青藏科考

第二次青藏高原综合科学考察研究——敢问路在何方?

文章来源 :
2020-06-05 19:05


类对于未知总是抱有无穷的兴趣:

就像小行星是否撞击过地球?

埃及金字塔是怎么建成的?

“黑洞”到底长什么样?

马航MH370到底去了哪里?

世界上先有鸡还是先有蛋

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青藏高原?

除了南极和北极,地球上还有一个神秘无比的第三极——青藏高原,那里晴空万里、阳光明媚、万物生长;那里狂风凛冽、暴雪纷飞、天寒地冻!对于每一个地球人来说,“青、藏、高、原”这个字眼满满都是神秘。

就在2020年5月27日,珠峰高程测量登山队圆满完成测量任务!

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               (图片来自人民网,2020)

沧海桑田,谓世事之多变。

被誉为世界屋脊的青藏高原,几亿年前也只是一片汪洋。

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青藏高原上的攀鲈化石(周浙昆,2017)

德国科学家魏格纳曾提出“大陆漂移学说”。

通俗来讲,就是地球表面并不像鸡蛋壳那样光滑,而像是拼接不太好的足球,每个块体之间总会被扯远或者被挤压接近。

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(图片来自360搜索)

约6500万年前,地球表面其中的印度板块与欧亚板块发生剧烈碰撞,青藏高原在碰撞中逐渐耸立起来,至今,仍在不断向上增长。

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(图片来自123RF)

青藏高原内部总体地势比较平坦,平均海拔约4500~5000m。高原周缘被大型山系环绕,主要由三大造山系和两大陆块组成,高原内部分布着著名的巴颜喀拉山、可可西里山、唐古拉山等山脉。

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(图片来自潘桂堂,2009)

第二次青藏科考

“一条条巨龙  翻山越岭

为雪域高原  送来安康

那是一条  神奇的天路

        带我们走进  人间天堂……”

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青藏铁路线上,一条巨龙正由拉萨向西宁驶进,途径冰雪覆盖的昆仑山

21世纪初,一首“天路”火遍全国,青藏铁路、青藏公路逐渐进入人们的视野。其中,青藏铁路格尔木至拉萨段由于环境恶劣,高寒缺氧、冻土分布广,自2001年开始动工,2006年才正式开通。

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(图片来自中国铁路杂志,1974)

其实,自1974年党中央下达加速青藏铁路建设指示后,就有越来越多的学者前往雪域高原展开研究。

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1976年,科研人员和铁道兵在高原多年冻土铁路区进行施工试验(图片来自澎湃新闻网,2018)

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时任第一次青藏科考副队长的刘东生先生,多次登上青藏高原(生平活动图版,2009)

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青藏科考之路就像是西天取经路,无比艰辛,自上世纪始就有无数仁人志士去贡献一己之力。然而,最早的“科考者”被发现生活于盛唐!

文成公主入藏对于汉藏两族友谊的巩固起到了关键作用,促进了汉藏经济、文化交流,具有深远历史影响。

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(图片来自孔夫子旧书网)

2019年9月初,来自北土城西路的中科院地质与地球物理研究所第二次青藏科考“重大工程扰动灾害及风险评估”团队踏上了“取经”之路。沿着天路自拉萨去往格尔木,去探究天路的真实面貌,这一路究竟会遇到怎样的艰难险阻,又会遇到怎样的壮美奇观?

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(图片来自360地图)

路在脚下

“取经”路途中怎少得了酸甜苦辣!

九月初的西藏像是一盒巧克力,永远不知道下一块是什么口味。不过不用担心,每一块都神秘无比,令人回味无穷。

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山腰的雾水,山脚的花;白云缱绻,群山耸立

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路边的格桑;唐古拉山的彩虹

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山坡捡到羊角;身穿藏服的藏民伯伯想研究一下测距仪

哦对了,差点忘了展示我们的出野外利器。除了藏民伯伯拿的激光测距仪,我们还有地质锤、罗盘、记录簿、无人机、相机、车……

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还有我们科考队员!

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沿着国道109前行,宛若一年四季的风光都会依次迅速呈现在车窗外,令人眼花缭乱、恋恋不舍的不仅仅是高原的牛羊牧草、雨雪风霜,还有那一个个或感人肺腑,或令人神往的奇异故事!

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有一名英雄,叫索南达杰,他用生命去拯救藏羚羊

昆仑神话,被公认为中国文化的总源头,西王母是昆仑神话的主要人物形象。西王母瑶池在传说中是王母所居行宫,位于国道G109路西侧,距离格尔木市区约250公里。

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西王母瑶池(图片来自百度)

拦路虎”

青藏铁路与青藏公路在拉萨至格尔木段相伴相生,像两条巨龙蜿蜒北上。由于青藏高原强烈的内外动力,在这一千多公里的路途中,出现了各类“拦路虎”:崩塌、滑坡、泥石流、构造断裂等等,它们张牙舞爪,凶相毕露。

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G109青藏公路示意图(图片来自网页搜索)

崩塌

简单来讲,崩塌就是一个边坡表层岩土体“离家出走”的故事。“天路”之行,我们遇到了好多这样的故事。

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(图片来自腾讯网)

崩塌灾害属于不稳定斜坡灾害中的一类,在人类修路切坡或河流切割的“辅助”下,基岩裸露,坡度变陡,岩体卸荷区由于应力重分布导致裂隙发育,再加上强降雨、重型车辆振动或地震等的影响,或大或小的岩块崩落下来,时常威胁过路车辆。

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崩塌块石大小不等

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左图为拉萨古荣村崩塌,右图为雁石坪崩塌坡脚块石堆积状况

古语曰“魔高一尺,道高一丈。”;

今人曰“只要智商不滑坡,办法总比困难多!”

