流沙是大自然所设计出的最巧妙机关,它可能藏在河滨海岸甚至邻家后院,静静地等待人们靠近,让人进退两难。在公元1692年时,牙买加的罗伊尔港口就曾发生过因地震导致土壤液化而形成流沙,最后造成三分之一的城市消失、两千人丧生的惨剧。看似平静的英国北部海、美丽而危险的阿拉斯加峡湾等地也曾发生过流沙陷人的故事。一旦流沙表面受到运动干扰,就会迅速“液化”,表层的沙子会变得松松软软,浅层的沙子也会很快往下跑。这种迁徙运动使得在流沙上面运动的物体下沉,然而,随着下沉深度的增加,从上层经迁徙运动掉到下方底层的沙子和黏土逐渐聚合,便会创造出厚实的沉积层,使沙子的黏性快速增加,阻止了物体进一步下陷。
密度小于流沙的物体会浮在流沙之上。
研究还发现,当物体陷入流沙后,下陷速度要视物体本身的密度而定。流沙的密度一般是2克/毫升,而人的密度是1克/毫升。在这样的密度下,人类身体沉没于流沙之中不会有灭顶之灾,往往会沉到腰部就停止了。
一个人陷入流沙后,把腿拔出来所需要的力量,竟相当于吊起一辆轿车的力量。最明智的做法是不要在流沙中挣扎,而是耐心而轻微地来回倒脚,使“沙浆”松散开来,不要紧紧地粘住你。
这是因为流沙与沙漠中的地下水有密切的关系。
据美国地质调查局(USGS)的地质学家丹尼斯·杜穆谢尔(Denise Dumouchelle)介绍,只要条件适宜,流沙可以出现在任何地方。
上涨的地下水减小了沙粒之间的摩擦力,使得沙子开始“流动”,从而形成了流沙。
当一片散沙带的水分达到饱合时,普通沙子就会翻滚起来,从而形成流沙。如果被沙子捕获的水分无法从中脱离,就会形成液化土,液化土无法再承受重量。有两种方式可使沙子的翻滚程度增加,最终形成流沙。
流动的地下水——水流向上流动产生的力克服了重力,使得沙粒更易漂浮。
地面振动产生的力可以增加浅层地下水的压力,从而使沙子和淤泥沉积发生液化。液化的表面不再具有支撑能力,因此地面上的建筑物或其他物体会发生下沉或倒塌。
据新南威尔士地质调查局的拉里·巴伦(Larry Barron)博士介绍,振动会增加流动性,因此原来相当坚固的物质会变得柔软,并具有可流动性。
振动和水形成的障碍减小了沙粒之间的摩擦力,使得沙子变得像液体一样。为了弄明白流沙,您先要了解液化过程。据犹他州地质调查局介绍,土壤液化时,就变得和流沙一样失去了支撑力,并且表现得像粘性液体而不是固体。在地震过程中,液化会造成建筑物大幅度沉入地下。