是什麼觸發了致命性滑坡？

在「蠕動」了兩年後，馬德溪滑坡迅速破壞了加州1號公路部分路段

圖片來源：John Madonna Construction

從位於秘魯南部瑪卡的小村莊，能看見高高聳立的爆發性火山——薩班卡亞。煙流頻繁地從山上噴涌而出，火山灰則時不時地大量降落到這個小鎮上。不過，使瑪卡居民夜不能寐的地質威脅並非15公里外的薩班卡亞火山，相反就在腳下。

在約30年的時間裡，瑪卡附近的土地一直在退縮。約6000萬立方米泥土——相當於2萬多個奧運會游泳池——悄無聲息地向谷底溜去，半個小鎮也正在隨之移動。

這種緩慢移動的滑坡造成的影響是顯而易見的：近年來，它已經摧毀了該地區部分主幹道，並且使農田變得四分五裂，從而威脅到當地社區關鍵的收入來源。

目前尚不明確的是滑坡的未來：它將繼續和以前一樣蹣跚而行，還是會突然加速，進而可能危及生命？「它就像懸掛在小鎮上面的達摩克利斯劍。」法國格勒諾布爾地球科學研究所地球科學家Pascal Lacroix表示。

從某些方面來說，在瑪卡上演的情形並非當地獨有。在全球所有多山地區，滑坡都是一大威脅，每年導致上千人死亡。諸如最近發生在獅子山的毀滅性利金特滑坡等很多滑坡都發生得迅速而激烈。同時，諸如威脅到瑪卡的滑坡等其他滑坡會慢慢地移動，山體每年滑動幾厘米到幾米。

影響滑坡移動的諸多因素

地質學家正在了解到，很多因素決定了降雨時滑坡是否會快速移動。重要的影響因素包括滑坡下側或者地基的形狀、粗糙度和構成；地基和側面的佔比；滑坡的深度，尤其是和地下水位相比較的深度。

一個對搞清楚幾何結構和其他因素所產生影響尤其有用的地方是美國加州南部的伊爾河盆地。在那裡，研究人員描繪了約200座緩慢移動的滑坡，並且目前正在利用合成孔徑雷達干涉測量技術監控約10座滑坡。這些滑坡均位於幾乎相同的地質背景和氣候中，只是大小和形狀有所不同。

在伊爾河，科學家了解到，並非每座滑坡都會對降雨作出一觸即發的反應：在滑坡出現前，降雨可能持續數周或幾個月。研究人員還發現，這些滑坡的細粒狀構成而非幾何結構或者氣候，在決定它們的行為上發揮了最大作用。「一般來說，擁有富含黏土物質的細粒土會作出較慢的反應，而擁有粗顆粒的土壤或者含有較大裂紋或裂縫的岩石會作出較快反應。」美國宇航局噴氣推進實驗室地球科學家Alexander Handwerger介紹說。

不過，將所有這些信息整合在一起以作出預測將是一大挑戰。數十年來，地質學家一直在收集數據，旨在更好地量化滑坡移動同降雨持續時間和強度之間的關聯。不過，來自美國地質調查局（USGS）滑坡災害項目的William Schulz介紹說，地質材料和水文條件是無窮變數，而預測滑坡所需的準確性仍是科學家可望而不可即的。更重要的是，在很多國家，滑坡移動還受到另一種現象——地震的嚴重影響，但地震的影響尚未得到全面研究。

感測器捕捉到地震影響

2011年，來自秘魯採礦和冶金地質研究所的科學家同來自法國的Lacroix及其同事開始安裝永久性的GPS設備，並且加速監控工作。感測器恰好實時捕捉到了在2013年乾旱季節發生的一場6級地震的影響，其震中距瑪卡不到20公里。在每年的這個時候，瑪卡的滑坡通常是靜止的，但感測器顯示，它在地震期間移動了2厘米，並且在接下來的5周里又移動了6厘米——對於雨季來說，這一數量很小，但在沒有降雨的時節，這是反常的。

研究人員在2016年8月觀察到更加奇怪的行為。當時，該地區發生了一場5.4級地震。通過檢查數據，Lacroix發現，它們同3年前的研究結果相一致：地震衝擊使瑪卡滑坡在地震期間和接下來的幾周內加速。不過，這次他觀察到，當降雨季節來臨並且觸發滑坡的進一步移動時，和每年這個時候的正常情形相比，泥土和碎屑的移動速度會快很多。

Lacroix將發生的情形整合成一個粗糙的模型。隨著地震波撞上斜坡，它們會觸發在原始震動發生後仍會持續很長時間的移動。Lacroix介紹說，以瑪卡滑坡為例，由於滑動期間的摩擦增加，這種移動最終會減慢。該行為還被提出來用於描述沿著地質斷層的「蠕動」。不過，對於其他滑坡來說，最初的移動會減少摩擦並由此幫助滑坡加速前行。這種差異歸結於諸如泥土的材料屬性等內部因素以及包括溫度、壓力和重力在內的外部因素。

在地震或者降雨觸發滑動後，沒有足夠「制動」的滑坡會出現災難性的加速。不過，對於瑪卡來說，一旦泥土開始滑動，摩擦便變得更強，從而使其減緩速度。

然而，這種「制動」行為可能會被地震破壞。地面震動會使滑坡土體材料變得鬆散，並使其變脆弱。地震波還會在土體中創造洞和裂縫，從而為降水滲入土壤提供了更多路徑。Lacroix認為，2016年的地震破壞使瑪卡滑坡在降雨到來時很容易移動得更快。進一步的破壞可能帶來災難性的加速。「即便是一場小地震，也有可能產生大的影響。」

遙感數據擴大研究範圍

通過納入不同部分——降水、幾何結構、地震以及更多因素，科學家開始理解是什麼導致滑坡啟動、加速或者停止。不過，這些觀測結果能在多大程度上被應用到不同的地方？

「從某種程度上說，每種情形都是獨一無二的。」USGS喀斯開火山觀測站水文學家Richard Iverson表示，「土體材料在每個地方都不同，並且其中一些微妙的差異真的會在滑坡移動上產生不同影響。」Schulz對此表示贊同，但同時強調，即便是相隔很遠的滑坡也擁有共同的屬性和行為。通過對它們開展廣泛的研究，科學家能發現將環境觸發因素和滑坡移動關聯起來的潛在規則。

生活在加州拉肯奇塔的上百名居民能證明這一點。其社區後面的山坡在移動了若干個月後，最終在1995年伴隨著暴雨開始加速。不過，該縣官員和諮詢人員利用來自標準調查儀器的數據探測到斜坡隨時會滑落，並向居民發出撤離的警告。

如今，諸如「哨兵-2」衛星等遙感器能幫助擴展研究範圍，並且將滑坡的監控擴大到很難研究或者在地面上研究花費頗高的地區。「將所有緩慢移動的滑坡裝上監測設備是不可能的，因此遙感數據將是監控滑坡移動的未來出路。」Lacroix表示。

資料來源：科學報

編輯整理：礦材網

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