地心引力与山地泥石流、坡面后退和土被滑跌

　　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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