高中地球科学/重力引起的侵蚀和沉积

到目前为止，在本章中，您已经学习了河流和海洋中流动的水引起的侵蚀和沉积，冰川冰引起的侵蚀和沉积，以及风引起的侵蚀和沉积。有了这么长的清单，您可能会认为我们已经涵盖了所有可能发生的侵蚀和沉积类型。您可能遗漏的力量是重力！也许是因为它是一种恒定的力，也许是因为它不可见，学生往往忘记重力也会塑造地球表面。我们将在这里考虑的例子包括突然的、戏剧性的事件，如**滑坡**，以及缓慢而稳定的运动，这些运动发生在很长一段时间内。无论例子如何，我们都知道重力的作用始终存在，它正在改变地球表面，而且现在还在继续。

课程目标

描述物质如何通过重力向下移动。
讨论增加滑坡可能性因素。
描述不同类型的重力驱动的岩石和土壤运动。
描述防止和了解潜在的滑坡或泥石流的方法。

重力使物质向下移动

重力可以通过多种方式将物质从高处移动到低处。有时这种情况发生在悬崖或非常陡峭的斜坡上。由于没有东西可以将其固定住，因此被某种类型的风化松动的物质会简单地从悬崖上掉下来。如果您不断地将笔记本推向桌子的边缘，最终会有足够的笔记本从桌子上掉下来导致它掉下来。当大量的岩石突然从悬崖或山坡上掉下来时，就会发生滑坡。

有时，重力只是让东西缓慢地滑下来。您可能已经看到过这种情况，当您的同学在座位上越来越低时。这不像您的笔记本掉到地板上那样快速或戏剧性，但您的朋友慢慢地不再笔直地坐在座位上。同样的事情也会发生在岩石上，甚至整个山坡上。这可能发生在几天甚至几周的时间里。最终，整个土壤或岩石区域都会滑到较低的位置。

重力使物质移动的最后一种方式是在物质变得非常湿润时。**饱和**的土壤会流下山坡，经常会带走挡道的树木、房屋和桥梁。为了帮助您了解水如何增加运动的机会，想想在海滩上玩沙子。如果您用干沙子建一座沙堡，您就无法很好地建造墙壁。如果您加一点水，它会帮助您的墙壁站立起来。一点水有助于将沙粒或土壤结合在一起。但是，如果您加了很多水，会发生什么呢？太多的水会导致沙子快速流走。土壤或岩石变得非常湿润并流动有两种方法。有时，如果连续下了很长时间的雨，或者下了很大的雨，就会发生这种情况。在春天，雪和冰开始融化，大部分水会进入地下。春季是滑坡的危险时期，因为此时降雨量更大、更频繁，也是雪和冰融化的季节。土壤中的额外水分会给斜坡增加更多重量，也会使土壤颗粒彼此失去接触，从而使它们流动。

影响因素

有几个因素会增加滑坡发生的可能性。其中一些我们可以防止，另一些我们无法防止。每当我们挖开山坡的底部时，这都会增加滑坡的可能性。我们可能需要这样做有很多原因。我们可能想在平地上建造房屋，所以我们通过切入山坡来平整一块区域。道路和铁路轨道也需要平坦和水平，因此在经常旅行的区域，可能需要挖掘斜坡。当下面的岩层也向被切除的区域倾斜，或者存在粘土层时，这尤其危险。如果岩层向被移除的区域倾斜，那么这些岩层的支撑就会消失，上面的岩石会滑落，导致滑坡（图 10.46）。

富含粘土的土壤是保水类型的土壤。如果您曾在美术课上使用过粘土，您就会知道粘土在潮湿时非常滑。如果土壤中有很多粘土，粘土会在下雨时保留住水分。这层光滑的粘土层为物质提供了一个容易滑动的表面。

当建筑工人需要为建造房屋或道路而切入斜坡时，重要的是要稳定斜坡，以帮助防止滑坡（图 10.47）。您可能在沿高速公路的陡峭斜坡上看到过的一些方法包括在斜坡中建造支撑或种植植被以固定土壤。树木的根系比草深，但每种植物类型都会为特定区域带来益处。为地下水提供排水也是一个好主意，以防止斜坡变得饱和。