对于崩塌落石阻碍行车,威胁过路行人安全一事,可不能置之不理。目前最流行的是SNS(Safety Netting System)柔性防护系统。

正所谓“以柔克刚,以静制动”:它是一种以钢丝绳网为主要构成的柔性防护系统,主要采用主动覆盖和被动拦截两大基本形式来实现崩塌落石、坡面风化剥落、泥石流等地质灾害的防护。

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拉萨兰西村崩塌防护设施

滑坡

滑坡是斜坡岩土体因种种影响因素,沿着坡体内部贯通的剪切破坏面发生滑移的地质现象。我国滑坡灾害极为频繁,其中大型和巨型滑坡占有突出重要的地位,尤其是西部地区,大型滑坡更是具有规模大、机制复杂、危害大等特点。

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滑坡简单示意图(图片来自公众号康巴V江达)

学者黄瑞秋研究后得出约80%的大型滑坡发生在环青藏高原东侧的大陆地形第一个坡降带范围内。这与该区域特殊的地貌环境密切相关。强震、极端气候条件和全球气候变化也是重要诱发因素。

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母托格村滑坡位于青藏铁路K3678里程段,为土质坡。滑坡后壁裸露无植被分布。在坡体上有一延伸较长的张拉裂缝,滑坡后壁有锯齿状裂缝分布,据资料显示此地断裂构造发育。

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滑坡后壁碎石分布

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左图为坡面拉张裂缝,右图为坡顶锯齿状裂缝

泥石流

泥石流,顾名思义就是具有石块和泥沙的二相流体;

它具有突发性,流速快,流量大的特点,因此具有强大致灾力。据不完全资料统计,国内查明的泥石流沟有1万多条,其中大多数分布在西藏、四川、云南和甘肃等地区。青藏铁路、青藏公路两侧群山耸立,泥石流也时常搞一下突击。

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拉萨当雄工贡村沟谷型泥石流,位于109国道K3813-K3814里程段(图片来源于GoogleEarth)

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工贡村泥石流冲毁土石拦挡坝,泥浆冲到路面

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那曲母托格村沟谷型水石流,水源来源于暴雨冲刷和冰川融水,设有水石流排导槽。

构造断裂

哪里有压迫,哪里就有反抗!

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(图片来自腾讯网)

青藏高原长期处在南北向巨大挤压应力作用下,内部应力场极其复杂,许多“起义者”宁为玉碎,不为瓦全:高原内部产生了大量规模不一的走滑断层、正逆断层等,也产生了频发的地震灾害;甚至控制了水的状态——温泉。

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昆仑圣泉又称纳赤台清泉,圣泉是由海拔4千米以上的冰雪融水补给,经长时间地下径流,至昆仑河北岸受东西向压扭断性断层阻隔,上升而形成,地下水循环周期长,水质清澈,泉口虽在海拔3540米之地,却四季不冻,泉水量大而稳定,且含有对人体有益的微量元素锶。

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昆仑圣泉

科考途中,我们发现许多活动断裂穿过青藏铁路:它们或使铁路路堤和挡墙、公路路基形成裂缝,威胁道路安全;或形成地震 。

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紧箍咒

行驶在青藏公路冻土路段,上下颠簸的感觉就像是听到了令人头昏脑胀的紧箍咒,令人欲罢不能,叫苦连连。

青藏铁路经过的多年连续冻土区550公里。多年冻土区在安多-格尔木段均有分布,主要表现形式为沉陷、波浪、纵向裂缝等。

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五道梁冻害路段

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安多县冻融路段,路面起伏不平,部分区段设有通风管。

真经

    经历了千难万险,我们终于取得真经,并将工程扰动灾害考察结果详细记录到科考报告里。在全球气候变暖的大背景下,我们还应谨记:

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参考文献

[1]周浙昆.阅读大地的“天书”——青藏高原化石采集考察杂感[J].民主与科学,2017(05):37-39.

[2]潘桂棠,肖庆辉,陆松年,邓晋福,冯益民,张克信,张智勇,王方国,邢光福,郝国杰,冯艳芳.中国大地构造单元划分[J].中国地质,2009,36(01):1-16+255+17-28.

[3]交通部科技委召开青藏铁路研究工作座谈会[J].国内铁道动态,1974(07):8.

[4]生平活动图版[C].纪念刘东生院士:中国岩石力学与工程学会,2009:5-36.

[5]第二次青藏高原科学考察报告(2019)



供稿:第二次青藏科考任务九专题4-重大工程扰动灾害及风险

作者:刘佳,郭捷,李志清,马凤山,赵海军

单位:中国科学院地质与地球物理研究所