前麵我們講述了各種自然及人類活動誘發的地質災害。其實,地質災害常常並非孤立發生的,而是經常表現為在某一地區或某一時間集中暴發。地質災害的這種多發性和群發性表明各種災害之間存在一定的關聯性,蝴蝶效應正是這種效應的體現。這種關聯性不僅僅表現在各種地質災害在成因上的關聯性,人類活動起著重要的催化作用。人類活動及其對地質環境施加影響,可以間接或直接誘發地質災害人類對植被的破壞,加重災害的傳播及向外蔓延。
人類是地質曆史發展的產物,其與地質環境有著非常密切的關係。早在2000多年前,《黃帝內經》就已被指出,人類健康與地質環境之間存在密切關聯,“順之則苛疾不起,逆之則災害生”。隨著社會經濟的發展,人類對環境的大肆掠奪,使人類與地質環境的矛盾日益加劇。現在人類生存的地質環境受到各種各樣的汙染和破壞,嚴重影響了人類的生活質量和生產活動,甚至已經危害著人類的健康。
一隻南美洲亞馬孫河流域熱帶雨林中的蝴蝶,偶爾扇動幾下翅膀,可以在兩周以後引起美國得克薩斯州的一場龍卷風。這就是著名的蝴蝶效應。一個微小的災害,如果任其發展,那麼災害一環接一環,環環相扣,將會形成一條災害鏈,最終形成巨大的災害,在蝴蝶效應裏麵戲稱為“龍卷風”或“風暴”。它說明世界是一個彼此聯係的整體,各種災害之間存在某種聯係。民間有這樣的說法:大震過後必有大疫,大旱過後必有大澇。從現代科學的觀點來看,雖不一定完全正確,卻反映了民間傳統中對災害關聯性的認識。
各種地質災害既具有獨特的形成、發展、致災的規律,它們之間又具有一定的關聯性。各種地質災害之間以及它們與其他因素之間在形成、發展、致災機製中相互影響、相互促成的關係經常表現為:一種災害可由幾種災因引起,或者一種災害因會同時引起好幾種不同的災害。俗語有雲:屋漏偏逢連陰雨,船遲又遇打頭風。自然災害接踵而至,禍不單行,正是災害關聯性的體現。
基於這一全新的、係統的理論重新認識自然災害,科學家提出了“災害鏈”的概念。那什麼是災害鏈呢?簡單一點說,就是當一種重大自然災害發生時,它就會像被推倒的多米諾骨牌一樣,引發另一種災害,依次發展下去,將會造成一係列的災害,它又像是原子彈爆炸時的核裂變鏈式反應,使受災範圍從一個地域空間逐漸擴散到另一個更廣闊的地域空間。
許多自然災害,特別是等級高、強度大的自然災害發生以後,常常誘發出一連串的其他災害接連發生,這種現象叫災害鏈。災害鏈中最早發生的起作用的災害稱為原生災害;而由原生災害所誘導出來的災害則稱為次生災害。自然災害發生之後,破壞了人類生存的和諧條件,由此還可以導生出一係列其他災害,這些災害泛稱為衍生災害。如大旱之後,地表與淺層淡水極度匱乏,迫使人們飲用深層含氟量較高的地下水,從而導致了氟病,這些都稱為衍生災害。
認識這種關聯性,對防災減災有十分重大的意義。慘痛的曆史經驗和教訓告誡我們,類似“鐵路警察,各管一段”“頭痛醫頭,腳痛醫腳”這種未能從整體上全麵考慮災害的觀點是狹隘的、片麵的。人們不能僅僅關注於與自己本職工作有關的那一種災害,我們必須用全麵的、整體的、係統的觀點認識和改造我們的地球。麵對自然災害,不同地域、不同職業的人們應該聯起手來,共同抵禦,切斷災害傳播的鏈條,方可阻止災害的進一步泛濫。
4.1地質災害的關聯性
