坡地重力地貌

坡地重力地貌_自然地理学

二、坡地重力地貌

坡地重力地貌是指坡面上的风化碎屑、不稳定岩体、土体主要在重力并常有一定水分参与作用下，以单个石块、碎屑流或者规模不等的整块土体、岩体沿坡向下的运动所建造的一系列独特的地貌。

坡地(倾角θ)上的物质受到自身重力(Mg)与坡面平行的分力(F₁=Mg·sinθ)的作用，而具有克服摩擦阻力(F₂=Mg·cosθ·μ，μ为摩擦系数)顺坡向下位移运动的趋势。随坡地倾角θ的增大，F₁增大，F₂减少，当F₁=F₂，或μ=tanθ时，该坡地上的物质便开始顺坡向下位移运动，这时候的θ即为坡地上该物质的自然休止角。一般情况下，沙粒的自然休止角为30°～32°。但大的、扁平的，特别是棱角状碎块的自然休止角比较偏大(见图6-12)。如果有雨水冲刷或有水起润滑作用降低摩擦系数，那么同样物质的自然休止角也较偏小一些。

根据坡地物质运动的具体特点及其所塑造的地貌特征，坡地的地貌发育可以分为崩塌、滑坡、蠕动(见表6-4)等类型。

表6-4　块体运动与块体坡移现象分类(R.J.Chorlet，1984)

(一)崩塌与倒石堆

陡峻斜坡上的岩体、土体、石块和碎屑在重力作用下的快速运动，常称为山崩。河岸、湖岸和海岸的陡坡处发生的崩塌，又称为塌岸。崩塌是一种快速的岩、土块体运动(见图6-12)。

崩塌形成的条件有多种。一是崩塌只发生在极陡斜坡上，一般认为地形坡度大于45°时，即可能出现崩塌。斜坡的相对高度大于50m时，可能发生大型崩塌。二是地质条件，断裂发育的、岩体破碎的高而陡的斜坡，最易发生岩块的崩落。节理、层理的倾向和斜坡坡向一致时，也易发生崩塌。陡坡下部为软弱层，其上覆有巨厚岩体，亦容易发生崩落。陡坡上的岩体有明显的或隐伏的裂隙，风化作用使裂隙扩大，最后与基岩分离，随着支撑的破坏而失去平衡，岩块就发生崩落。大岩块顺断裂、节理、减荷破裂甚至层面等破裂面发生张裂，通常，将这些张裂大岩块称为危岩。三是气候条件，暴雨和强烈的融冰化雪能破坏岩体、土体结构，软化软弱层，常常促进崩塌过程。四是地震、人工开挖坡脚、爆破等因素能促进或触发岩体或土体失去平衡而形成崩塌。1993年8月25日四川叠溪7.5级地震诱发了几百处山崩，崩塌堆积阻断深谷。

图6-12　垂向侧向块体运动类型

崩塌的大量岩块、碎屑物或土体堆积在陡坡的坡脚或坡麓部位构成的堆积体称倒石堆地貌，又称为重力堆积或崩积物地貌。倒石堆的形体和规模视崩塌陡崖的高度、陡度、坡麓基坡坡度的大小与倒石堆的发育程度而不同。基坡陡，在崩塌陡崖下方多堆积成半锥状堆积体，倒石堆的底面形状多为半圆形。在大断层崖下或深切峡谷区，常有多个倒石堆彼此连接，傍依陡崖坡麓构成带状。若基坡倾斜较缓，坡度接近于组成物质的自然休止角，崩落物质构成的倒石堆的外坡也常较缓。