滑坡的一个众所周知的成因是地面震动。有时地面会因地震、火山喷发甚至只是卡车经过而震动。我们无法控制地震或火山，一些最具破坏性的滑坡就是由这些自然灾害引起的。滑雪者和徒步旅行者需要意识到他们在旅行时对雪的干扰方式，以避免引发**雪崩**。大多数被雪崩掩埋的人都没有幸免于难，要么是因为他们冻死了，要么是因为被雪的重量压碎了，要么是因为无法呼吸。如果您在深粉末中滑雪或单板滑雪，您应该在背包里带一把小铲子，并将一根长的红色轻质绳子系在您的腰间，或者携带一个 GPS 无线电发射器，以帮助救援人员在雪崩发生时找到您。

重力引起的运动类型

当水渗入岩石裂缝并冻结时，物理风化会松动岩石碎片。当这些岩石掉落时，它们会在悬崖底部形成一堆棱角分明的岩石，称为**碎石坡**（图 10.48）。如果您沿着道路或高速公路穿过这样的区域，您可能会看到警告路边危险的标志。有时，当一块岩石掉落时，它会击中下方另一块岩石，然后击中另一块岩石，依此类推。这是一种引发滑坡或雪崩的方式。

滑坡和雪崩

山体滑坡和雪崩是地球物质受重力作用移动的最具戏剧性、最突然、最危险的例子。通常，滑坡是指固体岩石突然坠落，而雪崩是由雪形成的。大多数滑坡发生在汇聚板块边界，即世界上构造活跃的地区。这些地区通常是山区，经常发生地震和火山爆发。当大量岩石突然从悬崖或山坡上断裂时，它们会快速移动，并产生巨大的力量（图 10.49）。科学家认为，空气被困在坠落的岩石下方，起到了缓冲作用，阻止岩石减速。山体滑坡和雪崩的速度可以达到每小时 200 到 300 公里（图 10.50）。

山体滑坡具有极强的破坏性。它们可以掩埋路径上的所有东西，包括整个村庄。一些山体滑坡由于岩石物质堵塞河流或溪流而形成了湖泊。山坡坍塌时，房屋经常被毁。如果山体滑坡流入湖泊或海湾，它们会引发海啸。1958 年 7 月，3060 万立方米的岩石从阿拉斯加州利图亚湾尽头 914 米高的陡坡上坠落（图 10.51）。当大量的岩石突然将所有水推开时，形成了 524 米高的海啸。由山体滑坡产生的海啸摧毁了海湾周围的所有树木和植被。在与山体滑坡直接相对的区域，海拔高度超过帝国大厦的树木被从山谷壁上冲刷掉了。幸运的是，这次事件发生在人口非常稀少的地区。目击这次事件的大多数人都在船上，他们中的大多数人能够幸存下来，因为他们的船在海浪上漂浮，而不是被海浪撞碎。

山体滑坡经常发生在干旱或半干旱气候地区，这些地区的坡度或山脉较陡。加利福尼亚州海岸线，其陡峭的悬崖和多年干旱，加上降雨量丰富的季节，比许多其他地区更容易发生山体滑坡。在山体滑坡频繁发生的地区，社区已经建立了预警系统，帮助人们做好更好的准备。在旧金山湾区，美国国家气象局和美国地质调查局设有一套雨量计，监测土壤状况。如果土壤变得饱和，气象局将发布预警。地震也可能引发山体滑坡，地震可能发生在加利福尼亚州西部众多断层带上。

泥石流和火山泥流

泥石流和火山泥流也是重力作用产生的戏剧性且危险的自然灾害（图 10.52）。泥石流往往沿着现有的河道或沟壑流动。泥石流经常发生在富含粘土且沙砾很少的山坡上。在降雨量很少的地方，几乎没有植被可以支撑土壤。这意味着，当一场大暴雨在短时间内产生大量降雨时，泥土就会流动。饱和的土壤没有植物根系固定，就会沿着河流通道向下流动，冲走桥梁、树木和房屋。