地質災害是特定地質環境下的產物,不同類型的成因也不盡相同,這就決定了地質災害無論是地區分布,還是時間發展上都是不均勻的。某地區特定的構造環境、地質地貌特征和地球化學等因素,決定了該地區地質災害的類型和特征,使其具有明顯的空間分布特征。例如,我國青藏高原東南部四川、雲南、貴州等地帶,形成了以地震、滑坡、泥石流為主的災害係統。這是因為該地區現代地殼活動強烈、地震頻發、震級高。由於地殼活動強烈,山體中斷裂發育,岩石破碎,風化嚴重,加上當地氣候幹濕季分明,暴雨集中,促使滑坡、泥石流災害突發。這裏是我國地震活動最頻繁之地,也是滑坡、泥石流的密集地帶。
全球自然災害在空間上呈現帶狀分布,稱為自然災害帶。世界上最大的自然災害帶有兩條。一是環太平洋沿岸幾百千米寬的自然災害帶,全球75%的火山、80%以上的地震、2/3的台風與海嘯等災害都集中在這裏。環太平洋地帶是人口集中、經濟發達的地區,因此這個帶上的災害損失嚴重。另一條是北緯20°~50°的環球自然災害帶。這裏既是全球水旱災害、風暴潮災害、台風災害最嚴重的地區,又因為地勢高差大、地形複雜,被稱為世界上山地地質災害最嚴重的地區。
地質災害不僅具有明顯的地域區域性,而且各種地質災害之間存在密切的關聯性。某一個地域內的地質災害可能有若幹種,各種自然災害之間以及它們的成因存在著密切的關聯。在一次災害發生過程中,往往由一種原發性的主災誘發其他災害。例如,火山噴發可能引發地震;海底大地震可能會引起海嘯;地震造成地裂,並引發火災、海嘯、滑坡和泥石流等災害。我國學者在研究地震與氣象災害的關係時指出:地球內放出的熱和氣是災害鏈中一種災害誘發另一種災害的重要因素,地殼活動與氣象災害之間存在某種特殊的鏈條關係。如1976年唐山7.8級大地震之後,次年黃河中遊支流延河、北洛河、涇河中下遊及長江上遊支流嘉陵江同時發大水;2008年汶川8.0級大地震之後,次年2—3月,長江中下遊局地出現暴雨。這都表明各種自然災害之間存在密切的聯係。
地質災害一經發生,極易借助自然生態係統之間相互依存、相互製約的關係,產生連鎖效應,由一種災害引發出一係列災害,從一個地域空間擴散到另一個更廣闊的地域空間。地質災害經常有群發現象,許多災害互為有利條件,所以地質災害的產生,往往不是單一的形式,而是由兩種或兩種以上的災害一起作用發生的。一種地質災害的發生,往往伴生其他的地質災害或在隨後的過程中成為新的地質災害的因素。這種現象在泥石流與滑坡的伴生過程中最為明顯。泥石流形成的主要因素之一就是鬆散物質源的供應,滑坡的形成正好滿足這種條件,並且兩者形成的主要誘導因素都是強降雨,都有豐沛的水供應。因此,在鬆散物質覆蓋層較厚的山區,在發生泥石流的同時,一般都伴隨有滑坡的發生。此外,地震因毀壞生產、生活設施而成災,同時地震又形成地裂,並引發火災、海嘯和滑坡等災害,又由於人員傷亡和醫療設施的破壞,可能會引起疫病的蔓延等。所以,地震常常引發一係列地震次生災害,有時候這些次生災害造成的損失比地震本身還要大。
另外,人類活動及其對自然環境施加的影響,可以直接或間接誘發地質災害。例如,人類對植被的破壞,使地表徑流水量和速度加大,是泥石流日益頻繁的重要原因。人類大規模的工程活動,造成滑坡等地質災害的事情時有發生。
4.1.1地震滑坡—泥石流災害鏈
地震滑坡、泥石流災害的分布
地震滑坡、泥石流主要分布在阿爾卑斯—喜馬拉雅山係、環太平洋山係、歐亞大陸內的褶皺山區以及斯堪的納維亞山脈,遍及50多個國家和地區。其活動最多的國家有:蘇聯、日本、中國、美國、智利、秘魯、印度尼西亞、奧地利、印度、緬甸、瑞士、意大利、南斯拉夫等。其分布與地震帶基本一致。
