当前位置:主页 > 国际 > 深度解读 > 正文
致命滑坡:地震的遗产
来源:     作者:      2016-10-08 16:55       
摘要:科达里是一条空空荡荡的尼泊尔高速公路边缘的一座鬼城,这条公路穿过了喜马拉雅山最陡峭的一些山坡。在导致近9000人死亡的尼泊尔7.8级廓尔喀大地震一年之后,这个曾经熙熙攘攘的贸易中心现在看起来就像巨人军队激烈厮杀后留下的战场。道路上丢弃着生锈的小汽车和卡车,支离破碎成奇怪的形状。大量岩石停留在住宅的废墟上。




图片来源:EPA


长远来看,监督这些风险的需求非常迫切,而国家范围内的早期预警系统却迟迟未建。


科达里是一条空空荡荡的尼泊尔高速公路边缘的一座鬼城,这条公路穿过了喜马拉雅山最陡峭的一些山坡。在导致近9000人死亡的尼泊尔7.8级廓尔喀大地震一年之后,这个曾经熙熙攘攘的贸易中心现在看起来就像巨人军队激烈厮杀后留下的战场。道路上丢弃着生锈的小汽车和卡车,支离破碎成奇怪的形状。大量岩石停留在住宅的废墟上。


“这正是在错误的地方建立城镇的好例子。”德国波茨坦地球科学研究中心(GFZ)地质学家Kristen Cook说。穿过科达里的阿尼哥高速公路对这样的灾难并不陌生,在季风季节尤其如此。“它经常处于修整和停运中,即便在地震之前也是如此。”加德满都水源性灾害预防部门滑坡处负责人Shanmukesh Amatya说,“现在,问题变得极端严峻。”


公路不是让Amatya彻夜难眠的唯一问题。这场地震导致了超过1万次滑坡,截断了河流并毁坏了房屋、道路和其他重要基础设施。而且这些破坏并未随着地震结束而结束。这些被地震严重破坏的丘陵地带,现在在大雨和余震之后更加容易滑坡,这一遗留问题可能会持续数年。在最近一次季风季节,这片地区受到的滑坡影响程度是通常的10倍左右。


“这是重建过程中的一大难题。”加德满都特里布文大学地质学家、尼泊尔国家重建机构(该机构于去年成立旨在管理震后恢复工作)首席科学家Tara Nidhi Bhattarai说。“在一个依然发生滑坡的地方,哪里才是重建城镇的安全之所?”为了回答这一问题,地质学家正在尼泊尔和其他地震活跃国家的山体上连接电线。


问题并不局限于震后恢复。喜马拉雅国家面正临着森林砍伐、道路建设、人口增长以及其他变化带来的山体滑坡危险。气候变化或通过融化冰川以及引发更多极端降雨而加剧这一问题。“长远来看,监督这些风险的需求非常迫切。”Amatya说,“而国家范围内的早期预警系统却迟迟未建。”


俯瞰震后地貌


当Cook操控一家遥控飞机穿过利什蒂附近的天空时,一众人翘首望着这一幕。利什蒂是栖息在阿尼哥高速公路旁的一个小村庄。小飞机用它的4个推进器在布满滑坡裂缝的地貌上来回盘旋着,那些裂缝像巨大的冰冻瀑布一样从山岭上滑下。


遥控飞机上的一架摄像机和其他感应器提供的数据让Cook构建了一幅当地景物状态的三维重建图。她从去年10月开始这项工作,未来几年每隔数月就会进行监测。她说,通过扫描尽可能多的滑坡影响地区,“我们将能跟踪它们如何随时间改变,以及季风会带来什么样的影响”。


这种对地表的测量将会与跟踪地下正在发生状况的研究形成互补。距离Cook不远的是她在GFZ的同事Christoff Andermann。去年6月,GFZ团队在50平方公里的滑坡地区安装了12台宽频地震观测仪,此外还建设了天气观测站和河流感应器。


对于GFZ研究人员及其同事来说,地震仪是研究滑坡的相对较新的设备。研究人员主要用卫星成像或空中摄影跟踪地貌大规模变化,但这些方法的时间分辨率(瞬时清晰度)相对较差,因为图像可能是数天或数月前拍摄的。而地震仪每秒可以拍摄数百次图像,因此它们对于监测陡坡的不稳定性非常理想,美国勒芒-道荷迪地球天文台地质学家Colin Stark说。


