地質(zhì)災(zāi)害，真的只是災(zāi)害嗎？
地質(zhì)災(zāi)害（Geologic Hazard / Geohazard）是指在自然或人為因素下引發(fā)的，對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)、環(huán)境造成損失的地質(zhì)現(xiàn)象。廣義的講，崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫、地面塌陷、地面沉降、地震、火山噴發(fā)等，都屬于地質(zhì)災(zāi)害[1]。它常常造成大量的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，給我們帶來(lái)慘痛的記憶。
但是，歸根結(jié)底，地質(zhì)“災(zāi)害”本質(zhì)上只是地球上的一種自然現(xiàn)象。無(wú)論是地震、火山還是崩塌、滑坡、泥石流，本身都是地球積聚的能量釋放的過(guò)程。它們的發(fā)生，不僅證明了地球的勃勃活力，同時(shí)，也會(huì)給人類帶來(lái)“災(zāi)害”之外的“好處”。
圖1 地質(zhì)活動(dòng)，體現(xiàn)了地球的生機(jī)與活力。（圖片來(lái)源：維基百科）
創(chuàng)造豐富多彩的自然景觀
地質(zhì)活動(dòng)創(chuàng)造了地球上豐富多彩的自然景觀，被我們視為“地質(zhì)災(zāi)害”的火山、地震、崩滑流等就是創(chuàng)造地表景觀的重要貢獻(xiàn)者之一。?？菔癄€，斗轉(zhuǎn)星移，地球也是一個(gè)生命體，不斷積蓄-釋放著能量。在這一張一弛中，盡顯大千世界，造化神奇。
而在我國(guó)的青藏地區(qū)，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，氣候復(fù)雜多樣，地形地貌豐富。多姿多彩的自然景觀，在這里體現(xiàn)的最為明顯。
火山，熾熱奔放。地下深處按捺不住的熔巖，在大地上頂出一座山包，勃勃噴涌，帶出地球內(nèi)部的物質(zhì)。滾滾濃煙，可以籠罩?jǐn)?shù)公里的范圍?；鹕交腋缓B(yǎng)分，是植物生長(zhǎng)的絕佳養(yǎng)料；火山活動(dòng)結(jié)束后，火山口積蓄水源，可以形成美麗的火山口湖；地下源源不斷的熱量，創(chuàng)造出熱氣騰騰的溫泉，如同仙境……火山作用創(chuàng)造了大量的自然景觀：我國(guó)的長(zhǎng)白山、五大連池、騰沖，日本的富士山，美國(guó)的夏威夷、黃石公園，這些鼎鼎大名的風(fēng)景區(qū)，都離不開(kāi)火山的作用。
圖2 火山勃勃噴涌，巖漿四濺，火山灰籠罩整片天空。
圖3 長(zhǎng)白山天池，是火山噴發(fā)后形成的火山口湖。白雪皚皚，湖水與天空相映成趣。
青藏高原，被譽(yù)為“世界屋脊”，是地球上地殼最厚的區(qū)域。這里是亞歐板塊和印度洋板塊的交界，因?yàn)榈貧ず?，目前尚沒(méi)有發(fā)現(xiàn)火山的痕跡，但是卻存在著眾多的斷裂帶。來(lái)自地球內(nèi)部的能量沿著斷裂帶一路向上，在地表造就了大量的溫泉。其中鼎鼎有名的，有平均海拔5000米以上的“西山溫泉群”，和蘊(yùn)含著豐富能量、建成了我國(guó)第一座地?zé)犭娬镜摹把虬司疁厝保约奥糜委燄B(yǎng)勝地“康布溫泉”、“德仲溫泉”等。
圖4 位于西藏當(dāng)雄縣羊八井溫泉，雪山與溫泉，相映成趣。
圖5 中國(guó)的溫泉分布[2]?？梢钥闯?，在川藏、云貴、兩廣和臺(tái)灣地區(qū)，溫泉分布最多。
圖6 青藏318國(guó)道沿線路旁的一處熱泉，翻滾沸騰。
崩滑流，洶涌澎湃。山體崩塌、滑坡，垮落的巖土體進(jìn)入河流，阻礙了河水的流動(dòng)，就形成了堰塞湖。有些堰塞湖，臨近人類的生活區(qū)，河水不斷涌入，卻無(wú)法流出，一旦潰決，將導(dǎo)致災(zāi)難；但在人跡罕至的地區(qū)，在自然作用下，堰塞湖也會(huì)成為一片風(fēng)景；泥石流，在山區(qū)一瀉千里，攜帶大量泥土，在沖出山谷后沉積下來(lái)，成為沖積扇，有助于涵養(yǎng)水源[3]；在崩塌的作用下，山巒可以形成高崖絕壁，陡峭直立，蔚為大觀。
在青藏高原地區(qū)，崩滑流等地質(zhì)運(yùn)動(dòng)成為自然風(fēng)景的造就者，向我們不斷地展示著大自然的鬼斧神工：
圖7 西藏然烏湖，就是一個(gè)由滑坡阻塞河流產(chǎn)生的堰塞湖。碧水如鏡，白雪皚皚，天地山水，相映成趣。
