流沙是怎樣形成的有什么原因
流沙是怎樣形成的有什么原因
流沙是大自然所設(shè)計(jì)出的最巧妙機(jī)關(guān)，它可能藏在河濱海岸甚至鄰家后院，靜靜地等待人們靠近，讓人進(jìn)退兩難。關(guān)于流沙形成是不少朋友想知道的。下面是小編為大家整理的流沙形成的原因，希望會(huì)對(duì)大家有所幫助！
流沙的形成原因
據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)的地質(zhì)學(xué)家丹尼斯杜穆謝爾(Denise Dumouchelle)介紹，只要條件適宜，流沙可以出現(xiàn)在任何地方。
上漲的地下水減小了沙粒之間的摩擦力，使得沙子開始“流動(dòng)”，從而形成了流沙。
當(dāng)一片散沙帶的水分達(dá)到飽合時(shí)，普通沙子就會(huì)翻滾起來，從而形成流沙。如果被沙子捕獲的水分無法從中脫離，就會(huì)形成液化土，液化土無法再承受重量。有兩種方式可使沙子的翻滾程度增加，最終形成流沙。
流動(dòng)的地下水——水流向上流動(dòng)產(chǎn)生的力克服了重力，使得沙粒更易漂浮。
地面振動(dòng)產(chǎn)生的力可以增加淺層地下水的壓力，從而使沙子和淤泥沉積發(fā)生液化。液化的表面不再具有支撐能力，因此地面上的建筑物或其他物體會(huì)發(fā)生下沉或倒塌。
據(jù)新南威爾士地質(zhì)調(diào)查局的拉里巴倫(Larry Barron)博士介紹，振動(dòng)會(huì)增加流動(dòng)性，因此原來相當(dāng)堅(jiān)固的物質(zhì)會(huì)變得柔軟，并具有可流動(dòng)性。
振動(dòng)和水形成的障礙減小了沙粒之間的摩擦力，使得沙子變得像液體一樣。為了弄明白流沙，您先要了解液化過程。據(jù)猶他州地質(zhì)調(diào)查局介紹，土壤液化時(shí)，就變得和流沙一樣失去了支撐力，并且表現(xiàn)得像粘性液體而不是固體。在地震過程中，液化會(huì)造成建筑物大幅度沉入地下。
流沙的形成原理
流沙表面一旦受到干擾就會(huì)“ 液化 ”
荷蘭 阿姆斯特丹大學(xué)的柏恩在一次前往伊朗的度假旅行之中，遇見過一位當(dāng)?shù)啬裂蛉?。他指著流沙告訴柏恩，村里曾有駱駝陷下去后就立即消失。柏恩對(duì)此將信將疑，回國后就立即對(duì)此展開研究。他仔細(xì)觀看和分析了數(shù)十部描述到流沙噬人場(chǎng)景的電影，發(fā)現(xiàn)這些電影對(duì)流沙的描述根本就是錯(cuò)誤百出。后來，柏恩在實(shí)驗(yàn)室里將細(xì)沙、黏土和鹽水混合在一起，重建一個(gè)微型室內(nèi)流沙模型來進(jìn)行研究。
經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，柏恩領(lǐng)導(dǎo)的科研人員發(fā)現(xiàn)，要把沙子變得像太妃糖一樣黏需要好幾天時(shí)間，但要讓它失去黏性則很容易，只要在其表面施加適當(dāng)?shù)膲毫纯?。一旦流沙表面受到運(yùn)動(dòng)干擾，就會(huì)迅速“液化”，表層的沙子會(huì)變得很松軟，淺層的沙子也會(huì)很快往下跑。這種遷徙運(yùn)動(dòng)使得在流沙上面運(yùn)動(dòng)的物體下沉，然而，隨著下沉深度的增加，從上層經(jīng)遷徙運(yùn)動(dòng)掉到下方底層的沙子和黏土逐漸聚合，便會(huì)創(chuàng)造出厚實(shí)的沉積層，使沙子的黏性快速增加，阻止了物體進(jìn)一步下陷。
密度 小于流沙的物體會(huì)浮在流沙之上
研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物體陷入流沙后，下陷速度要視物體本身的密度而定。流沙的密度一般是2克/毫升，而人的密度是1克/毫升。在這樣的密度下，人類身體沉沒于流沙之中不會(huì)有滅頂之災(zāi)，往往會(huì)沉到腰部就停止了。研究者還發(fā)現(xiàn)，即便是一些密度比流沙大很多的物體，也能浮于流沙之上。在實(shí)驗(yàn)中，研究人員將一個(gè)密度為2.7克/毫升的鋁盆置于流沙的頂部，盡管其密度大于流沙，但由于受流沙浮力和沙面張力的影響，鋁盆仍能平靜地呆在流沙的表面。當(dāng)科學(xué)家開始輕輕晃動(dòng)這個(gè)鋁制容器時(shí)，情況發(fā)生了變化，容器稍稍下陷了一點(diǎn)，當(dāng)他們加大力度搖晃 時(shí)，這個(gè)容器慢慢沉入沙底。
