隐形杀手：慢滑坡

江泽珍/编译

隐形杀手：慢滑坡

江泽珍/编译

加州的泥浆溪谷在经过两年的慢慢倾斜后，在2017年的5月份崩塌，破坏了部分的加州一号公路

● 为什么山坡在经过多年的缓慢移动后，会在顷刻之间突然加速，造成致命的伤害？

秘鲁南部的萨班卡亚火山爆发，摧毁了当地的大量植物——玛卡。从火山喷出的烟云时常会冲到下面的小镇，但让当地居民害怕的并不是这座火山，真正让他们害怕的是脚下的土地。

玛卡地区周围的土地已经持续移动了30年。这块6 000万立方米的土地，相当于两万个游泳池，正悄悄带着部分的小镇移动至谷底。

这种慢滑坡的影响是清晰可见的：最近几年，它摧毁了地区的主要公路，威胁着社区主要的收入来源——农田。这些慢滑坡的未来很难判断：它们是保持这种速度慢慢移动还是会突然加速、危害生命呢？法国地球科学研究所的地学科学家帕斯卡·拉克鲁瓦（Pascal Lacroix）说：“（滑坡）就像达摩克利斯之剑一样悬在小镇的上方。”

玛卡地区并不是唯一遭受慢滑坡侵害的地区。对于世界上所有的山区来说，山体滑坡都是一个最大的威胁，每年造成数千人死亡。其中很多的滑坡，就如8月的塞拉利昂毁灭性的山体滑坡，又快又强烈。而其他的滑坡，就像玛卡地区的一样，非常缓慢，每年只会滑几厘米到几米。

慢滑坡很少会造成死亡，但是会造成房屋和基础设施的破坏。虽然它们会在几个月或者几年内慢慢移动，但也可以突然加速，造成致命的后果。

意大利阿尔卑斯山有一个瓦依昂坝，那里的山体在经过至少3年的慢滑坡之后，在1963年突然加速，造成了2 500人死亡。2014年，华盛顿州奥索镇的山体突然滑坡，导致43人死亡。就在山体滑坡发生的几个星期前，一些居民说看到土地有慢慢移动的迹象。加州的泥浆溪谷在经过两年的慢滑坡后，在2017年的5月突然加速，破坏了半公里的加州一号公路。

这种加速或许是正常的。美国地质调查局山体滑坡灾害项目的威廉·舒尔茨（William Schulz）说：“我们几乎可以确定，所有突然加速滑坡的山体刚开始的速度都是缓慢的，只不过是没人注意到罢了。”

现在，地质学家开始注意了。近些年，他们开始利用改进的传感器、雷达成像、激光测距等先进技术去研究这些慢移动的自然灾害。在欧洲宇航局两颗哨兵-2号卫星的帮助下，科学家可以确定更多的慢滑坡。两颗哨兵-2号卫星能够每隔5天拍摄一张地球上相同地区的照片，通过观察这些照片，科学家就能更好地观察那些新区域的移动，发现危险的预警信号。

科学家的最终目的就是想发现一套规律，预测出这些慢滑坡何时会突然加速崩塌。英国谢菲尔德大学的戴夫·帕特里（Dave Petley）说：“对我们地质学家来说，最重要的问题就是一个慢滑坡在什么情况下会变成一个致命的滑坡。我想现在的技术会给予我们更多的见解。”

慢动作中的科学

科罗拉多西南部的圣胡安山脉是慢滑坡中最引人注目的一个。斜坡上有大量的植被覆盖，而下面却是大量的黄土和巨石。该坡有一块非常活跃的区域，已经滑落了4千米。科学家花了一个多世纪研究这片2 000万立方米的斜坡。在这片区域，每隔几米就会有监控仪器、传感器等设备。

