当一座山突然进入河流|冰川|岩石|河流|泥沙|灾害

No.0377

Science Partner

Bring you to the side of

尼泊尔努瓦科特县洪灾现场

导读

8月26日上午，喜马拉雅深处传来一次强烈震动。仪器记录到的能量信号，相当于约5.2级地震。一场灾害随即发生。

地震一度被认为是最初的肇因。

随后经多方确认，首先运动的不是地壳，而是山体。尼泊尔朗塘国家公园附近，一个涉及冰川的高海拔坡体突然失稳，巨量岩石和冰向谷底坠落。随后冰岩崩塌形成的碎屑流沿伦德河—特里舒利河水系向下传播，影响范围接近100公里。如果不好理解，你可以把它想成一枚不断“长胖”的“雪球”，但里面不是雪，而是岩石＋冰＋水＋泥沙。

国际山地综合发展中心（ICIMOD）认定源区定位在尼泊尔境内朗塘国家公园，并确认引发洪水的冰岩雪崩起于尼泊尔一侧的。地貌学把这个过程称为 entrainment，即“沿程裹挟”。

这一科学定义，非常很重要。

因为它意味着，8月26日发生的并不是通常意义上的“一场大雨引起了一次泥石流”。真正的起点在异国的更高处：一个由岩石、冰川、冻融作用和重力共同维持的高山系统跨过了稳定阈值。随后，山开始进入河流。

注意，这句话不是比喻。

走，跟伙伴君来！

今日主笔｜恒意

当一座山突然进入河流

/ 01 / 山怎样变成洪水

崩落的冰岩体撞入沟谷之后，灾害的性质已经开始变化。

最初可能是岩崩、冰崩或者两者混合形成的冰岩雪崩，然而进入狭窄谷地以后，运动物质开始混入水、泥沙和河床沉积物，逐渐转化为高浓度碎屑流。高速运动的物质继续冲刷河床、切削岸坡，把原来静止在沿途的巨石、泥沙和水不断卷进来，最终形成能够长距离传播的洪峰。

地貌学把其中一个关键过程称作entrainment，即沿程裹挟。它意味着灾害并不是在山顶或者山脚一次性“生产完成”的。它会在运动中继续增长。美国地质调查局（USGS）确认，碎屑流和洪水最终传播了约100公里。Nature随后把这类过程概括为multi-hazard risk cascade，多灾种风险级联：一种危险触发另一种危险，后一环节又改变下一环节的初始条件。

因此，“泥石流”三个字并不能完整描述8月26日。更接近真实过程的，是一串箭头应该是：

高山坡体失稳——冰岩崩塌——河谷碎屑流——沿程裹挟——突发洪水。

此次灾害里，箭头环节里每一个名词背后的地质学过程，都很重要。但因为灾后最先映入人们眼帘的，总是河谷中被毁掉的东西，于是各种想象和传说纷至沓来。但从严谨的灾害科学角度，首先要寻找的应该是能量最初从哪里释放。

所以，灾害在哪里造成损失，与灾害为什么发生，是两个问题。

/ 02 / 十一年前，尼泊尔这片山谷已经上演过一次

朗塘并不是第一次以大自然演变的“实际行动”来告诫人们此类事件的发生。

2015年4月25日，尼泊尔发生7.8级廓尔喀地震。强烈震动触发朗塘谷上方大规模冰岩雪崩，冰、雪和岩石从6000米以上高处倾泻而下，掩埋朗塘村，超过350人死亡或失踪。NASA卫星照片后来留下了一幅近乎残酷的对比：地震前，村庄清晰地分布在河谷；地震后，它几乎消失在一片浅色的雪、冰和岩屑下面。

十一年后，灾难以另一种方式重返这片土地，唯一的不同是，一个来自地下，一个源自山间。我们常用“山崩地裂”来形容大自然的无情，在这两场灾害里，最初释放巨大能量的过程，都发生在人类活动之外的自然系统内部。

2015年，我们清楚地看见地震怎样改变一座山。2026年，人们又看到一座山怎样突然进入河流。两次事件共同提醒我们一个很容易忘记的事实：喜马拉雅不是一幅静止的风景画，它是一台仍然工作的地球机器。

/ 03 / 和人类活动有关吗？一亿年前，会飞的翼龙为什么也没能逃掉

如果把时间再向前拨一亿多年，新疆哈密留下过另一种“瞬间”。

2014年，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所汪筱林团队在吐哈盆地发现了世界罕见的天山哈密翼龙（Hamipterus tianshanensis）繁殖地，发掘了大量雌雄翼龙个体和三维保存的翼龙蛋。2017年，汪筱林等在《Science》进一步报告数百枚三维保存的翼龙蛋，其中至少16枚保存着胚胎。这些蛋和骨骼并非均匀散落在普通湖相沉积里，而是高度集中于多个高能事件层中。至少四个含蛋和胚胎的层位表明，这里发生的并非一次偶然集体死亡，而是一个翼龙繁殖地曾经反复遭遇强烈灾害。