(二)滑坡与滑坡地貌

斜坡上的岩体、土体沿着一定深度的滑动面整体向下、向前滑移，称为滑坡(见图6-12G)。它的滑动速度很缓慢。一天只有几厘米或更慢。滑坡多发生在山地的较陡斜坡上。河岸、湖岸和海岸斜坡上也有滑坡出现。产生滑坡的斜坡坡度，一般为20°～40°，过陡的斜坡，其重力作用主要表现为崩落。滑坡最易发生在坡脚被掏蚀或挖掘后使斜坡形体发生改变的地方。长江流域1200多处滑坡绝大部分分布在深切河谷的两侧。有许多因素促使坡地表层蠕动变形转变为滑动(见表6-5)。

表6-5　引起滑坡的主要因素(A.Goudie，1981)

滑坡地貌表现多样。滑动的土体或者岩体称为滑坡体，体积从数十到数亿立方米不等。由于是整体下滑，滑动体基本保持着原有结构。滑动面是滑坡体与其坡地之间的界面，空间状态呈近圆弧形，它的上端出露部分呈围椅状陡壁，称后壁。由于滑坡体各部分的滑移速度及滑移距离不一，所以在滑坡体中常见次滑动面以及由它分隔的滑坡台阶、滑坡体中部与两侧的近于平行的剪切裂隙、两侧边部位的放射状裂隙等。向前冲的滑坡舌遇到阻力而发生变形，在前部形成鼓起来的鼓丘及其与滑坡体前边界弧线近于一致的张裂隙，在滑坡体前缘发育挤压裂隙与逆掩破裂构造等。滑坡体顺滑动面滑移，常具有翻转变形，表现为滑坡台阶面向内倾斜，内侧出现月牙形的洼坑，甚至雨后积水成塘。

滑坡类型据滑坡物质分为土体滑坡、碎屑滑坡、基岩滑坡。碎屑滑坡中包括重力堆积物滑坡、残积物滑坡、冰碛物滑坡等；据滑动面与岩层产状、构造面的关系分为顺层(面)滑坡、构造面滑坡、顺覆盖堆积层底面的滑坡等；据滑坡厚度或滑动面切深可分为浅层滑坡(数米)、中层滑坡(数米到20m)和厚层(深层)滑坡(数十米以上)；按滑坡体体积分为超大型(＞3×10⁴m³)、大型(5×10⁵～3×10⁶m³)、中型(3×10⁴～5×10⁵m³)和小型滑坡(＜3×10⁴m³)等。除此之外，还有多种滑坡类型名称，在许多情况下把崩塌与滑坡联系起来，有的则把坡地物质的变形与滑坡联系起来。

滑坡是分布很广、频繁发生和损失又比较严重的灾害性事件。1974年9月14日四川南江白梅垭在连续大量降水后发生滑坡泥石流，总体积为700×10⁴m³，估计最大运动速度为60m/s，运动距离为5km，造成195人丧生。

滑坡活动的预测预报，首先要查明该地是否有古滑坡和老滑坡；其二是分析滑坡与地层岩性、产状、构造类型与构造活动、地形和工程活动等的关系，查明滑坡事件发生的自然背景；其三是查明该地滑坡活动的诱发因素；其四是对不稳定变形坡实施监测，确定滑坡活动发展的阶段以及提出滑坡活动预报与临界预报。如1985年1月就开始对长江三峡新滩滑坡实施监测，到6月12日发生滑坡之前已有精确的预报，所以，虽然新滩镇被滑坡彻底摧毁了，但无一人在滑坡中死亡。

(三)蠕动和土溜

蠕动是指坡地上的岩屑、土体在重力作用下顺坡向下的缓慢运动和时停时续运动，又称为坡地物质蠕动。蠕动速度为每年几毫米到几十毫米，上部比较快，而下部比较慢，它使坡地上的电线杆、树身与树根、草皮等发生变形，或顺坡倾斜，或顺坡下移。

蠕动体和不动体之间不存在明显的滑动面或界面，两者间的形变量和蠕动量是渐变过渡的。蠕动主要出现在15°～35°的坡地上，坡度较大的坡地，难以保存黏土和水分，而小于15°的坡地，重力作用不明显。蠕动的发生主要决定于重力和岩性等内在因素，地下水则起了润滑剂的作用，促使斜坡表面岩土体的蠕移。蠕动过程十分缓慢，短时间内无法察觉，经过长期监测，其变形是很可观的，小则使电线杆倾倒、围墙扭裂；大则使厂房破裂，地下管道扭断。

