌陷398起、地裂縫271處、地面沈降35處,95.2%是自然因素引起、4.8%是人為因素誘發的,***造成663人死亡,111人失蹤,453人受傷,直接經濟損失43.16億元。
這些觸目驚心的數字說明,崩塌、滑坡、泥石流等地質災害已經嚴重地危害和威脅著人類的生命財產安全,造成了巨大的經濟損失,制約了社會經濟的發展。必須采取有力措施減少人為破壞,加強地質災害預報、預防工作,盡量減輕災害造成的損失。
本章要點
1.地殼表層斜坡上的各種風化產物、基巖及松散沈積物等由於本身的重力作用,在各種外因促成的條件下產生的運動過程稱為重力地質作用。產生重力地質作用的動力來源於內外兩個方面:塊體內部的重力與外部的觸發力(主要是水)。
2.根據重力地質作用的力學性質、作用過程及運動特點劃分為:崩塌作用、潛移作用、滑動作用、流動作用。許多地表地質災害均是由重力地質作用引起的,如山體崩塌、滑坡、泥石流。山體崩塌在高山地區最易發生,在河岸、海崖等局部地形陡峻地區也常常發生崩落。滑坡是滑動作用最典型的產物,當滑坡體與滑動面之間的摩擦力小於滑坡體重力的下滑分力時,滑坡就發生了。泥石流是最典型的流動作用產物,是以重力流(沈積物流)的形式運動,特點是:爆發突然,來勢兇猛,歷時短暫,具有強大的破壞力,常發生在降雨或融雪季節。
復習思考題
1.水在重力地質作用中起著何種作用?
2.滑坡形成的條件是什麽?有何識別標誌?
3.泥石流形成的條件是什麽?與洪流有何差別?