我國的四川、甘肅、貴州、雲南等地區,現代地殼活動強烈,地震頻發,且震級高,山體中斷裂發育,風化嚴重,岩石破碎,再加上地球內外應力形成該地區山高、穀深、坡陡的地貌特征,是我國滑坡、崩塌、泥石流等地質災害高發區,形成了以地震滑坡、泥石流為主的地質災害係統。
地震滑坡、泥石流災害的危害
地震滑坡、泥石流災害可毀壞建築物,壓埋人畜、破壞農田,造成巨大災害,是地震次生災害之一,有時候,這種次生災害造成的損失甚至大於地震直接造成的損失。
甘肅省每次大地震都會造成大量的山體滑坡。1718年通渭7.5級地震,造成大於500立方米的滑坡體337個,通渭城北筆架山一座山峰崩塌、滑坡,壓死4000餘人。甘穀北山滑坡掩埋永寧全鎮,壓埋2000餘戶,死傷約3萬餘人。1920年海原8.5級地震,在甘肅出現657處大滑坡,至今還保存著41個因滑坡形成的堰塞湖,僅西吉灘滑坡就壓埋伊斯蘭首領馬元彥一家60餘人、教徒600餘人。
1933年8月25日,四川迭溪7.4級地震引發的地震滑坡和崩塌埋葬了迭溪古城及周圍60餘座城鎮村寨,500餘人喪生。岷江西岸的燒炭溝、龍池、白臘等村,完全崩入江中,蹤跡全無。在迭溪附近,岷江兩岸山體崩塌、滑坡堆積形成三座高達100餘米的天然堆石壩,將岷江完全堵塞,成為堰塞湖,45天後因暴雨致使大壩決堤,釀成空前的大水災。
1970年5月31日秘魯7.7級地震,造成瓦斯卡藍山北峰的大規模的滑坡、崩塌,並最終形成泥石流。泥石流流速為每秒80~90米,流程達160千米,攜帶的固體物質多達1000萬立方米,掩埋了陽蓋鎮和潘拉赫卡城的一部分,致使18000人喪生。其傷亡人數占這次地震受害者總數的40%,成為南美洲地震史上的空前事件。
地震對滑坡、泥石流的作用在於,觸發滑坡、泥石流的滑動或流動,促進滑坡、泥石流的形成。其表現在以下三個方麵:
1)地震力的作用,使斜坡體承受的慣性力發生改變,觸發了滑動和流動。
2)地震力的作用,造成地表變形和裂縫的增加,減低了土石的力學強度指標,引起了地下水位的上升和徑流條件的改變;進一步創造了滑坡、泥石流的形成條件。
3)地震觸發的崩塌、滑坡、冰、雪崩、堤壩決崩以及其他水源的變化,為泥石流提供大量的鬆散固體物質和水源,進一步擴大了泥石流的規模。
地震觸發和促進的作用,造成了兩種類型的滑坡和泥石流。一方麵,由於地震的觸發作用,震時出現大量的滑坡、泥石流;另一方麵,地震使斜坡產生新的破壞,促使滑坡的形成,繼地震後陸續發生,稱為後發性滑坡、泥石流。地震滑坡、泥石流圍繞地震的類型、強度等特性表現出鮮明的特點。
地震滑坡和泥石流與地震震級、烈度的關係
地震滑坡和泥石流的活動與地震震級與烈度具有明顯的關係。根據近年來多次強震調查統計,滑坡和泥石流多發生在7度及其以上地區。僅在特殊情況下,6度區發生滑坡和崩塌。一般,5級左右的地震可以誘發滑坡和泥石流;5級左右的地震誘發滑坡和泥石流的區域可達100多平方千米;8級以上的地震,誘發的滑坡和泥石流的區域可達幾萬平方千米。在相同條件下,地震震級越大,誘發滑坡和泥石流的麵積也越大。
汶川地震所造成的滑坡、泥石流
2008年汶川大地震誘發的地質災害規模之大、數量之多、影響之嚴重,為世界地震災害史所罕見。汶川地震發生在地形陡峭的山區,地震震動強烈,因而引起了嚴重的滑坡、崩塌、泥石流及堰塞湖等地質災害。從汶川到北川的東北方向長500千米、寬100千米範圍內,地震觸發的滑坡、崩塌、泥石流多達數萬處,滑坡多為快速遠程滑坡,衝擊力強,破壞性大。發生的滑坡和泥石流小則數萬立方米,大則幾千萬立方米,從兩側的山上頃刻間滾滾流下,掩埋了村莊、道路和河流。北川老縣城西的王家岩滑坡,體積超過300萬立方米,致使老北川縣城大批房屋被埋,人員死亡達1600人,損失慘重。北川中學滑坡體造成學校及周圍居民死亡約900人。
