張信寶

(1.中國科學院水利部成都山地災害與環(huán)境研究所,環(huán)境演變與調控重點實驗室,610041,成都;2.中國科學院地球化學研究所,環(huán)境地球化學國家重點實驗室,550002,貴陽)

黔西北麻窩山巖溶盆地沉積物斷代的質疑

張信寶1,2

(1.中國科學院水利部成都山地災害與環(huán)境研究所,環(huán)境演變與調控重點實驗室,610041,成都;2.中國科學院地球化學研究所,環(huán)境地球化學國家重點實驗室,550002,貴陽)

據(jù)謝良勝等的 2篇文章報道,黔西北麻窩山巖溶盆地近 29年來平均沉積厚度 1.33m,沉積速率 4.6 cm/a,流域平均侵蝕模數(shù)為 2 900.55 t/(km2?a)。而根據(jù)筆者的研究成果,該巖溶盆地中央部位沉積物剖面中,表征 1963年沉積的137Cs峰值深度為 40 cm,減去犁耕層深度,1963年以來的沉積厚度為 20 cm,年均沉積速率為 0.44 cm/a,此值僅為謝良勝等研究結果 4.6 cm/a的 1/10。

巖溶盆地;137Cs;沉積物斷代;質疑;黔西北

973項目“西南喀斯特山地石漠化與適應性生態(tài)系統(tǒng)調控”2008年長沙年會上,吳攀先生匯報了有關黔西北威寧縣麻窩山巖溶盆地近期沉積的研究,認為盆地中最厚達 3m的紅黏土是 20世紀 70年代后期以來的沉積[1-2]。與會的一些學者對這一結論有所懷疑。會后,中國科學院地球化學研究所王世杰先生希望筆者前去采集沉積物剖面樣,用137Cs斷代法驗證一下吳攀的研究結果。2009年 5月,筆者實地考察了該盆地,了解了新中國成立以來的水土流失和盆地內的沉積情況后,在群眾指點的 20世紀 70年代后期以來的沉積最厚的盆地中央部位采集了孔深 80 cm的 1個沉積剖面,測定了樣品的137Cs活度。2009年底的項目南京年會上,告知吳攀先生137Cs的測試結果,并指出剖面的137Cs深度發(fā)布不支持他們的研究結論。

最近,看到謝良勝等[1-2]分別發(fā)表于《中國水土保持科學》和《中國水土保持》上的《盆地型喀斯特流域土壤侵蝕模數(shù)的沉積量測量法》和《喀斯特山區(qū)紅黏土在石漠化過程中的侵蝕與堆積記錄——以烏蒙山脈麻窩山流域為例》2篇文章(以下簡稱“謝文”)。這 2篇文章內容基本相同,盆地面積 0.174 km2,平均沉積厚度 133 cm,沉積總量 130.8萬 t,平均侵蝕模數(shù) 2900.55 t/(km2?a);但這 2篇文章都僅僅是“據(jù)調查,研究區(qū)于 20世紀 80年代起開始大肆毀林開荒,導致植被破壞、土壤侵蝕加速,部分山頂和山脊已經完全石漠化,平緩處有植被的地方僅殘留著零星土層,30年侵蝕的紅黏土堆積于盆地中心,形成平均 132.9 cm厚的紅黏土層,與底部泥色湖泊堆積物形成明顯的反差”,就將紅黏土確定為 29年來的沉積,并未交代紅黏土斷代的其他科學證據(jù)。

筆者的實地調查不支持“謝文”所云：“1980年以前盆地內多處于常年積水的湖泊和沼澤環(huán)境……”和“該溶蝕盆地直到 20世紀 70年代都還處于湖泊環(huán)境,……”的表述。當?shù)乩先苏f：他們記事以來壩子一直就是這個樣子,全是農田,僅村寨旁邊有一個你們現(xiàn)在看到的池塘,沒有什么湖泊;70年代以前,流域內的樹木多被砍伐,僅村寨后面的樹木保存較好,但 70年代后期—80年代期間,村寨后面山坡上的樹木和灌叢砍伐破壞較多,壩子里面沒有什么變化。山上全是石頭,沒有多少土好流下來,流下來的土多流到壩子中間堆積下來”。盆地中央沉積剖面的137Cs深度分布見圖 1。剖面中137Cs峰值活度 4.90Bq/kg,位于深度 40 cm處,深度 74 cm以下土層,無137Cs檢出[3]。137Cs是 20世紀大氣層核試驗的產物,1963年是137Cs產出的峰值年,沉積物剖面中的137Cs峰值層位為 1963年的沉積。湖泊沉積物斷代,一般將137Cs峰值層位深度視為 1963年以來的沉積厚度,據(jù)此計算 1963年以來的平均沉積速率。近年來,137Cs技術逐漸應用于喀斯特洼地的沉積物斷代[3-6]?？λ固赝莸囟酁檗r耕地,由于犁耕作用,1963年沉降于農耕地地面的137Cs塵?；旌嫌诶绺麑由疃葍?因此農耕地洼地 1963年以來的沉積厚度為剖面中的137Cs峰值層位深度和犁耕層深度之差。洼地農耕地的犁耕層深度一般在 20 cm左右,這和剖面中137Cs基本均勻分布于 0～22 cm深度內的現(xiàn)象相符[3-6]。取 20 cm為犁耕層深度,該盆地中央部位 1963年以來的泥沙沉積厚度為 20 cm,年均沉積速率 0.44 cm/a,僅為謝文根據(jù)平均沉積厚度計算求得的沉積速率 4.6 cm/a的 1/10。