地形、植被缺失以及其他因素可以使许多区域易受山体滑坡的攻击，降雨和地震是其中常见的因素

该滑坡非常敏感。虽然在过去的300年里，它移动的速度较为稳定，但是在遇到降雪、降雨、空气压力的改变时，它会出现强烈的变化。

水是影响泥土移动的一个大因素。干涉合成孔径雷达（InSAR）是主要的收集数据的设备，它能对比不同时间拍摄的地面雷达图像来判断地面是否变形。当科学家观测斜坡的移动时，他们发现1/4毫米的降雨量就能在几小时内加快山体滑坡的速度。地面水量出现些许的变化就能引起巨变。

舒尔茨说：“该滑坡是一个又大又复杂的滑坡，它对细微降雨量都有这么大的反应，因此也解释了为什么那些又小又普通的山体滑坡会更敏感。”一个小的滑坡一般不会出现几何结构与地质的不规则，因此它的移动就会较为明显，很容易被人发现。

地质学家正在研究降雨后导致滑坡速度加快的决定性因素。其中主要的因素有山体滑坡的形状、土质的粗糙度、山下的形成状况、山体和山坡的比例以及山坡的倾斜度。

加州鳗鱼河流域对山体慢滑坡研究的影响也很大。在那里，研究人员发现了近200个慢滑坡，现在InSAR监控了其中的10个滑坡。这些滑坡所处的地质环境与气候都相似，只不过是大小和形状不一样罢了。

在鳗鱼河流域，科学家们发现并不是所有的滑坡都会对降雨立马产生反应：有时降雨要持续几周甚至几个月，滑坡才会出现变化。他们发现，与几何结构和气候相比，滑坡的泥土组成成分对滑坡的影响更大。美国宇航局喷气推进实验室的亚历山大·汉德沃格（Alexander Handwerger）说：“一般来说，细小颗粒的黏土对雨水的反应会比有裂缝的粗颗粒黏土的反应要小。”

但是就算集齐应有的数据，要做出预测还是很有挑战性。几十年来，地质学家一直在收集数据，以便更好地量化滑坡移动与降雨量的持续时间和强度之间的相关关系。舒尔茨说：“但是地质材料和水文状况是千差万别的，目前科学家离精准预测还有一定的差距。”而且，在很多国家，滑坡移动还受到其他现象的严重影响，比如地震。

地震的影响

在科尔卡大峡谷，地震是一个无法避免的灾害，一年之中会经历几次。小镇周围的山坡会被震出一条条的裂缝，在绿色的耕作梯田衬托下尤为明显。自从1990年开始，这个小镇发生过12次大地震。其中最具毁灭性的是1991年的那次5.4级的地震，摧毁了村庄的西部，造成14人死亡，小镇中心的圣安娜教堂坍塌。

从那时开始，居民们发现，郊区的土地在移动。担心的人越来越多之后，秘鲁的地球物理研究所在2001至2004年期间，安装了3颗暂时的GPS来监测土地移动。他们发现，安装了GPS之后，土地继续移动，在农田里出现了狭长的裂缝，并且每年这道裂缝会扩大，把浇灌庄稼的水吸走。由于农作物产量低，在过去的10年，镇里将近1/3的人口都离开了小镇。

2011年，秘鲁的采矿和冶金地质研究所的科学家与拉克鲁瓦一起去科尔卡大峡谷设置永久的GPS装置。2013年，该地区发生了6级地震，震中距离玛卡地区不足20公里。GPS装置记录下了地震发生前后山体移动的变化。在发生地震之前，玛卡地区的山坡还是比较稳定的，但是数据显示：在地震过后它移动了2厘米，之后的5个星期又移动了6厘米，这种少而又不规则的变化在没有降雨之前持续了一段时间。

2016年的8月，该地区发生了5.4级地震，研究人员观察到了更奇怪的现象。拉克鲁瓦在检查数据后发现，他们又看到了3年之前那场地震相似的规律：在地震发生时和发生后的几周，玛卡地区的山体滑坡又加速了。这次，他发现雨季出现后，泥土和碎片比3年以前移动得更快了。