汶川大地震及隨後的餘震促使岩體鬆動、山體疏鬆。山體穩定性降低,形成了大量新的地質災害和隱患。地震後的崩塌、滑坡活躍期將會持續5~10年,而泥石流的活躍期持續10~20年。2010年8月7日,甘肅省甘南州舟曲縣發生特大泥石流災害,最重要的兩條因素之一,就是舟曲曾是汶川大地震的重災區。汶川大地震發生時,距離震中不遠的甘肅舟曲受到重創,許多陡峭的高山都出現了裂隙,岩石變得鬆散,再遇上連日的暴雨襲擊,一場可怕的泥石流就這樣產生了。舟曲泥石流其實是汶川大地震的一種衍生災害,隻不過這種災害通常處於潛伏狀態,這就更加增強了它的危險性。
伴隨地震形成的滑坡、崩塌和泥石流還可能導致堆積物阻塞河道,造成河流壅水形成湖泊,這就是堰塞湖。由於鬆散堆積物形成的大壩並不堅固,當堰塞湖蓄水達到一定的程度,極易潰壩,對居住在河流下遊的人民的生命財產安全構成了極大的威脅。唐家山堰塞湖就是汶川地震造成的規模最大、潛在威脅最嚴重的堰塞湖之一。
4.1.2地震—海嘯災害鏈
海嘯是一種破壞力巨大的海浪。水下地震、火山爆發等大地活動造成海底到海麵的整個水層發生劇烈“抖動”,引起海水劇烈的起伏,形成強大的波浪向前推進,給沿海地帶造成巨大的災害,稱之為海嘯。海嘯通常由震源在海底下50千米以內、6.5級以上的海底地震引起。地震發生時,海底地層發生斷裂,部分地層出現突然上升或者下沉,由此造成從海底至海麵整個水體的波動。與平常所見的海麵起伏的海浪不同,這種抖動是整個水層劇烈波動,所含的能量巨大。
由於海嘯的波很長,海嘯在大洋深海區域很難形成災害,正在航行的船隻甚至很難察覺這種波動。當海嘯波進入淺海後,由於海水深度變淺,波高突然增大,形成高度可達數十米的“水牆”,衝上陸地,給人類生命和財產造成嚴重損失。
1755年裏斯本大地震引起的海嘯是歐洲近現代史上最具破壞力的一次地震,也是歐洲迄今為止直接遭遇的最大的一次海嘯。這次地震震中在葡萄牙西南約200千米的聖維森特角,震級為裏氏8.9級。強烈的海底地震引發自震源海域向四周迅速擴散的巨大海波,與陸地衝撞時形成威力無比的大海嘯。據當地牧師描述,“河麵突然隆起約6000米寬的大潮,卷起高若小山般龐然巨浪,咆哮著越過河堤,吞噬拚命逃竄的難民;拋向高聳波峰的各色龍骨朝天的船隻和無數溺水者又被猛烈地跌入波穀;甚至新建不久的大理石碼頭,連同避身於此的人群及一批錨泊的大小船隻,也被開而又合的地裂所形成的巨大漩渦統統就地吞沒”。
2004年12月26日,印度尼西亞蘇門答臘島以北的印度洋海域發生9.0級強烈地震,並引發強烈海嘯,東南亞和南亞數個國家受到波及,造成近30萬人死亡和巨大的財產損失。這是世界近200年來死傷最慘重的海嘯災難。
2011年3月11日,日本東北部海域發生9.0級地震並引發海嘯,造成數萬人死亡或失蹤。絕大多數遇難者是被地震引發的海嘯奪去生命的。震後調查表明,此次地震引發的海嘯浪頭最高達24米。
地震是海嘯的“排頭兵”,如果感覺到較強的震動,就不要靠近海邊、江河的入海口。如果聽到有關附近地震的報告,要做好防海嘯的準備;要記住,海嘯有時會在地震發生幾小時後到達離震源上千千米遠的地方。如果發現潮汐突然反常漲落,海平麵顯著下降或者有巨浪襲來,並且有大量的水泡冒出,都應以最快速度撤離岸邊。在海上航行的船隻不可以回港或靠岸,應該馬上駛向深海區,深海區相對於海岸更為安全。