风暴袭击湖岸，洪水冲过繁殖地。翼龙蛋不会飞，幼体逃生能力有限，死亡个体及部分成年翼龙的尸体与泥沙、植物和碎屑被水流搬运，在低能环境中迅速沉积并掩埋。对于生命，这是一场灾难。但对于古生物学，会发问：翼龙会飞，怎么会发生这种迅速的掩埋？正常情况下，一具翼龙尸体暴露在地表，会腐烂、解体，被食腐动物破坏，柔软的蛋更难完整保存。这一定是一场强烈事件，几乎瞬间把死亡、搬运和掩埋压缩在同一个时间，才会有这种灾难变成了一层岩石的情况。

沉积学把这种由短时高能事件形成的沉积记录称为 event deposit——事件沉积。这也是哈密翼龙带给我们理解今天尼泊尔灾害的一条线索：当自然释放出远超日常尺度的能量时，能不能飞、跑得多快，有时已经不是决定命运的关键。真正令人敬畏的，是灾害发生得如此突然、迅猛，往往不给生命留下足够的反应时间。

所谓“插翅难飞”，在这里已经不是一个成语了。

/ 04 / 地球有两只钟

人类很容易习惯渐次的时钟。山一年风化一点，河流每天搬运一点泥沙，冰川每年退缩若干米，坡体一年移动几毫米。这是“背景时间”。而地质记录里还有另一只钟。

一次地震，一场风暴，一次冰岩崩塌，可以在几分钟、几小时内调动海量物质，把原本彼此分开的岩石、冰、水和泥沙突然连接起来。这是“事件时间”。

哈密翼龙之所以能够保存下来，是因为一个缓慢运转的沉积系统突然切换到了事件时间。尼泊尔8月26日发生的事情也类似。原本互不相干的东西突然建立了联系：山坡上的岩体与冰川连接；冰川与沟谷连接；沟谷与河流连接；河流又与几十上百公里之外的沉积物连接。

灾害因此真正获得了规模。

这种“连接性”是现代地貌学理解极端事件越来越重要的概念。一个坡体发生位移，本身未必形成大灾难；但当物质能够顺利进入沟谷，再从沟谷进入主河道，原本局部的事件便可能沿整个地貌网络迅速传播。所以研究一场灾害，与古生物学家研究一层翼龙化石，其实遵守着同一种方法。

不能只问：“这里有什么？”还必须问：“这些东西为什么会同时出现在这里？谁先来，谁后来？物质是从哪里搬来的？”一亿多年以后，人们不会因为在某一层岩石里发现翼龙，就认为翼龙制造了那场风暴。

今天也一样。结果层不能自动解释原因层。损失最大的地方，未必就是危险最初产生的地方。被冲毁、被掩埋的对象，是灾害记录的一部分，却不能因此倒过来成为灾害起源的证据。这是地质学非常朴素的一条规矩：先恢复事件顺序，再讨论因果。

/ 05 / 科学看见得更多，就更应明白自己还欠缺什么

与一亿年前相比，人类现在确实多了一种能力。

我们可以在灾难发生以前，看见山正在移动。Nature 9月2日报道，美国弗吉尼亚理工大学地球物理学家 Manoochehr Shirzaei 利用欧洲空间局“哨兵1号”雷达卫星数据发现，后来发生崩塌的冰川—岩体，在灾害发生前已经存在缓慢移动，临近事件时还出现了值得关注的加速迹象。最后一幅可用雷达图像拍摄于8月18日。

早于灾难七天。

这是科学令人振奋的地方。也是同时是科学必须保持克制的地方。看见山在动，并不等于知道山什么时候会塌。很多冰川和岩坡常年都在发生毫米、厘米级形变，但不都会在下一周突然崩溃。越是我们掌握了一些科学观测，越不应该产生另一种幻觉：仿佛只要卫星足够多、模型足够强，人类终有一天可以把山川河流完全变成一套可计算、可控制的系统。

地球从来不是这样运行的。岩石内部有多少裂隙？冰体怎样运动？地下水如何变化？温度和冻融怎样改变摩擦条件......哪一个细小扰动最终让坡体越过临界点——这些问题，人类远没有全部回答。

所以作为人类，无论是谁有强大的科技也不能傲慢的向自然宣布“我已经掌握了你”，向同类说三道四定性拍板。科学进步的意义在于，它让我们比昨天少一点无知，也少一点自负。因为，山从来没有答应我们，它会按照我们的理解去移动。

在此，衷心感谢汪筱林院士的鼎力支持，咱们下期再会～