高中地球科學/重力引起的侵蝕和沉積

到目前為止，在本章中，您已經學習了河流和海洋中流動的水引起的侵蝕和沉積，冰川冰引起的侵蝕和沉積，以及風引起的侵蝕和沉積。有了這麼長的清單，您可能會認為我們已經涵蓋了所有可能發生的侵蝕和沉積型別。您可能遺漏的力量是重力！也許是因為它是一種恆定的力，也許是因為它不可見，學生往往忘記重力也會塑造地球表面。我們將在這裡考慮的例子包括突然的、戲劇性的事件，如**滑坡**，以及緩慢而穩定的運動，這些運動發生在很長一段時間內。無論例子如何，我們都知道重力的作用始終存在，它正在改變地球表面，而且現在還在繼續。

課程目標

描述物質如何透過重力向下移動。
討論增加滑坡可能性因素。
描述不同型別的重力驅動的岩石和土壤運動。
描述防止和了解潛在的滑坡或泥石流的方法。

重力使物質向下移動

重力可以透過多種方式將物質從高處移動到低處。有時這種情況發生在懸崖或非常陡峭的斜坡上。由於沒有東西可以將其固定住，因此被某種型別的風化鬆動的物質會簡單地從懸崖上掉下來。如果您不斷地將筆記本推向桌子的邊緣，最終會有足夠的筆記本從桌子上掉下來導致它掉下來。當大量的岩石突然從懸崖或山坡上掉下來時，就會發生滑坡。

有時，重力只是讓東西緩慢地滑下來。您可能已經看到過這種情況，當您的同學在座位上越來越低時。這不像您的筆記本掉到地板上那樣快速或戲劇性，但您的朋友慢慢地不再筆直地坐在座位上。同樣的事情也會發生在岩石上，甚至整個山坡上。這可能發生在幾天甚至幾周的時間裡。最終，整個土壤或岩石區域都會滑到較低的位置。

重力使物質移動的最後一種方式是在物質變得非常溼潤時。**飽和**的土壤會流下山坡，經常會帶走擋道的樹木、房屋和橋樑。為了幫助您瞭解水如何增加運動的機會，想想在海灘上玩沙子。如果您用幹沙子建一座沙堡，您就無法很好地建造牆壁。如果您加一點水，它會幫助您的牆壁站立起來。一點水有助於將沙粒或土壤結合在一起。但是，如果您加了很多水，會發生什麼呢？太多的水會導致沙子快速流走。土壤或岩石變得非常溼潤並流動有兩種方法。有時，如果連續下了很長時間的雨，或者下了很大的雨，就會發生這種情況。在春天，雪和冰開始融化，大部分水會進入地下。春季是滑坡的危險時期，因為此時降雨量更大、更頻繁，也是雪和冰融化的季節。土壤中的額外水分會給斜坡增加更多重量，也會使土壤顆粒彼此失去接觸，從而使它們流動。

影響因素

有幾個因素會增加滑坡發生的可能性。其中一些我們可以防止，另一些我們無法防止。每當我們挖開山坡的底部時，這都會增加滑坡的可能性。我們可能需要這樣做有很多原因。我們可能想在平地上建造房屋，所以我們透過切入山坡來平整一塊區域。道路和鐵路軌道也需要平坦和水平，因此在經常旅行的區域，可能需要挖掘斜坡。當下面的岩層也向被切除的區域傾斜，或者存在粘土層時，這尤其危險。如果岩層向被移除的區域傾斜，那麼這些岩層的支撐就會消失，上面的岩石會滑落，導致滑坡（圖 10.46）。

富含粘土的土壤是保水型別的土壤。如果您曾在美術課上使用過粘土，您就會知道粘土在潮溼時非常滑。如果土壤中有很多粘土，粘土會在下雨時保留住水分。這層光滑的粘土層為物質提供了一個容易滑動的表面。

當建築工人需要為建造房屋或道路而切入斜坡時，重要的是要穩定斜坡，以幫助防止滑坡（圖 10.47）。您可能在沿高速公路的陡峭斜坡上看到過的一些方法包括在斜坡中建造支撐或種植植被以固定土壤。樹木的根系比草深，但每種植物型別都會為特定區域帶來益處。為地下水提供排水也是一個好主意，以防止斜坡變得飽和。

