（第一节）崩塌堆积背景
在重力作用下，运动形式以垂直坠落为主，在地貌上以倒石堆、岩屑锥、岩屑裙、崩积锥（崩塌舌）以及（地下）陷落柱等堆积形式为主。
在崩塌的最后阶段就已显示了两种堆积亚相，即先出现的几乎是悬空落下的巨石，形成中心相。而后落下的较小碎屑已有中心相“垫底”而出现坡积特点的边缘相。
在自然界中，由于块体的形状、块体间的相互作用、外部因素的不同组合等使崩塌机制十分复杂，所表现的地貌过程也是多种多样。它与第六章所讨论的滑坡虽有相似的发生环境，但堆积上的差异还是明显的。
据杜榕桓（1993），发生崩塌的环境因素可分为内部因素（岩性、坡体结构、陡坡地形）和外部因素（地震、气温、地下水、人为活动）两大类。
（1）地震作用：强震时冲击波。
（2）岩性：相对崩塌而言地层岩性有三类：（1）脆性地层：此类地层易构成高陡的斜坡；（2）软性地层：包括节理裂隙极为发育的岩石裂隙土和黄土等；（3）软硬相间地层：
如砂页岩互层等。
（3）坡体结构：坡体内发育利于崩塌的软弱结构面。诸如：（1）向外陡倾的结构面；（2）断层破碎带、侵入岩体接触带；（3）变质岩的片理、劈理等。
（4）陡峻地形：相对高度大于30m，坡度陡于50°，坡面不平整。
（5）气候：暴雨或气温变化，昼夜温差大、季节性温差亦大，均会加速风化过程。
（6）地下水活动：地下水汇聚而引起的坡体变化。
（7）地表水作用：除渗入坡体转化为地下水外，主要表现在冲刷坡脚，使坡脚悬空。
（8）人为作用：在山区进行工程建设不顾及地形，任意开挖爆破，常使山坡平衡遭到破坏而发生崩塌；另外，任意砍伐森林和在陡坡上垦荒，生活用水下渗也常引起崩塌。
通过崩塌与滑坡及崩滑（也有称高速滑坡）之地质、地貌条件及速度对比，有利于掌握它们的相同和相异之处。
根据崩塌堆积特征及其复杂的形成环境，可以把崩塌形成的倒石堆、岩屑堆以及灰岩区地下的陷落柱等统一划分为两大类型：（1）倒石堆（岩屑堆），包括倒石堆、岩屑堆（碎屑堆）（限指气下环境）（照片85）和水下倒石堆、岩屑堆（碎屑堆）（环大陆架展布）；（2）陷落柱，包括封闭式陷落柱（顶部未达地面，较多见于基岩内，最多的是灰岩）、开放式陷落柱（顶部已达地面，松散层较多，基岩也常见）（照片86）、混合式（封闭+开放）陷落柱——天坑塌陷堆积与洞穴堆积。
此处洞穴堆积与天坑塌陷堆积并无本质区别，只是从已知情况看前者较多混入人工堆积—文化层，而后者尚未见有此类报道。
（第二节）倒石堆、岩屑堆
一、宏观地貌与堆积特征
据描述（Nichols，2009），崩塌的物体在坡度较平缓的坡麓地带堆积成半锥形体，称倒石堆、岩屑堆（taluscone、debriscone）。它的规模大小不等，一般不超过几百平方米，有时面积也能达到10万m2多。倒石堆的平面形状大多呈半圆形或三角形，有时好几个倒石堆连接在一起呈带状，形成倒石堆裙或裾。倒石堆的纵剖面坡度除与岩屑本身的休止角有关外，与岩块大小及下部基坡的坡度大小也有很大关系。岩块大，则坡度大，超过自然静止角（30°左右）；而基坡缓，倒石堆的坡度也缓。随着基坡上的岩屑崩塌，基坡不断后退，但原来陡峭的基坡坡度仍在变缓，倒石堆不断增长，其顶点逐渐向上移动，被倒石堆埋藏的下部不再被破坏。如上部基坡仍不断崩塌，则坡度进一步变缓，按此方式发展，基坡坡度从下往上就逐渐变小，呈一上凸形的剖面线（图84）。