4.1.3地震—火災災害鏈
因地震引發的火災稱為地震火災。地震次生火災是城市當中非常常見的地質災害鏈,也是城市中最易發生、最危險的次生災害。地震火災常常造成嚴重的人員傷亡和財產損失,是地震的主要次生災害之一。國內外多震例證明,大多數城市破壞性地震都會引發火災,造成的損失往往超過了地震直接造成的損失。
隨著經濟的發展,人們生活水平的提高,家用電器、燃氣設施大量湧入人們的日常生活,為我們生活帶來便利的同時也帶來很多火災隱患。另外,隨著現代工業發展的需要,加工、使用、經營、運輸、存儲易燃易爆物品的單位和場所越來越多。如石油化工廠、加油站、液化氣站、天然氣管道等,在城市裏星羅棋布。這些設施一旦在地震中損毀,就將引發規模巨大的次生火災,損失也將極為慘重。
1906年4月18日,美國西部舊金山地區發生8.3級特大地震。這場大地震僅僅持續了75秒,舊金山市幾乎一片瓦礫。地震時煙囪倒塌、堵塞及火爐翻倒,市內有50多處著火。由於地震破壞了大部分消防站和自來水管道,供水係統癱瘓,無法消防滅火,以致熊熊大火燒了整整三天三夜。最後,人們在火區外圍用炸藥炸出一條隔離帶,才阻止了火勢的蔓延。市區10.6平方千米的2.8萬棟房屋被燒毀。這次火災造成的損失遠遠大於地震直接造成的損失,是美國曆史上城市所遭受最嚴重的自然災害之一。
1923年9月1日,日本關東地區發生的8.3級地震,震中位於東京和橫濱兩座大城市之間。震後市區400多處同時起火,引發大麵積火災,橫濱市幾乎全部被燒光,東京的2/3城區化為灰燼,在地震死亡的10萬人中90%死於火災;在毀壞的70萬棟房屋中,有近50萬棟是被大火燒毀的,這次地震火災損失遠遠大於地震本身直接造成的損失。
地震是人們麵臨的最為嚴重的自然災害之一,地震次生火災也自然成為人們重點防禦的次生災害。舊金山地震和關東大地震的火災告誡人們,地震次生火災是極其危險的,其造成的損失是極為嚴重的。地震時,城市的管道、供電等係統很容易遭到破壞,造成燃氣泄漏、電力破壞,引發火災,而消防係統也被損壞,致使火災蔓延發展到無法控製的地步。當我們在地震中遇到燃氣泄漏時,應用濕毛巾捂住口、鼻,千萬不要使用明火,震後設法轉移。遇到火災時,應趴在地上,用濕毛巾捂住口、鼻。地震停止後向安全地方轉移,要匍匐、逆風而進。
4.2地質環境與人體健康
地質構造不僅僅影響著現在地球地貌格局的形成與差異,也與人類身體健康有著密切關係。人類和自然環境間不斷地進行著物質與能量的交換。我們通過呼吸空氣、飲水、攝入食物,與環境間保持著物質的動態平衡。通過長期演化,人體中化學元素的豐度與生存環境中元素的豐度間有著統一性。例如,除人體原生質中的主要成分碳、氫、氧和地殼中的主要成分矽以外,其他化學元素在人體血液中的含量和地殼中這些元素的含量分布規律具有驚人的相似性,由此說明人體化學組成與地殼演化具有親緣關係。
地球表層化學環境為人類生存提供了物質來源,維持著人體化學組成與外界環境之間的動態平衡。然而,當某些地區某種化學元素的相對含量明顯地偏離地表的絕對豐度值時,就可能使這種動態平衡受到幹擾,形成如地氟病、地方性甲狀腺腫大、地方性砷中毒等地方性疾病。隨著工農業的迅速發展,自然資源被大規模開發利用,人類居住的生活環境受到各種各樣化學和物理因素的汙染。例如,鉛、砷、汞等這些對人體有害的元素,被人類大規模地從地球深部開掘出來,然後又散落到地表,加上農藥、化肥的大量使用,以及“三廢”和放射性物質等汙染,極大地危害著人類的健康。