圖 1 麻窩山巖溶盆地中央部位沉積物剖面的137 Cs深度分布Fig.1 137 Cs contents of dep th distribution of sediment in the center ofmawoshan Karst Basin

筆者認為,吳攀先生和他學生野外調查作出的紅黏土沉積時代的初步判斷,沒有經過科學的驗證,不能作為計算侵蝕模數(shù),判別石漠化程度的依據(jù)。“謝文”中平均厚度 1.33m的紅黏土可能是明清以來幾百年,或更早時期以來的沉積物。

[1]謝良勝,吳攀,顧尚義,等.盆地型喀斯特流域土壤侵蝕模數(shù)的沉積量測量法.中國水土保持科學,2010,8(2)：20-23

[2]謝良勝,吳攀,顧尚義,等.喀斯特山區(qū)紅黏土在石漠化過程中的侵蝕與堆積記錄：以烏蒙山脈麻窩山流域為例.中國水土保持,2010(4)：47-50

[3]Zhang X B,Bai X Y,Wen A B.Prelimilary invenstigation of the potential for using the137Cs technique to date sediment deposits in karst dep ressions and to estimate rates of soil loss from larst catchments in southwest China.IAHSPublication 2010,337：149-156

[4]何永彬,李豪,張信寶,等.貴州茂蘭峰叢草地洼地小流域侵蝕產沙的137Cs法研究.中國巖溶,2009,28(2)：181-188

[5]李豪,張信寶,白曉永,等.桂西北喀斯特丘陵區(qū)峰叢洼地小流域泥沙堆積的137Cs示蹤研究.泥沙研究,2010,(1)：17-24

[6]白曉永,張信寶,王世杰,等.普定沖頭峰叢洼地泥沙沉積速率的137Cs法測定.地球與環(huán)境,2009,37(2)：142-146

Questioning on sedim ent dating in them awoshan Karst Basin of Northwest Guizhou Province

Zhang Xinbao1,2

(1.Key Laboratory ofmountain Environment Evolvement and Regulation,Institute ofmountain Hazards and Environment,Chengdu,Chinese Academy of Sciences,610041,Chengdu;2.State Key Laboratory of Environmental Geochem istry,Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Sciences,550002,Guiyang：China)

Itwas reported in recent two papersofMr.Xie Liangsheng and his colleagues that the average sediment accumulation thickness in themawoshan Karst Basin was 1.33m for the last 29 years and the related average sediment accumulation rate was 4.6 cm/a and the average erosion rate was 2 900.55 t/(km2?a)over the catchment.But according to our researches,in a sediment profile at the centre of the basin,the137Cs peak occurred at the depth of 40 cm,and the related sediment accumulation thickness since 1963 was 20 cm by subtracting the plough dep th and the related average sediment accumulation rate was 0.44cm/a,which was only one tenth of the rate of 4.6 cm/a,reported bymr Xie.

mawoshan karstbasin;137Cs;sediment dating;questioning;NorthwestGuizhou Province

2010-08-06

2010-10-18

國家自然科學基金項目“基于擴散過程的137Cs、210Pbex示蹤土壤侵蝕速率模型改進”(40971169);國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973)項目“西南喀斯特山地土壤侵蝕過程與水土流失危險度評價”(2006CB403200);中國科學院西部行動計劃項目“西南喀斯特生態(tài)系統(tǒng)退化機制與適應性修復試驗示范”(KZCX 22XB2208);中國科學院地球化學研究所環(huán)境地球化學國家重點實驗室資助項目

張信寶(1946—),男,研究員,博士生導師。主要研究方向：土壤侵蝕與水土保持。E-mail：zxbao@imde.ac.cn

(責任編輯：程 云)