藏在地下的“凶器”！砂土也能这么危险？

地球内部发生剧烈变动（如断层突然滑动或火山活动）后，地表会随之出现强烈震动，这就是地震现象。地震会引发诸多次生灾害，如爆炸、火灾、海啸、洪水、泥石流、传染病等，对人类社会的破坏和影响极大，而砂土液化也是其中之一。

被淤泥淹没的金田村和草滩村救援现场

被摇成“液体”的砂土

埋藏较浅的饱水松散砂土（包括不同粒径的砾石和更细的泥土）遭受强烈振动（如爆破、地震、机械爆破等）时，颗粒间的位置迅速调整，失去粒间的接触压力和摩擦力，有被振密的趋势。颗粒间的孔隙水压力急剧升高，快速聚集、挤出，砂粒们不再互相接触，而是随着水流不断翻滚，固态砂土变成了液态混合物，这个过程叫作“液化”或“流体化”。

液化后的混合物会向压力低的一方运动，若地下有合适的通道或洞穴，混合物会涌向这些地方。当它们沿一定的通道涌出地表，呈现喷砂冒水的状态时，人们会形象地将其称为“砂涌”。有时，它们还会在地表形成火山锥一样的形态，被称作砂火山。

虽然砂土液化的成因多样，但地震造成的砂土液化范围最大、后果最严重，它们在流动过程中会破坏沿途的地貌景观和人类建筑，严重的还会造成人畜伤亡。

因其形态和泥石流十分相似，所以经常难以分清。二者最大的区别在于水的来源：泥石流中的水来自暴雨、冰川融水、堤坝垮塌等地表水；砂土液化的水则来自地下砂土层中固有的孔隙水。其次，泥石流多发于山洪沟或周边的斜坡，较易根据发生区域进行判定，而砂土液化的判定则更加复杂。

如山洪般倾泻的“野兽”

以2023年12月18日甘肃省临夏州积石山县的6.2级地震为例。根据应急管理部大数据中心的无人机遥感影像，距震中约20千米的青海省民和县草滩村与金田村被大量淤泥覆盖，淤泥有约3米厚，面积达1.2万平方米以上，而这就是砂土液化的恶果。

成分复杂的沉积物

这些淤泥并非直接来自草滩村和金田村的被淹没区，而是来自距两村北侧3000～4000米的高台。这里的沉积物成分复杂，既有黄河故道或古洪水期堆积的泥砂，也有风成（风对地面物质进行吹蚀、搬运和堆积作用形成）的黄土，但最主要的成分式来自周围山体风化后的泥沙砾石，被地表流水携带而来。这处盆地在几十万年间不断堆积，形成自外围向中心明显变低的缓坡状地貌。

饱水的砂土层

盆地外围北侧的山体主要由渐新统（距今约3300万～2300万年）的紫红色砾岩、粗砂岩和砂岩构成。这些岩石风化后堆积于盆地，形成的砂土和砂砾层内部存在大量孔隙。周围山体、盆地表面的降水和地表的灌溉水都渗入了地下，长期聚集在砂土层中。

地震发生时，地下饱水的砂土层瞬间液化，其上部的松散沉积物随之塌陷，与液化的砂土混合在一起，汹涌着汇向下方的村庄。因其侵害过程与泥石流有些相似，所以有人将其称作“地震-泥流”，但本质上，它是因砂土液化引发的滑坡现象。

砂土液化是地震常见的次生灾害，科研人员在大量的观察和实验后发现，一般大于里氏5级的地震就可以造成震中附近饱水砂土的液化。

科技不断发展，新技术和新设备不断出现，正在帮助地质工作者更好地检测易出现砂土液化现象的区域。

责任编辑｜赵青云

运营编辑｜赵青云

质量审核 | 王维嘉 李雅欣

图文来源 | 《知识就是力量》杂志《砂土液化 藏在地下的“凶器”》，撰文/苏德辰 ，原文有删改，原创作品转载请注明来源。

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