图84基坡后退与倒石堆发育示意图（杨景春等，2005）崩塌的物质结构。据杨景春等（2005）研究，组成倒石堆的物质多为大小不一、棱角明显的碎石。碎石的机械组成与基坡岩性有关，如基坡的岩石为砂岩时，倒石堆的物质大多是各种大小不同的岩块，黏土含量很少；如基坡的岩石为页岩时，倒石堆的物质则是片状岩屑，大块岩块很少；花岗岩地区由于沿节理风化，大岩块向下崩塌，倒石堆的物质多为大的岩块，岩块之间常充填着由花岗岩风化而成的砂粒；石灰岩地区的倒石堆发育较少，如果有少量倒石堆则物质组成多是一些较小的碎石，其中夹杂着较多黏土。
倒石堆碎屑颗粒大小混杂，没有明显的层序。总的来说，一般较大的块岩可以滚落到倒石堆的边缘部位才停积下来，或抛掷到较远处形成抛掷微相（图85），而一些较小的碎屑多堆积在倒石堆的顶部。当倒石堆进一步发展时，山坡坡度也就愈益变得平缓，崩塌作用也逐渐减弱，崩塌的碎屑也变小。所以倒石堆发育的后期，其表面堆积的则是比较细的岩屑。从垂直剖面上看，较粗大的岩屑分布在倒石堆的下部成为中心微相，向上逐渐变细（图85），成为边缘微相。长白山的实例很有代表性。
倒石堆裙或裾及其内部结构（据E.B.桑采尔，转引自杨景春等，2005）在山区，经常发生的崩塌使村庄、道路和渠道常受破坏，如组成倒石堆的岩屑是大块碎石，而且山坡很陡，说明崩塌盛行，倒石堆正在发育。修筑道路或渠道时，需将山坡上的风化岩屑清除或固定。如果倒石堆表面大多为细小岩屑，并有植物生长，甚至发育了土壤，而且山坡也较平缓（小于30°），说明倒石堆已不再发育，山坡停止崩塌，对道路和渠道已无危害（杨景春等，2005）。
沉积学界早已对多种环境下的崩塌堆积和倒石堆展开研究。根据邓巴（1974）的描述，陡崖崩塌形成的倒石堆角砾岩可以形成在气下，也可以形成在水下。针对北美的气候特点，他特别提出，倒石堆堆积体可以在冻土的冻融作用下，产生顺坡蠕动，把巨大砾石带到几千米外的盆地边缘。如果被携带的石块呈扁平状，可以形成扁平石顺坡的产状，似为粗糙层理。有时，巨大的扁平石块在顺坡蠕动中可形成扁平面向上倾斜的叠瓦构造（图224）。
水下（液相）倒石堆形成在海面以下的海岸悬崖下，实例之一出现在美国明尼苏达州。倒石堆由杏仁状玄武岩岩块组成，近悬崖处粗大，渐远渐小，悬浮在粉砂质页岩中（图86）。悬崖底部玄武岩块的基质胶结物中，发现有寒武纪腹足化石，表明此倒石堆是在晚寒武世时海水冲击下形成的，又由于现代的侵蚀而暴露出来。
此种开放系统的崩塌，在地面上可造成不同形态，当然也会有不同的堆积特征。
其一种形态是较大块体产生倾倒、崩塌并分散崩落，是快速块体运动的一种形式。它们在陡崖前可形成倒石堆（锥）、岩屑堆或彼此连接形成坡积裙等。碎屑坡（colluvialfan，screeslopeortaluscone）在世界山地广泛分布，虽然它们形成时是以重力为主，但成型后则受坡面流水（sheetwash）、泥石流（debrisflow）冲刷以及风的吹蚀，而在寒冷地区还有冻结和融化过程的影响。这些都不可避免地表现在堆积物的结构和构造上，但总的特征是表现了有三种亚相。