一些泥石流的长度、宽度和深度只有几米。其他泥石流可以流动数千米，移动深度为数十米，宽度为数百米。在陡峭的山坡上，泥石流可能会移动得非常快，当它到达更平坦的地面时会突然停止。更厚、更粘稠的泥石流会在几天甚至几年内移动。移动速度可能像每天几毫米或每天几米一样慢。

火山泥流是一种特殊的泥石流，它沿着 stratovolcano（图 10.53）的陡峭山坡向下流动。这些爆炸性的火山在喷发时会产生大量的灰烬和尘埃。火山顶部的雪和冰融化，形成洪水般的融水。

这种现在很热的水与火山灰混合，形成极其危险的流，其速度可达每小时 60 公里。在哥伦比亚，内华达·德鲁伊斯火山在 1985 年的喷发产生了一次火山泥流，它吞噬了村庄，摧毁了所有挡道的物体，造成 23000 多人死亡。1991 年，在菲律宾皮纳图博山喷发后不久，台风来袭。雨水浸透了覆盖整个地区的火山灰和尘埃，形成了火山泥流，造成 1500 人死亡，并使成千上万人流离失所。

滑坡和蠕变

幸运的是，并非所有由重力引起的侵蚀都会造成那么多问题。一些不太戏剧性的运动，正确地称为滑坡和蠕变，会缓慢地将土方材料向下坡移动。当土方材料向下坡滑落时，它们往往会沿着弯曲的表面作为一个整体移动。这种土方运动通常发生在坡度被破坏的情况下，导致覆盖材料几乎没有或根本没有支撑。当在不稳定的斜坡上添加过多的重量时，也会发生这种情况。当额外的重量来自在光滑的斜坡上建造房屋时，这是非常不幸的。当土方材料向下坡滑落时，一个新月形的伤疤会标记它们移动的地方（图 10.54）。明智的房主在考虑购买新房时会寻找周围山坡上的这些新月形伤疤。如果它们存在，很可能土方材料以前曾经滑过。

蠕变一词用于描述土壤非常缓慢地向下坡移动，因为它只是在缓慢地蠕动。蠕变是一种如此缓慢的土方材料移动方式，以至于人类不太可能注意到。判断土方材料是否在缓慢地向下坡移动的一种方法是观察树木的生长。你有没有见过树干几乎水平地弯向地面，然后向上生长的树木？如果有很多这样的树木生长，很可能是地面在缓慢地向下坡移动（图 10.55）。倾斜的电话杆或电力公司电线杆也是这种运动正在发生的迹象。

课程总结

重力将地球物质从高海拔地区移动到低海拔地区。
山体滑坡、雪崩和泥石流是重力侵蚀非常迅速且危险的例子。
滑坡和蠕变缓慢但确定地将材料向下坡移动。
种植树木和植被、建造挡土墙和提供良好的排水是帮助防止这种侵蚀的方式。

复习题

说出三种重力移动材料的方式。描述每一种。
哪些自然事件和人为活动会引发山体滑坡或雪崩？
是什么原因导致山体滑坡和雪崩以如此快的速度移动？
比较和对比泥石流和火山泥流。
说出两种土壤缓慢向下坡移动的方式。
人们可以做些什么来帮助防止山体滑坡或泥石流？

词汇

雪崩: 在重力的影响下突然从山上向下移动的雪块。
蠕变: 土壤异常缓慢地向下坡移动。
火山泥流: 当暴雨或雪和冰融化并与火山灰和尘埃混合时形成的火山泥石流。
山体滑坡: 在重力的影响下，岩石和碎屑快速向下坡移动。
泥石流: 饱和的土壤，可以非常快地或缓慢地沿着斜坡向下流动，具体取决于流动的粘度。
饱和: 被水完全浸透的土壤。
滑坡: 土壤或岩石块向下坡滑动，通常沿着弯曲的表面。
碎石坡: 在悬崖或山脚下形成的一堆棱角分明的岩石碎片。

需要考虑的要点

为什么有人会在以前发生过山体滑坡的土地上建房子？
山体滑坡可能发生在世界上的任何地方吗？在你的地区，是什么因素会使山体滑坡更有可能或不太可能发生？
哪些新技术可以帮助人们了解什么时候会发生山体滑坡？

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