根据蠕动的规模和性质，可以将蠕动划分为两大类型，即松散层蠕动与岩层蠕动。松散层蠕动是斜坡上的松散碎屑或表层土粒，由于冷热、干湿变化而引起体积胀缩，并在重力作用下顺坡向下发生极其缓慢移动的现象。松散层蠕动坡的特点是表面相当平坦，略呈微波状或小阶梯状，这是它的微地貌特征。岩层蠕动是斜坡上的岩体在自重的长期作用下，发生岩层向临空面十分缓慢的由松弛、张裂、弯曲至倒转的变形现象。岩层蠕动在湿热地区主要是由干湿和温差变化造成，在寒冷地区是由冻融作用所致。

在山地地区，坡面物质的块体运动常有发生。在发生快速的、大规模式的块体运动时，可以摧毁道路、桥梁及其他工程设施，甚至破坏或者掩埋农田或村庄，给人民的生命财产带来很大的危害。

土溜是坡地上碎屑物质为水浸湿后顺坡向下的缓慢流动。高寒地区夏季坡地表层融化而流水，但下部仍为冻结层，于是其上层在重力作用下沿斜坡产生流动，这叫融冻土溜。在热带地区，降水使坡地上的泥土饱水成泥浆并顺坡呈舌状倾泻下去，这叫热带土溜。

(四)坡地的发育模式

坡地的演化是指坡地地面的空间位置及其坡面形态的变化。坡地物质不仅受到物质之间粘聚力与重力作用，还受到雨滴冲击、片流冲刷及小股线流侵蚀的作用。以雨水冲刷为主的外动力侵蚀作用是自上段向中段增加的。侵蚀或堆积作用的强度对比有如下三种情况：

①侵蚀作用超过堆积作用，就出现坡下段的增陡与不断后退，坡地发育趋向于凸型坡与上缓下陡的直线型坡。

②侵蚀作用与堆积作用相当，那么坡下段位置就特别稳定。

③堆积作用超过侵蚀作用，就出现坡麓地面的填高和坡下段的变缓，坡地发育趋向于上凸中凹下缓的复合坡。

坡地形式与组成坡地的岩石性质及产状有较大的关系。岩层倾角10°～30°左右的单面山，其顺向坡多数是坡面平行后退的直线型坡，而逆向坡多数是凹凸多变的复合型坡。猪背岭两侧上部多为凸型坡，整个坡地多为凹型坡。

由坡地片流与小股线流的作用在坡地平缓段与坡麓地带形成的堆积物称坡积物。坡积物的物质组成与坡地的物质组成相同，坡积物颗粒比较细，分选性和磨圆程度也比较差。坡积物的剖面通常具有粗颗粒层与细颗粒层相间的韵律性，它代表气候变化以及坡地冲刷强度的变化，有时在坡积物中还可见到暴雨冲蚀下来的岩块。坡地的表面坡度一般在7°～10°，向上增陡，逐渐过渡为残积物组成的坡地，向下更缓，可以铺展到邻近的河湖海滨。围绕在山麓地带的坡积体合称为坡积裙。干旱半干旱地区的山麓地带，常为坡积体与洪积扇形堆积体，甚至完全被洪积扇堆积所占据。

干旱半干旱地区易风化剥蚀的页岩或其他细粒岩山丘，山坡的平行后退则留下向外平缓倾斜的山麓剥蚀面，若与河流的侧向侵蚀及河道变迁有关则称山麓侵蚀面。在山体抬升沟谷深切的情况下，原山麓剥蚀面或山麓侵蚀面的残遗部分有可能在山坡上构成阶梯状平台。