震后更易滑坡


“此前,我们一直不明白为什么滑坡在地震后更容易发生,或者陡坡如何随时间恢复。”Stark说。但是过去十年的工作已经表明,地震形成的裂缝会加强未来地震的震级。在一些情况下,这种增加的敏感性会持续数十年。震后的山地对降雨的敏感度也会增加,带领尼泊尔相关研究的GFZ地质学家Niels Hovius说。他和同事发现,在1999年中国台湾集集7.6级地震之后,震区由降雨引发的滑坡因子增长了22。


该团队在随后的工作中提取了集集地震前安装的地震仪收集的数据。这些设备均位于公路附近,由此可以通过监测交通振动如何在地下传播研究地下特征。他们发现,地震波速度在震后显著下降,但速率却逐渐恢复,恢复情况与滑坡速率下降保持相同的轨迹,GFZ地质学家Odin Marc在近日于奥地利维也纳举行的欧洲地球科学联合会上说。


研究人员怀疑,地下的物质在地震前像玻璃珠一样紧密排列在一起。剧烈的地面晃动导致这些颗粒质量扩散,形成洞穴和裂缝,使地下物质密度降低。“这正是地震波运行速度降低的原因。”Hovius说。震后变形导致裂缝逐渐被填满,地下沉积物又一次聚集。“这就是地球的内部愈合过程。”他说。


廓尔喀地震后收集的数据也支持这一观点。最初的研究结果表明,接近地表的地震波的速率在震后会显著降低,而河流径流量增加了50%。这支持地震在地下打开了孔洞和裂缝的观点,后者进一步让地下水可以更加自由地通过裂缝,过去十年一直在监测当地河流流量和沉积运输情况的Andermann说。


这些发现打开了预测滑坡的一条通道。回顾此前的数据,研究人员能够分辨出去年7月大型山体滑坡前的地震信号高峰期。“这些前奏代表了一系列最终导致灾害的信号。”Hovius说,“在这些前奏活动出现的地方,直到整个地貌崩塌之前,地震活动的速率系统地增加了。”


近乎原子弹爆炸


在尼泊尔北部的郎塘村,一堆60米深的碎石成了改善山体滑坡预警的最强动力。在去年地震期间,冰和岩石的混合物向下跌落至谷底,落地时释放的能量相当于日本广岛原子弹爆发的一半能量。这次滑坡埋没了郎塘村和附近的村落,导致近400人死亡或失踪。


研究人员一直在与时间赛跑,尝试了解这场雪崩从哪里开始,该地区是否仍处于风险之中。一项研究发现沿着一条海拔6800~7200米的3公里的山脊有5个起始点,地震在那里摇动了雪和冰川。这些混合物沿着陡坡下滑,在途中又携带了岩石。


大约有700万立方米的碎片填满了山谷底部,另外还有1000万立方米碎片仍然悬停在陡坡上,它们的海拔均在5000米以上。震后一年,岩石掉落和陡坡移位的声音时常回荡在山谷中,提示着依然残存的风险。


郎塘村的案例与阿拉斯加和阿尔卑斯山越来越频繁的岩崩之间存在共同之处,加拿大乔治王岛不列颠哥伦比亚森林与山脉冰川学家Marten Geertsema说。在所有这些地方,冰川在迅速消退,留下岩石裸露的山脉,随时可能滑坡。他表示,高海拔区域变暖可能导致冰冻的岩床解冻,使其更容易被融水渗透,唤醒冰冻中的岩石。“气候变化可能会助长当地地貌的崩溃。”


在尼泊尔高风险地带,研究人员正在结合地震仪和其他技术监测山体边缘骚动的迹象。在面向利什蒂的陡坡上,地震导致山岭的下半部发生沉降,进而形成一个围绕着山体大约蔓延了两公里的5米的开口。这个巨大的裂缝和其他的小裂缝对山坡下的居民形成了严重威胁,加德满都尼泊尔国家地震技术学会(NEST)执行主任Amod Dixit说。“必须严密监控它们。”


视线返回利什蒂,Cook仍在担心遥控飞机观测到的位于山谷上方的大规模岩石碎块。地震已经让大量岩石和土壤松动,但是尚未触及根基。“它们仍坐落在山体边缘。”Cook指着遥控显示屏上的一堆碎屑说。一旦发生暴雨,这些物质会全部落下,就像上一次季风季节发生的那样。“它们是随时可能被引爆的定时炸弹。”(冯丽妃)