2010年11月15日 星期一

崩壞作用與崩壞地形

  這邊要淺談中學地理課會上到的幾種主要地形作用中的「崩壞作用」,以及這些作用所形成的地形。地形百百種,為什麼要先挑崩壞地形呢?有幾個主要原因:第一,先前在雪美老師的計畫中,曾經執行過原住民國中生對於坡地災害(崩壞地形所造成的災害)識覺的研究,發現學生對於崩壞作用的定義其實是相當模糊的;第二,當我進入高中實習之後,我也負責上到了崩壞地形,但很明顯在後來的驗收中,學生們似乎學的不是很好;第三,近年來崩壞地形所造成的災害,見報率與被研究的機率高了許多,提升這方面的認知確實有一定的必要,以免隨著部分記者以訛傳訛。

  在一般狀況下,崩壞作用分為「崩塌」、「地滑」、「土石流」三種作用,而三民版的課本則在地滑中,將緩滑分出,稱作「潛移」,因此我們就暫且用這四種作用,來當作介紹的對象吧。

  要弄清楚這幾個地形作用,要先搞清楚崩壞作用受到那些地形要素的影響。在戴維斯的地形理論中,構造、營力與時間三大要素是必須被討論的,所以我們先一項一項來釐清。

  在構造上,崩塌一般而言發生在地質比較破碎的地點,例如斷層經過或者外營力侵蝕旺盛的位置;地滑則依其性質有所不同,坡面型地滑通常位於順向坡(尤其是坡腳被破壞處)的位置,而弧形地滑則通常發生在地質較為鬆軟處;土石流一般而言發生在岩屑較多的地方;潛移則好發於地面表層較鬆軟處。

  在營力上,崩塌、地滑是以重力作用為主,若遇到大雨的潤滑或地震等導致震動,其發生的界檻值會降低,相對發生的機率就會增加;土石流主要以流水營力為主,配合上重力使得土石與水的混合能夠從河道、溝谷中流動;潛移也是以重力作用為主,受到水的潤滑等不明顯。

  在時間上,崩塌、地滑都屬於快速發生,其中又以純重力作用所造成的崩塌速度最快,地滑居次,但也有快速如國道三號地滑一般的案例;土石流的速度差異大,其流速受到水量、坡度與谷床型態的影響,有慢到對生命安全無礙的,也有快如火車般可以直接沖進住家的;潛移是所有崩壞作用中速度最慢的,一般用肉眼無法觀察出來,多仰賴精密儀器,或者潛移發生處電線杆、墓碑的歪斜,或樹木基部的傾斜作為判斷指標。

  受到不同的地形要素影響,不同的崩壞作用也會產生不同的崩壞地形。

  崩塌通常是快速而近乎垂直的下落,崩落物堆積在坡腳或崖角處,常形成圓錐狀的「崩積錐」地形;坡面型地滑通常發生後,原地會出現岩層層面,地表平坦,弧形地滑則容易在發生位置上部出現小階梯狀的地形,下部則出現因重力擠壓而堆高的土丘;土石流在形態上,源頭的發生部經常為崩塌作用所產生的漏斗狀凹槽,接著順著溝谷流出,常造成河谷中有大量的「埋積物」,至平緩開闊的位置則類似沖積扇般,將沖積物展開而以扇狀平鋪於地表,稱作「土石扇」,土石扇與沖積扇的差別在於,沖積扇從扇頂到扇端顆粒明顯由大到小,而土石扇則是由小到大,但粒級分布並不顯著。

  以下用幾張照片,把上述的概念解釋一下:


崩塌地,受重力作用而直接崩落。



崩落物質到了可以堆積的位置後,產生圓錐狀的崩積錐地形。

  上面兩張照片,是崩塌作用以及所產生的崩塌地形。前一張圖是位於河川凹岸,河岸坡腳受到河水侵蝕而失去支撐,進而崩落;第二張圖則可能是因為豪大雨導致土石鬆動,進而落下堆積成崩積錐的地形。

