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华盛顿2014年山体滑坡悲剧揭示滑坡机制

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据外媒报道,一项对华盛顿州在2014年发生的致命山体滑坡的多年实地研究为了解这种大规模滑坡的运作方式提供了新的视角。据悉,那一年的山体滑坡摧毁了华盛顿州的一个社区。美国地质调查局的一个特别小组在灾后现场通过测量和取样建立了一个详细的时间尺度。

2014年3月22日上午10点36分(美国太平洋时间),华盛顿州西雅图奥索镇北福克斯蒂尔瓜密什河谷(North Fork Stillaguamish River valley)的Cascade山麓之一的180米高的山麓发生一件没人曾预料到的事情--它崩塌了,在四年大雨和最近阵雨的重压下,这个在上个冰河时代末期被掘起并遗留下来的大山突然崩塌了。

虽然在西雅图以北81公里的山区发生山体滑坡并不罕见,事实上这几乎成为了例行公事,公路和铁路的工作人员已经习惯每年春天去做那些清理工作,然而,这一切却在2014年终结。在奥索镇,900万立方米的土壤土崩瓦解,它变成了泥浆瀑布以超快的速度冲进山谷。

几秒钟后,山坡消失,一英里宽的山谷里到处都是岩石、粘土、断掉的树木和十几户人家的废墟。在这场灾难中,43人死亡,11人从泥石流中被救出。除了整个农村社区,国家530号公路道路也在这场灾难中被淹没。由于山谷的道路被切断,人们不得不绕很长的路才能离开这片区域。另外,河流堵塞数周,引发了大量的洪水。

五年后,这场滑坡带来的影响仍清晰可见,除了新修的道路和一条特制的人行道,该地区的流沙池禁止游客进入。不过美国地质调查局的Brian Collins和Mark Reid则在获得许可的情况下多次进入现场,他们从不断变化的废墟中收集数据以此来寻找线索并弄清当时究竟发生了什么以及发生的顺序。

据悉,Collins和Reid用了三年的时间完成对滑坡地质和结构的记录工作,并在这项工作结束后才发现了侵蚀和植被破坏的证据。这当中不仅涉及到直接采样,还涉及到高分辨率的航空和卫星图像以及机载激光雷达数据。

他们发现,奥索镇滑坡之所以具有如此大的破坏力是因为土壤移动的距离太远。随着斜坡的坍塌,它演变成了一系列复杂的事件,然后撞上了谷底被洪水淹没的平原。

接下来发生的事情则类似于一种被称为“流动性粘土”的地质现象。流动性粘土是一种在正常载荷下完全呈现固态但在地震等剪切力的作用下会失去所有结构完整性并变成粘稠液体的粘土。在奥索这,这样的事情就发生了。调查发现,冲积砂和砾石经历了一个被叫做孔隙压力产生的过程,在这个过程中,高土壤水压力会在水试图逃逸时留下数百个小沙锥,而这个过程导致滑坡底部液化。

根据该小组的研究,这种机制可能在类似环境下也能在滑坡中发挥作用,这为地质学家提供了一种理解和减轻影响的新工具。

相关研究报告已发表在《

GSA Bulletin

》上。

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