但若在以块状风化为主的花岗岩地段，却很难见到其他岩性（如砂、页岩）地区常见的边缘亚相，而抛掷亚相则更为发育（图88；照片87）。仅就花岗岩类岩石而言，节理密集而结构稍破碎的花岗闪长岩更易形成规模较大的倒石堆，而结构完整，节理较稀的闪长岩则只形成规模很小的倒石堆。可见，崩塌堆积的形态和规模与岩石性质、结构有很密切的关系。
花岗闪长岩因系大型交叉节理，岩石风化速度较慢，坡下倒石堆并不发育。而闪长岩因多小型密集交叉节理，风化剥蚀速度快，故坡下倒石堆规模比前者大许多。
同样在水下环境的水下倒石堆也可以形成在大陆架斜坡或陡崖以及向海的生物礁周围。
二、倒石堆的发育
将通过对全球不同气下环境的三个地区的倒石堆、岩屑堆（温带中山——长白山，温带高山——天山和寒带高山——挪威山地）分别具体描述，以示此类研究在崩塌堆积研究中的重要性和代表性。上述三处所获定量资料，部分可以对比，部分可以互补。
（一）实例一：长白山的倒石堆、岩屑锥
1.倒石堆的发育类型及堆积特征
据宋长青等（1992），通过对长白山二道白河岳桦宾馆后倒石堆的多年定位观察，根据倒石堆的稳定性、后壁坡度、植被生长状况以及沉积特征等，将倒石堆分为三种类型，即发育型、成熟型和稳定型，并有不同的堆积结构特征。
倒石堆发育的初期阶段（发育型），其后壁陡立。砾石在重力作用下直接崩解脱落。在崩落过程中经过一定的重力分选作用，造成倒石堆下部砾径明显大于上部。砾石为棱角状或次棱角状，整个剖面无层理。后壁无汇水区，限制了倒石堆的水分，其化学风化相对较弱，缺少细粒物质。此外倒石堆砾石a轴和ab面的组构与沉积坡面的坡度和坡向不是十分吻合（图811a）。
成熟型倒石堆后壁稍缓（图811b），这是后壁不断崩解后退的结果。汇水区的出现使倒石堆水分状况有所改善，化学风化相对加强，加上水搬运作用的参与，造成倒石堆细粒成分增加。在纵剖面的上部出现流水形成的粗略层理，由于水动力的参与造成在倒石堆上下部砾石的平均砾径比较接近。但因砾石搬运距离较近，仍无明显磨圆。砾石以滚动和滑动方式运动，促使ab面倾角更利于接近沉积坡面。砾石a轴和ab面的组构与堆积坡的坡向和坡角吻合状况大大好于发育型倒石堆（照片88）。
稳定型倒石堆后壁变得更加平缓（图811c），汇水区进一步扩大，倒石堆的水分更加充沛。风化产生的细粒物质和流水搬来的细粒物质相应增加，在倒石堆前缘出现小的蠕动舌状体（图811c），纵剖面可见粗略层理。整个坡面基本上停止发育，偶尔从后壁上有砾石崩落。砾石a轴及ab面的组构主要受制于后期蠕动的影响，因而与沉积坡面的吻合情况不如成熟型倒石堆。但此时抛掷石块不明显。
倒石堆观测点设在第三层倒石堆上。每一观测点均在倒石堆后壁选取一个固定基岩点，沿纵向对10块砾石编号，重复测量其变化。每年两次的观测时间选择在6月中（或7月初）和8月底（或9月初）。这两个时间正是长白山上一年积雪刚刚融化和当年降雪即将开始的时间。观测结果基本上反映了整个夏季倒石堆在重力和水动力共同作用下的运动情况。
3.影响倒石堆发育的因素
一般说来影响倒石堆发育的因素主要有地质、地貌和气候三方面。由于这三方面的区域差异和组合特点，给倒石堆的发育打上了地埋地带和区域烙印。
