山体轰然倒塌

W.B.Ouimet

大地震可以产生造山作用，但是也可以触发滑坡从而消磨自然景观。根据2008年汶川地震的分析表明，滑坡毁坏了更多的地形，高于地壳抬升的方量。

多山地带的地形演化被最简单地看作地形建造的构造过程与地形破坏并带走沉积物的侵蚀过程之间的竞争。在构造活动的山脉，这些侵蚀过程主要包括陡峭河流的下切和物质输送、以滑坡和冰川磨损形式的大规模物质输送。每种作用的贡献随时间而变化，受气候的变化而不同。当构造抬升的过程超过侵蚀过程时，造山带生长；当两者平衡时，造山带保持稳定；而当侵蚀超过抬升的时候，造山带会消减。Parker等（2011）在Nature Geoscience刊文报道，2008年汶川地震滑坡导致的龙门山的物质移动方量超过了由断层运动造成的地壳抬升方量，表明对龙门山地形有净破坏作用。

构造、侵蚀和气候以多种方式交替影响着地球上的山地范围。在最基本的方式中，由构造驱动的地形生长防止着其促发的侵蚀。更多的动态交互作用出现在地形抬升影响和支配控制侵蚀的气候模式的时候，和侵蚀本身改变山脉形变的应力状态的时候（Willett et al，2006）。数值模拟、遥感、地质年代学和热年代学的进步，为研究地形演化和估计侵蚀及抬升的速率和方量提供了必需的现代工具。这些技术可使构造地貌学家去评估全球范围内多山地带地形增长与侵蚀之间稳态平衡的条件（Willett and Brandon，2002），并探讨侵蚀效率与山脉的形状及结构之间的关系（Willett，1999）。更为诱人的是，这些工具可以用来对气候变化判断出清晰的构造响应（Whipple，2009；Ber－ger et al，2008）。这项工作大部分是通过长期的视角，考虑数百万年的尺度，着眼于山体的演化，而对地形大的短期的变化，例如由地震造成的同震地壳抬升和物质坡移的研究，则一般很缺少。

Parker等（2011）评定的正是这类短期的变化，即中国四川2008年汶川MW7.9灾难性地震期间的情况。由于龙门山地区陡峻的地形特点，该地震触发了大量滑坡。为了评估这次地震触发滑坡引起的物质坡移的规模尺度，Parker等（2011）用高分辨率的卫星影像标绘了13 800km2的滑坡。他们结合他们的详细滑坡制图结果和滑坡面积与物质移动体积的关系式估计结果，去计算这次地震事件时及其后短期内发生的滑坡造成的岩石剥蚀总体积（图1）。在同一地区，他们用通称为合成孔径雷达的遥感方式（测量随时间而变的地表位移），去估计由这次地震造成的地形增长方量。两个方量的比较结果表明，地震造成的松散堆积物质比其造成的同震地壳抬升量要大。

确定这个意味着该造山带是处于稳定状态还是现在经历着的地形衰减取决于剥蚀物质的命运。受地震影响的区域目前不是冰川地区，因此河流和斜坡剥蚀是消磨地貌景观的原因。由于龙门山地区以陡峻的地形为主，陡峭斜坡上的重力驱动侵蚀作用是该地区大部分侵蚀的原因。通常情况下，河流向下游输送的物质来自于上游段和相邻的山坡，并且以一定的速率切割峡谷，这足以维持山区陡峻的地形，并且保持一定的坡面侵蚀率。然而，2008年的汶川地震改变了这一情况，大大加快了从山坡将松散物质输送到河道的过程。结果是河流网的上下河谷粗粒滑坡堆积物进行竞争。

图1 汶川地震触发的滑坡。左图：2005年9月9日的影像；右图：2008年6月3日的影像。该对卫星影像在震中N－NE方向24km处拍摄，突出说明在Parker等（2011）所研究区域中超过60%的滑坡密度区部分，地壳抬升导致的方量增加与通过滑坡侵蚀导致的方量减少之间的不平衡是最大的。取自数字地球

河道现在负担着去除大部分这种沉积物的作用。如果河道和相关的洪水以及泥石流在下一次大地震发生之前搬运了全部的滑坡物质，正如Parker等（2011）的论点是合理的，则该地震就会同时减少地壳的体积和该山区的平均高程。但是，如果这些滑坡物质没有被带走，这些滑坡物质就会保持下去，并且这次汶川地震的净效应就会与Parker等（2011）的预测不一致。那么这一事件之后遗留的结果，就会是减少地势起伏和降低平均海拔之一，但不一定是物质的负平衡。

因此，地震是添加还是减少物质取决于河流清除多余沉积物所需要的时间和相似的地震及滑坡事件的复发间隔。两者都叠置在该地区的气候自然变化上——更潮湿和更凉爽的气候可以在地震中导致不同量级的滑坡物质发生位移，以及更有效地排泄滑坡产生的松散堆积物质。了解这些时间尺度是了解已成为青藏高原神秘边缘的龙门山地区地形长期演化的关键（Burchfiel et al，2008）。在该地震发生的地区，陡峭河道的存在与岩石隆起速率较高之间有空间相关性。这表明，当地地貌景观的调整反应了侵蚀与构造之间存在的平衡（Kirby and Ouimet，2011）。观察到该地震触发的同震岩石隆起和滑坡侵蚀的空间分布样式与这种相关是一致的，但Parker等（2011）证实的大规模滑坡物质坡移说明了在侵蚀与抬升的尺度之间有短期的不平衡。对于长期平衡的存在，看来还需要由断层运动产生额外的地壳抬升，但并非以更多物质坡移和侵蚀为代价。

Parker等（2011）强调了在陡峭、构造活动的山区滑坡对地貌演化过程的支配作用，尤其是在活跃断层作用在造山过程中有重要作用的山区。越来越多的证据（Hovius et al，2011）表明，能触发大规模地震滑坡的大地震应归入产生特大洪涝灾害和气候周期的行列，因为这些事件有规律地加强了地貌景观的演化，并使得山脉的侵蚀在千年到万年的时间尺度上不连续。