圖8 1900年由泥石流堵江形成的易貢湖，在2000年潰決后形成一片美麗的濕地。
圖9 青海省三江源唐古拉山鎮(zhèn)，沱沱河上的青藏鐵路。
圖10 位于青藏高原的可可西里地區(qū)，長(zhǎng)江的源頭——楚瑪爾河俯瞰，河水裹挾著沙石沉積，色彩斑斕，是自然的抽象藝術(shù)。
圖11 西藏東部昌都地區(qū)著名的神山——孜珠山。陡峭的山崖，即為巖體風(fēng)化崩落而成。
產(chǎn)生豐富的資源
人類能夠舒適地生活在地球上，發(fā)展出文明，得益于地球提供的豐富資源。而絕大多數(shù)資源的產(chǎn)生，都離不開(kāi)地球的活動(dòng)。以火山為例，它不僅是一種獨(dú)特的景觀，更會(huì)產(chǎn)生眾多資源?；鹕叫偷慕鸬V、銅礦等，不計(jì)其數(shù)。而很多珠寶的形成，如鉆石，也離不開(kāi)火山作用。即使是火山噴發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的火山灰，也可以成為植物生長(zhǎng)的豐富養(yǎng)料，創(chuàng)造出萬(wàn)畝良田。
而青藏高原，在礦產(chǎn)資源上，更是得天獨(dú)厚：亞歐板塊和印度洋板塊的碰撞，讓這片區(qū)域地下生成了豐富的礦產(chǎn)資源，其中，鉻鐵礦儲(chǔ)量居全國(guó)之冠，銅的遠(yuǎn)景儲(chǔ)量居全國(guó)第二位; 鋰、硼等11種礦產(chǎn)儲(chǔ)量居全國(guó)前5位; 鉛鋅礦、金礦、石油、鐵、鋰、鉀鹽等顯示出良好的勘查前景; 西藏地?zé)崮苜Y源蘊(yùn)藏量居全國(guó)第一位[4]。
圖12地質(zhì)活動(dòng)，為人類帶來(lái)了豐富的礦產(chǎn)。
圖13 位于青海省的茶卡鹽湖。鹽湖不僅風(fēng)景優(yōu)美，也蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源。
圖14 淡粉色的喜馬拉雅鹽巖，晶瑩剔透，宛如美玉。
幫助人類進(jìn)行生產(chǎn)
在自然面前，人類是渺小的；在自然的力量面前，即使采用最先進(jìn)的工具設(shè)備，人類的力量也顯得微不足道。人類的偉大之處就在于，認(rèn)識(shí)到了自身力量的有限性，而能夠?qū)⒆匀坏膹?qiáng)大為己所用。我們建設(shè)水電站，用奔流不息的大江大河發(fā)出源源不斷地電能；我們研究自然界的奧秘，發(fā)明出飛機(jī)、雷達(dá)、聲吶等一系列工具；我們馴養(yǎng)動(dòng)物，培育作物，在廣袤地大地上建設(shè)起自己的棲身之所……而地質(zhì)“災(zāi)害”中孕育的強(qiáng)大力量，也同樣被我們所利用。
圖15 學(xué)會(huì)利用自然的力量，是人類的生存之道。在青藏高原，人們常常使用牦牛運(yùn)送物資。
在采礦、采石、石材加工等活動(dòng)中，崩塌、滑坡就大有可為。崩塌和滑坡，是巖體、山體發(fā)生破壞、垮落的過(guò)程。而采礦、采石等活動(dòng)，同樣是要把巖體切割、破碎，搬運(yùn)后進(jìn)行冶煉。在人類發(fā)明火藥以前，這些都只能靠一錘一鑿來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果能夠人為的對(duì)礦體進(jìn)行處理，使之發(fā)生崩塌、滑坡，豈不省時(shí)省力？這樣的作法，即使在火藥已經(jīng)廣泛運(yùn)用的今天，依然大有可為。
圖16 開(kāi)采礦產(chǎn)時(shí)，可在礦體底部開(kāi)挖溝槽，上部的礦體，很容易就會(huì)順層滑下，大大提高了開(kāi)采效率。（作者攝）
圖17利用巖石破壞的規(guī)律，巧妙地施力，使得巖石自己沿著軟弱面破壞，從而實(shí)現(xiàn)礦石開(kāi)采。
圖18 石匠只靠簡(jiǎn)單的工具，就能切割堅(jiān)硬的巖石。在完整巖石上沿切割方向打孔，使巖石劈裂，斷面光滑平整。
促進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步
為了預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，減少地質(zhì)災(zāi)害造成的損失，投入到相關(guān)研究的科學(xué)家、工程師不計(jì)其數(shù)。在與地質(zhì)災(zāi)害“作斗爭(zhēng)”的過(guò)程中，人類對(duì)地球的認(rèn)識(shí)越來(lái)越深刻，取得了大量的科學(xué)技術(shù)成就。因此，某種程度上，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生促進(jìn)了人類科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。