  地滑速度快,大規模的地滑常造成地景的巨變。在台灣比較有名的例子,不外乎像是雲林草嶺地區因地震而滑落的事件,並且形成堰塞湖新草嶺潭,另一個有名的例子則是前陣子國道三號的地滑,造成了人員的傷亡;小林村的滅村事件,也可以算是個大規模的地滑。上述這兩種屬於坡面型的地滑,地滑發生的位置可以看到平滑的岩層層面。另一種地滑位於較鬆軟的地層(尤其可能發生在凸坡,也就是邊坡上部較緩,下部較陡處),例如苗栗的火炎山,該處岩層屬於頭嵙山層火炎山相,膠結程度較差,受到重力影響而在內部形成一個內凹的滑動面,在滑動區域上方可見到小階狀的景觀以及橫向裂隙,滑動區的下方則會有地表突起的現象。


新草嶺潭與造成堰塞壩的地滑。


弧形地滑。

  土石流事件與上面的山崩、地滑最大的差異是,水在土石流的角色不再只是配角(誘發因子或降低發生門檻的催化劑),而搖身一變成為發生的主角。土石流基本上是岩屑(包含土、石或泥)混合著大量的水,並且順著溝谷流動的現象;土石流流速與破壞力大致呈正比,而流速則受到該地坡度、土石與水的比例、溝谷寬度等因子所影響。在台灣,由於山高坡陡,降雨強度又大,因此土石流常常造成嚴重的生命財產損失。台灣較為有名的土石流好發區域,以陳有蘭溪流域最為出名,常常聽到信義鄉神木村或哪個村又要撤離,就是因為容易發生土石流的關係。

  土石流的地形較為特殊,可分為最上部的發生區、中間的搬運區以及最末端的堆積區三大部分;發生區通常是崩塌地或者地質較為破碎的區塊,形成一個內凹漏斗狀的小盆狀地,可以匯集大量雨水;搬運區則是上部發生區土石與水混合後,依重力作用往低處搬運的路徑,通常為溝谷,土石流發生後,常出現溝谷被強大側蝕力所加大的現象,並會在溝谷中留下大量土石,稱為埋積物,可能成為下次土石流的材料;堆積區則是溝谷開闊處或地形平坦處,流能降低,搬運力減弱,因而出現扇狀堆積,類似沖積扇而另名為土石扇,其顆粒排列較為混雜(重力作用強),不像典型沖積扇的扇頂顆粒大、扇端顆粒小,土石扇並不具有明顯的流水淘選作用。


土石流河道中可見的大量埋積物,大小混雜,拍攝地點為陳有蘭溪。


  土石流、地滑與山崩一般來說規模較大,塊體崩壞、移動明顯,容易被察覺。「潛移」則速度慢、規模較小。潛移的產生基本上是山坡表面的土壤或岩屑受到重力作用影響,而逐漸向下緩緩移動的作用,對地表的破壞不明顯,地形上常出現小規模的裂縫或階狀(或是波浪狀)地形,但一般而言,受到地表植被的影響,不易察覺。較容易判別的方法為依靠地表其他物體的狀態來輔助判斷,例如基部彎曲的樹幹、與坡面銅向傾斜的電線桿或倒掉的墓碑等,都是經常拿來判斷是否有潛移發生的現象。

鼻頭角海階上的草原,靠近看可發現波浪狀的微小地形特徵。


圖左的電線杆在大雨過後因地表潛移而傾倒(台北雙溪)。


潛移示意圖。

  不論山崩、地滑、土石流與潛移,都會造成坡面的破壞,倘若有人工建物在這類地區,更應該要小心做好監測措施,有關坡地災害的監測,就留待有關災害監測的文章再來細談吧。

4 則留言:

  1. 哈哈

    老師我找到你的網站了

    我是地理專題的林大鈞

    在準備口頭報告不小心找到你的網站

    做的真是精闢

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  2. 地理專題 林大鈞2010年12月27日 晚上8:24



    我還查到一種叫

    楔形地滑

    這是啥?

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  3. 楔形地滑與坡面地滑類似
    但坡面形地滑的成因通常是平行岩層順向坡所造成的
    所以坡面型地滑的順向坡是「連續岩層」

    在地球科學中
    假設地表在連續沉積之間,有發生侵蝕作用
    導致上下兩部的岩層位態(排列、傾斜方向等)不同
    上下兩部中間的接觸面我們稱為「不連續面」
    不連續面通常不是平整的,故稱楔形
    而不連續面也有可能形成順向坡
    若此類順向坡發生地滑,則稱楔形地滑

    通常因為不連續面摩擦力大於連續岩層層面
    岩層的透水性與不透水性的差異也不像一般順向坡明顯
    所以這類的順向坡需要更大的角度(安定角)才會滑動
    因此出現機率低,我們一般不討論

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