將腳從流沙中拔出來需要抬起一輛汽車的力量。
研究認(rèn)為，陷入流沙的人一般都動(dòng)不了，密度增加以后的沙子粘在掉進(jìn)流沙里的人體下半部，對(duì)人體形成很大的壓力，讓人很難使出力來。即使大力士也很難一下子把受困者從流沙中拖出來。經(jīng)研究人員計(jì)算，如果以每秒鐘一厘米的速度拖出受困者的一只腳就需要約10萬牛頓的力，大約和舉起一部中型汽車的力量相等。所以除非有吊車幫忙，否則很難一下子把掉進(jìn)流沙的人拉出來。研究還指出，照這種力量的計(jì)算，如果生拉硬扯，那么在流沙“放手”前，人的身體就已經(jīng)被強(qiáng)大的力量扯斷。此舉所造成的危險(xiǎn)遠(yuǎn)高于讓他暫時(shí)停在流沙當(dāng)中。
取自撒哈拉大沙漠的流沙樣品是由沙子和鹽水混合構(gòu)成的半固體狀態(tài)，這些顆粒松散地堆積在一起。沙粒堆積起來，使其有了看似穩(wěn)定的表面，但即便是承受很小的壓力，流沙的整體框架便會(huì)立即塌陷。濃厚的“沙漿”堆積在底層，它能粘住所有的物體，使其動(dòng)彈不得;而流沙中的超細(xì)顆粒更是危險(xiǎn)——它使流沙具有使人致死的巨大夾緊力。
如果陷入流沙中，最明智的做法是不要在流沙中掙扎，而是耐心而輕微地來回倒腳，使“沙漿”松散開來，不要緊緊地粘住你。如果撒哈拉大沙漠確實(shí)有駱駝被流沙吞沒，波恩相信，肯定是駱駝拼命掙扎著要逃出來，結(jié)果是被流沙完全淹沒。
遇流沙的自救方式
其實(shí)絕大多數(shù)流沙和一般沙的區(qū)別不大，并沒有電影中描述的那么可怕，它原理上只是被滲入了水的沙子，由于沙粒間的摩擦力減小，形成了半液態(tài)、難以承重的沙水混合物。流沙通常發(fā)現(xiàn)于海岸附近，一般挺淺，很少有超過幾英尺深的。柏恩表示，流沙只有一種狀況會(huì)淹死人，那就是當(dāng)頭部先掉入沙中的時(shí)候，然而以這種方式掉入流沙的概率非常小。陷在流沙中的人僅感到胸部有些壓力，呼吸較困難，并不會(huì)有什么生命危險(xiǎn)。只有流沙附近上漲的潮水才是受困者最可怕的敵人。
不過，影片中對(duì)流沙的描述至少有一點(diǎn)是對(duì)的，那就是如果陷入流沙后，大力掙扎或是猛蹬雙腿只會(huì)讓人下陷得更快。人們誤以為通過搖動(dòng)能使身體周圍的沙子松動(dòng)，從而有利于肢體從流沙中拔出?？茖W(xué)家指出，其實(shí)不然，這種運(yùn)動(dòng)只能加速黏土的沉積，增強(qiáng)流沙的黏性，胡亂掙扎人只會(huì)越陷越深。
柏恩指出，逃脫流沙的方法還是有的，那就是受困者要輕柔地移動(dòng)兩腳，讓水和沙盡量滲入擠出來的真空區(qū)域，這樣就能緩解受困者身體所受的壓力，同時(shí)讓沙子慢慢變得松散。受困者還要努力讓四肢盡量分開，因?yàn)橹挥猩眢w接觸沙子的表面積越大，得到的浮力就會(huì)越大。只要受困者有足夠耐心、動(dòng)作足夠輕緩，就能慢慢地脫困。
在流體力學(xué)中，流沙被歸為膨脹性流體，也就是說剪力越大，流沙抵抗剪切運(yùn)動(dòng)的粘性也就越大。這是為什么要用吊車才能把人拉出來的原理，就是因?yàn)檎承栽龃?，流沙阻礙人向上運(yùn)動(dòng)的力也就增大了。也有質(zhì)疑者認(rèn)為，如果按照上述的定義，可以得出的推論是，當(dāng)人越動(dòng)的厲害的時(shí)候，粘滯阻力也就越大，那么下降的作用就減緩了，至多是覺得身上承受的壓力變大，不至于越沉越快， 并對(duì)此提出質(zhì)疑。
在遭遇到慢流沙時(shí)可能逃脫的方法：只要?jiǎng)幼餮杆伲较蚺袛鄿?zhǔn)確，就可以逃脫。在深入流沙陷阱，需要迅速躺下，盡快減輕身體負(fù)重，手腳平放沙上以增加浮力，若周圍無人則應(yīng)以慢滾方式或全身伏地緩慢爬行到堅(jiān)實(shí)位置。
猜你感興趣：
1.化石如何形成的
5.月牙泉形成的原因
6.沙丘形成的原因