以崩塌、滑坡、泥石流為例。它們的發(fā)生，往往是由于巖土體失去穩(wěn)定，發(fā)生破壞而導(dǎo)致。為了防止這些災(zāi)害發(fā)生，減少災(zāi)害造成的損失，很多科學(xué)家和工程師們對(duì)巖土體的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了大量研究，對(duì)巖土體的破壞規(guī)律的認(rèn)識(shí)也越來(lái)越深刻。
圖19 通過(guò)巖土力學(xué)試驗(yàn)，探究巖土變形、破壞規(guī)律，增加了人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)，并可以將研究成果利用于工程建設(shè)、災(zāi)害防治。（作者攝）
一方面，我們學(xué)會(huì)了如何阻止破壞。這可以應(yīng)用于工程建設(shè)和工業(yè)生產(chǎn)中，如隧道、地下洞室的開(kāi)挖，礦產(chǎn)的開(kāi)采，防護(hù)工程的建設(shè)等，減少了施工事故的產(chǎn)生，大大增加了工程建筑的安全性。
圖20 位于西藏318國(guó)道派墨公路上的老虎嘴隧道，于2021年5月16日貫通。
圖21 施工難度最大的川藏鐵路雅安-林芝段，全長(zhǎng)1011公里中，隧道長(zhǎng)度就有838公里。
另一方面，我們也了解了如何導(dǎo)致破壞。這可以應(yīng)用于礦產(chǎn)、能源的開(kāi)采中，使人類高效地進(jìn)行資源的開(kāi)發(fā)和利用。例如，隨著深度的增加，地下的巖石承受著上部巖石的重量，其所受到的壓力越來(lái)越大，因此其結(jié)構(gòu)也更加致密，更難以被破壞。若想要進(jìn)行礦產(chǎn)、能源的開(kāi)采，就不得不攻克如何“破壞”的難題。這一技術(shù)，在地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)、頁(yè)巖氣開(kāi)采中，具有廣泛的應(yīng)用前景。不論是地?zé)崮苓€是頁(yè)巖氣開(kāi)采，都需要在地下的巖體中制造裂縫，而制造裂縫，就需要掌握使巖石產(chǎn)生特定破壞的技術(shù)。
圖22 地下深度每增加1000米，溫度大約增加25℃，壓力增加，巖石溫度更高的同時(shí)也更加致密，制造裂隙就更加困難。（作者繪）
圖23 西藏羊八井地?zé)犭娬?，是我?guó)第一座試驗(yàn)性地?zé)犭娬尽?/span>
無(wú)論是崩塌、滑坡、泥石流，還是火山噴發(fā)、地震等，都是地球積蓄的能量釋放的過(guò)程，體現(xiàn)了地球的生命活力。一旦這些活動(dòng)消失，地球?qū)⑾萑胍黄兰牛祟愐矔?huì)失去美好的家園。我們無(wú)法阻止地質(zhì)活動(dòng)，但是，面對(duì)地質(zhì)災(zāi)害，如果我們處理得當(dāng)，不僅可以減少和避免損失，甚至可以對(duì)其進(jìn)行利用。只要我們能夠充分的掌握它的規(guī)律，就能化“災(zāi)害”于烏有，一起營(yíng)造一個(gè)充滿生機(jī)活力的地球。
注：未經(jīng)標(biāo)注的圖片，均來(lái)自于圖蟲(chóng)創(chuàng)意。
作者：孔佑興，李志清，馬鳳山，趙海軍，郭捷
單位：中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所
資助項(xiàng)目：第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究項(xiàng)目（No. 2019QZKK0904）資助
參考資料
[1]維基百科：Geohazard
[2]廖志杰. 青藏高原及周邊溫泉和地?zé)崮躘M ].北京. 高等教育出版社, 2019(5-11)
[3]維基百科：Alluvial fan
[4]袁博,李鐘山,柳群義,趙敏,孫立楠,張亞龍.我國(guó)青藏高原礦產(chǎn)地儲(chǔ)備戰(zhàn)略思考[J].資源與產(chǎn)業(yè),2015,17(05):30-34.DOI:10.13776/j.cnki.resourcesindustries.20150804.016.