拉克鲁瓦对所发生的事情做了一个大致的模型。当地震波袭击滑坡时，它们可以激发震后的持续移动。他说：“在玛卡地区的山坡，移动最终会慢下来，因为斜坡上的摩擦增加了，摩擦也是慢滑坡的原因之一。然而对其他的斜坡来说，初始的移动会减少摩擦，这样滑坡的速度会加快。而两者差异的原因可归因于内部因素（泥土的质地等）和外部因素（温度、压力和重力等）。”

在经过地震或降雨的激发后，没有足够摩擦力的滑坡会加快自身的山体滑坡的速度。而在玛卡地区，泥土开始移动的时候，摩擦会变强，从而减缓了它的滑坡速度。

但这种摩擦活动可以被地震削弱。地震可以稀松山坡泥土的材质，因为地震能震出更多的裂缝让水渗进去。拉克鲁瓦认为，2016年的地震首先加快了玛卡地区的滑坡移动速度，而之后的降雨改变了泥土的质量，降低了其摩擦力，从而导致滑坡速度的再次加快。他说：“哪怕就算很小的地震都能产生巨大的效果。”

访谈

《自然》开了一个专栏介绍山体滑坡。该刊记者问舒尔茨，研究山体滑坡的工作是什么样的，他说研究山体滑坡不太像一个实验室的工作。

舒尔茨：我要去到山体滑坡的现场，通常要进到山体里面去探测地质，例如检测内部磁场等因素。有时山体移动的很活跃，所以我会很担心它再次坍塌。

《自然》：进入山体还是很危险啊，那么现在你们工作的重心是什么呢？

舒尔茨：现在我们研究的主要方向是如何更好的预测慢滑坡崩塌。泥土的质地相当复杂，它们在不同的时间、不同的状况下都会发生变化。我们要了解什么样质地的泥土在遇到降雨后会加快滑坡的速度，这样在日后能做出更好的预测。

《自然》：过去的几年或者几十年，我们测量山体滑坡的技术有哪些？

舒尔茨：我们有非常便宜的传感器、现场计算器，还有远程传感器，这些在过去几十年都是非常重要的设备。无论是现场还是远程的雷达数据对我们理解山体滑坡都有很大帮助。

影响的因素

通过研究各种不同的因素（降雨、几何结构、地震等），科学家逐渐掌握了滑坡开始、加速或停止的原因。

美国地质勘探局的水文学者理查德·艾弗森（Richard Iverson）说：“从某种程度上来说，每一个案例都是独特的。每个地方的地质都不一样，一些细微的差异会导致现象上非常大的不同。”舒尔茨同意这种看法，但他强调：就算滑坡之间地理位置相差很远也有可能具有相同的性质和现象。通过大规模的数据收集，科学家可以掌握环境和滑坡速度之间隐藏的规律。

正因为之前数据的收集，加州拉龚吉达的上百个居民得到了解救。他们社区的山坡在1995年慢慢移动了好几个月，之后在下暴雨时突然加速导致崩塌。好在县里官员分析了从标准调查仪器上搜集的数据，发现了斜坡即将坍塌，及时警告居民们撤离。

如今，类似于哨兵-2卫星的远程传感器可以进行扩大研究，监控那些在陆地上不方便实施监控的区域。拉克鲁瓦说：“监控所有慢滑坡是不可能的，因此远程传感数据将是未来监控的趋势。”

利用现有的数据，拉克鲁瓦和同事们发现，距离玛卡地区6公里，有个叫马德里加尔的村庄，村庄旁有个山坡，其在雨季中的表现和玛卡地区的山坡相似。玛卡地区山体移动影响了当地农作物的生长。但这里的山体移动，会堵住流到村里的水流，形成一个水坝。拉克鲁瓦说：“如果水坝坏了，就会导致洪水。”

意识到这一点后，在5月份的时候，该团队在马德里加尔的山坡安装了第一个监控仪器。他们花了一个星期建造了红砖瓦房（一米高左右），保护GPS仪器不被偷或遭到天气的危害。

[资料来源：Nature][责任编辑：岳 峰]