（1）地质因素。长白山岩石主要是中更新统白头山组，深灰色粗面岩，厚度大于644m，未见底。出露高度在1800m以上，出露部分可以分为三次火山喷发物。在每次喷发物中间形成软弱面。软弱面受风化、侵蚀后使其上部岩石处于临空状态，导致岩壁不断崩塌后退，在其前方形成长条形台阶，为倒石堆发育创造了空间条件。在两个软弱面上形成了第二层和第三层倒石堆。此外，白头山组深灰色粗面岩节理发育，多方向的节理中充填了一定量的水分，经过冻胀作用使岩石松动，一部分松动的岩石在重力作用下脱落；另一部分松动的岩石在夏季受流水作用而脱落。长白山倒石堆发育、规模都与母岩节理发育和对物理风化敏感有关。
（2）地貌因素。长白山二道白河源头地区地貌对倒石堆发育类型及运动状况影响很大。就其三个发育期而言，由新到老，其后壁由陡变缓，物质越趋稳定。其次，由于后壁形态的差异，导致对融雪水和雨水的地面再调节。倒石堆后部汇水区域大者，形成的水流大，对砾石的冲力也大，使倒石堆砾石的运动速度也就越快。
（3）气候因素。主要是通过水分和温度配合地质、地貌条件来影响倒石堆的发育。
长白山地区降水丰沛，温差显著，导致当地强烈的寒冻风化，为倒石堆的形成提供了大量的物质来源。温度的正负波动促使倒石堆向前蠕动，丰富的降水量和较大的降雨强度也为倒石堆的运动创造了条件。
此外，时间也是倒石堆发育不可忽视的因素。倒石堆的类型与其发育的时间长短密切相关。从发育型、成熟型到稳定型反映了历时不同的倒石堆，均具有不同的性状。
不同类型的倒石堆之稳定性，对山区建筑设计，公路选线设计有重要的参考意义。
不同类型倒石堆内部结构不同，从而导致稳定性的差异。发育型倒石堆基本上是由粗大的无磨圆的砾石组成。砾石之间以点支撑为主，孔隙度极大，渗透性良好，缺少细粒充填物质。尽管基本停止发育，其承载能力也很有限，不适宜作重载建筑物的地基条件。成熟型和稳定型倒石堆组成物中粗细均有，粗碎屑中间充填有大量的细碎屑物质，渗透性相对较差，稳定性较好，适合某些相对重载建筑的地基条件。
其次，对倒石堆运动速率的研究可以为高寒山区公路选线提供重要参考指标。一般说来，倒石堆向前推进的能力是有限的，而且随着后壁的不断崩解后退，其向前延伸的能力越来越小。但是，在高寒山区当倒石堆发育到相当规模，就会演化成石冰川，其初级形式在长白山研究区也有表现。这种块体运动是以蠕动为主，其蠕动速度也是相当可观。因而在山区公路选线中应该充分考虑坡角倒石堆的影响以及今后的发展趋势，以便更好地为国民经济建设服务。
4.长白山倒石堆发育的背景
长白山为火山喷发而成，位于北纬42°，东经128°附近。其火山锥体部分耸立于熔岩高原中心。海拔1200—1700m为火山锥体的坡麓地带，坡度一般为5°—10°；1700m以上逐渐过渡到陡坡地段，其坡度一般在15°以上。火山锥中心残存一个巨大的火口湖，即驰名中外的天池。天池周围有多个火山成因的外轮山峰，一般都在2500m以上。
从平面分布上看，自通天河（天池—瀑布河段）经过长白瀑布到冰场附近全长3km左右。在这段狭长的箱形谷地两侧基岩陡立，依次分布规模不等的倒石堆群。瀑布附近，包括瀑布以南的通天河海拔2050m以上的地段，以及瀑布以北到温泉附近，海拔1900—2050m的地段，倒石堆规模相对较大，最大高度可达100m左右，倒石堆顶部几乎接近山脊（图812）。在温泉以北到冰场一段，谷坡由狭窄陡立逐渐变得宽缓一些，两侧山脊高度下降到1950m左右，谷底高度在1700m左右。在这种地形条件下，倒石堆的高度小于温泉以南的地段，最大者高达40—50m。从整个谷地来看，倒石堆分布存在自南向北规模变小的趋势。