滑坡的一個眾所周知的成因是地面震動。有時地面會因地震、火山噴發甚至只是卡車經過而震動。我們無法控制地震或火山，一些最具破壞性的滑坡就是由這些自然災害引起的。滑雪者和徒步旅行者需要意識到他們在旅行時對雪的干擾方式，以避免引發**雪崩**。大多數被雪崩掩埋的人都沒有幸免於難，要麼是因為他們凍死了，要麼是因為被雪的重量壓碎了，要麼是因為無法呼吸。如果您在深粉末中滑雪或單板滑雪，您應該在揹包裡帶一把小鏟子，並將一根長的紅色輕質繩子系在您的腰間，或者攜帶一個 GPS 無線電發射器，以幫助救援人員在雪崩發生時找到您。

重力引起的運動型別

當水滲入岩石裂縫並凍結時，物理風化會鬆動岩石碎片。當這些岩石掉落時，它們會在懸崖底部形成一堆稜角分明的岩石，稱為**碎石坡**（圖 10.48）。如果您沿著道路或高速公路穿過這樣的區域，您可能會看到警告路邊危險的標誌。有時，當一塊岩石掉落時，它會擊中下方另一塊岩石，然後擊中另一塊岩石，依此類推。這是一種引發滑坡或雪崩的方式。

滑坡和雪崩

山體滑坡和雪崩是地球物質受重力作用移動的最具戲劇性、最突然、最危險的例子。通常，滑坡是指固體岩石突然墜落，而雪崩是由雪形成的。大多數滑坡發生在匯聚板塊邊界，即世界上構造活躍的地區。這些地區通常是山區，經常發生地震和火山爆發。當大量岩石突然從懸崖或山坡上斷裂時，它們會快速移動，併產生巨大的力量（圖 10.49）。科學家認為，空氣被困在墜落的岩石下方，起到了緩衝作用，阻止岩石減速。山體滑坡和雪崩的速度可以達到每小時 200 到 300 公里（圖 10.50）。

山體滑坡具有極強的破壞性。它們可以掩埋路徑上的所有東西，包括整個村莊。一些山體滑坡由於岩石物質堵塞河流或溪流而形成了湖泊。山坡坍塌時，房屋經常被毀。如果山體滑坡流入湖泊或海灣，它們會引發海嘯。1958 年 7 月，3060 萬立方米的岩石從阿拉斯加州利圖亞灣盡頭 914 米高的陡坡上墜落（圖 10.51）。當大量的岩石突然將所有水推開時，形成了 524 米高的海嘯。由山體滑坡產生的海嘯摧毀了海灣周圍的所有樹木和植被。在與山體滑坡直接相對的區域，海拔高度超過帝國大廈的樹木被從山谷壁上衝刷掉了。幸運的是，這次事件發生在人口非常稀少的地區。目擊這次事件的大多數人都在船上，他們中的大多數人能夠倖存下來，因為他們的船在海浪上漂浮，而不是被海浪撞碎。

山體滑坡經常發生在乾旱或半乾旱氣候地區，這些地區的坡度或山脈較陡。加利福尼亞州海岸線，其陡峭的懸崖和多年乾旱，加上降雨量豐富的季節，比許多其他地區更容易發生山體滑坡。在山體滑坡頻繁發生的地區，社群已經建立了預警系統，幫助人們做好更好的準備。在舊金山灣區，美國國家氣象局和美國地質調查局設有一套雨量計，監測土壤狀況。如果土壤變得飽和，氣象局將釋出預警。地震也可能引發山體滑坡，地震可能發生在加利福尼亞州西部眾多斷層帶上。

泥石流和火山泥流

泥石流和火山泥流也是重力作用產生的戲劇性且危險的自然災害（圖 10.52）。泥石流往往沿著現有的河道或溝壑流動。泥石流經常發生在富含粘土且沙礫很少的山坡上。在降雨量很少的地方，幾乎沒有植被可以支撐土壤。這意味著，當一場大暴雨在短時間內產生大量降雨時，泥土就會流動。飽和的土壤沒有植物根系固定，就會沿著河流通道向下流動，沖走橋樑、樹木和房屋。

