山體轟然倒塌

W.B.Ouimet

大地震可以產(chǎn)生造山作用，但是也可以觸發(fā)滑坡從而消磨自然景觀。根據(jù)2008年汶川地震的分析表明，滑坡毀壞了更多的地形，高于地殼抬升的方量。

多山地帶的地形演化被最簡單地看作地形建造的構(gòu)造過程與地形破壞并帶走沉積物的侵蝕過程之間的競爭。在構(gòu)造活動的山脈，這些侵蝕過程主要包括陡峭河流的下切和物質(zhì)輸送、以滑坡和冰川磨損形式的大規(guī)模物質(zhì)輸送。每種作用的貢獻隨時間而變化，受氣候的變化而不同。當構(gòu)造抬升的過程超過侵蝕過程時，造山帶生長；當兩者平衡時，造山帶保持穩(wěn)定；而當侵蝕超過抬升的時候，造山帶會消減。Parker等（2011）在Nature Geoscience刊文報道，2008年汶川地震滑坡導致的龍門山的物質(zhì)移動方量超過了由斷層運動造成的地殼抬升方量，表明對龍門山地形有凈破壞作用。

構(gòu)造、侵蝕和氣候以多種方式交替影響著地球上的山地范圍。在最基本的方式中，由構(gòu)造驅(qū)動的地形生長防止著其促發(fā)的侵蝕。更多的動態(tài)交互作用出現(xiàn)在地形抬升影響和支配控制侵蝕的氣候模式的時候，和侵蝕本身改變山脈形變的應(yīng)力狀態(tài)的時候（Willett et al，2006）。數(shù)值模擬、遙感、地質(zhì)年代學和熱年代學的進步，為研究地形演化和估計侵蝕及抬升的速率和方量提供了必需的現(xiàn)代工具。這些技術(shù)可使構(gòu)造地貌學家去評估全球范圍內(nèi)多山地帶地形增長與侵蝕之間穩(wěn)態(tài)平衡的條件（Willett and Brandon，2002），并探討侵蝕效率與山脈的形狀及結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系（Willett，1999）。更為誘人的是，這些工具可以用來對氣候變化判斷出清晰的構(gòu)造響應(yīng)（Whipple，2009；Ber－ger et al，2008）。這項工作大部分是通過長期的視角，考慮數(shù)百萬年的尺度，著眼于山體的演化，而對地形大的短期的變化，例如由地震造成的同震地殼抬升和物質(zhì)坡移的研究，則一般很缺少。

Parker等（2011）評定的正是這類短期的變化，即中國四川2008年汶川MW7.9災(zāi)難性地震期間的情況。由于龍門山地區(qū)陡峻的地形特點，該地震觸發(fā)了大量滑坡。為了評估這次地震觸發(fā)滑坡引起的物質(zhì)坡移的規(guī)模尺度，Parker等（2011）用高分辨率的衛(wèi)星影像標繪了13 800km2的滑坡。他們結(jié)合他們的詳細滑坡制圖結(jié)果和滑坡面積與物質(zhì)移動體積的關(guān)系式估計結(jié)果，去計算這次地震事件時及其后短期內(nèi)發(fā)生的滑坡造成的巖石剝蝕總體積（圖1）。在同一地區(qū)，他們用通稱為合成孔徑雷達的遙感方式（測量隨時間而變的地表位移），去估計由這次地震造成的地形增長方量。兩個方量的比較結(jié)果表明，地震造成的松散堆積物質(zhì)比其造成的同震地殼抬升量要大。

確定這個意味著該造山帶是處于穩(wěn)定狀態(tài)還是現(xiàn)在經(jīng)歷著的地形衰減取決于剝蝕物質(zhì)的命運。受地震影響的區(qū)域目前不是冰川地區(qū)，因此河流和斜坡剝蝕是消磨地貌景觀的原因。由于龍門山地區(qū)以陡峻的地形為主，陡峭斜坡上的重力驅(qū)動侵蝕作用是該地區(qū)大部分侵蝕的原因。通常情況下，河流向下游輸送的物質(zhì)來自于上游段和相鄰的山坡，并且以一定的速率切割峽谷，這足以維持山區(qū)陡峻的地形，并且保持一定的坡面侵蝕率。然而，2008年的汶川地震改變了這一情況，大大加快了從山坡將松散物質(zhì)輸送到河道的過程。結(jié)果是河流網(wǎng)的上下河谷粗粒滑坡堆積物進行競爭。

圖1 汶川地震觸發(fā)的滑坡。左圖：2005年9月9日的影像；右圖：2008年6月3日的影像。該對衛(wèi)星影像在震中N－NE方向24km處拍攝，突出說明在Parker等（2011）所研究區(qū)域中超過60%的滑坡密度區(qū)部分，地殼抬升導致的方量增加與通過滑坡侵蝕導致的方量減少之間的不平衡是最大的。取自數(shù)字地球

河道現(xiàn)在負擔著去除大部分這種沉積物的作用。如果河道和相關(guān)的洪水以及泥石流在下一次大地震發(fā)生之前搬運了全部的滑坡物質(zhì)，正如Parker等（2011）的論點是合理的，則該地震就會同時減少地殼的體積和該山區(qū)的平均高程。但是，如果這些滑坡物質(zhì)沒有被帶走，這些滑坡物質(zhì)就會保持下去，并且這次汶川地震的凈效應(yīng)就會與Parker等（2011）的預(yù)測不一致。那么這一事件之后遺留的結(jié)果，就會是減少地勢起伏和降低平均海拔之一，但不一定是物質(zhì)的負平衡。

因此，地震是添加還是減少物質(zhì)取決于河流清除多余沉積物所需要的時間和相似的地震及滑坡事件的復(fù)發(fā)間隔。兩者都疊置在該地區(qū)的氣候自然變化上——更潮濕和更涼爽的氣候可以在地震中導致不同量級的滑坡物質(zhì)發(fā)生位移，以及更有效地排泄滑坡產(chǎn)生的松散堆積物質(zhì)。了解這些時間尺度是了解已成為青藏高原神秘邊緣的龍門山地區(qū)地形長期演化的關(guān)鍵（Burchfiel et al，2008）。在該地震發(fā)生的地區(qū)，陡峭河道的存在與巖石隆起速率較高之間有空間相關(guān)性。這表明，當?shù)氐孛簿坝^的調(diào)整反應(yīng)了侵蝕與構(gòu)造之間存在的平衡（Kirby and Ouimet，2011）。觀察到該地震觸發(fā)的同震巖石隆起和滑坡侵蝕的空間分布樣式與這種相關(guān)是一致的，但Parker等（2011）證實的大規(guī)?；挛镔|(zhì)坡移說明了在侵蝕與抬升的尺度之間有短期的不平衡。對于長期平衡的存在，看來還需要由斷層運動產(chǎn)生額外的地殼抬升，但并非以更多物質(zhì)坡移和侵蝕為代價。

Parker等（2011）強調(diào)了在陡峭、構(gòu)造活動的山區(qū)滑坡對地貌演化過程的支配作用，尤其是在活躍斷層作用在造山過程中有重要作用的山區(qū)。越來越多的證據(jù)（Hovius et al，2011）表明，能觸發(fā)大規(guī)模地震滑坡的大地震應(yīng)歸入產(chǎn)生特大洪澇災(zāi)害和氣候周期的行列，因為這些事件有規(guī)律地加強了地貌景觀的演化，并使得山脈的侵蝕在千年到萬年的時間尺度上不連續(xù)。