一些泥石流的長度、寬度和深度只有幾米。其他泥石流可以流動數千米，移動深度為數十米，寬度為數百米。在陡峭的山坡上，泥石流可能會移動得非常快，當它到達更平坦的地面時會突然停止。更厚、更粘稠的泥石流會在幾天甚至幾年內移動。移動速度可能像每天幾毫米或每天幾米一樣慢。

火山泥流是一種特殊的泥石流，它沿著 stratovolcano（圖 10.53）的陡峭山坡向下流動。這些爆炸性的火山在噴發時會產生大量的灰燼和塵埃。火山頂部的雪和冰融化，形成洪水般的融水。

這種現在很熱的水與火山灰混合，形成極其危險的流，其速度可達每小時 60 公里。在哥倫比亞，內華達·德魯伊斯火山在 1985 年的噴發產生了一次火山泥流，它吞噬了村莊，摧毀了所有擋道的物體，造成 23000 多人死亡。1991 年，在菲律賓皮納圖博山噴發後不久，颱風來襲。雨水浸透了覆蓋整個地區的火山灰和塵埃，形成了火山泥流，造成 1500 人死亡，並使成千上萬人流離失所。

滑坡和蠕變

幸運的是，並非所有由重力引起的侵蝕都會造成那麼多問題。一些不太戲劇性的運動，正確地稱為滑坡和蠕變，會緩慢地將土方材料向下坡移動。當土方材料向下坡滑落時，它們往往會沿著彎曲的表面作為一個整體移動。這種土方運動通常發生在坡度被破壞的情況下，導致覆蓋材料幾乎沒有或根本沒有支撐。當在不穩定的斜坡上新增過多的重量時，也會發生這種情況。當額外的重量來自在光滑的斜坡上建造房屋時，這是非常不幸的。當土方材料向下坡滑落時，一個新月形的傷疤會標記它們移動的地方（圖 10.54）。明智的房主在考慮購買新房時會尋找周圍山坡上的這些新月形傷疤。如果它們存在，很可能土方材料以前曾經滑過。

蠕變一詞用於描述土壤非常緩慢地向下坡移動，因為它只是在緩慢地蠕動。蠕變是一種如此緩慢的土方材料移動方式，以至於人類不太可能注意到。判斷土方材料是否在緩慢地向下坡移動的一種方法是觀察樹木的生長。你有沒有見過樹幹幾乎水平地彎向地面，然後向上生長的樹木？如果有很多這樣的樹木生長，很可能是地面在緩慢地向下坡移動（圖 10.55）。傾斜的電話杆或電力公司電線杆也是這種運動正在發生的跡象。

課程總結

重力將地球物質從高海拔地區移動到低海拔地區。
山體滑坡、雪崩和泥石流是重力侵蝕非常迅速且危險的例子。
滑坡和蠕變緩慢但確定地將材料向下坡移動。
種植樹木和植被、建造擋土牆和提供良好的排水是幫助防止這種侵蝕的方式。

複習題

說出三種重力移動材料的方式。描述每一種。
哪些自然事件和人為活動會引發山體滑坡或雪崩？
是什麼原因導致山體滑坡和雪崩以如此快的速度移動？
比較和對比泥石流和火山泥流。
說出兩種土壤緩慢向下坡移動的方式。
人們可以做些什麼來幫助防止山體滑坡或泥石流？

詞彙

雪崩: 在重力的影響下突然從山上向下移動的雪塊。
蠕變: 土壤異常緩慢地向下坡移動。
火山泥流: 當暴雨或雪和冰融化並與火山灰和塵埃混合時形成的火山泥石流。
山體滑坡: 在重力的影響下，岩石和碎屑快速向下坡移動。
泥石流: 飽和的土壤，可以非常快地或緩慢地沿著斜坡向下流動，具體取決於流動的粘度。
飽和: 被水完全浸透的土壤。
滑坡: 土壤或岩石塊向下坡滑動，通常沿著彎曲的表面。
碎石坡: 在懸崖或山腳下形成的一堆稜角分明的岩石碎片。

需要考慮的要點

為什麼有人會在以前發生過山體滑坡的土地上建房子？
山體滑坡可能發生在世界上的任何地方嗎？在你的地區，是什麼因素會使山體滑坡更有可能或不太可能發生？
哪些新技術可以幫助人們瞭解什麼時候會發生山體滑坡？

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