李 昂，侯圣山，王立朝，陳連建發(fā)，付東林，何 強(qiáng)，金文祥

(1.中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院,北京 100081;2.甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院, 甘肅 蘭州 730050; 3.成都理工大學(xué),四川 成都 610059)

0 引言

自1983年3月7日甘肅省東鄉(xiāng)族自治縣發(fā)生導(dǎo)致237人死亡的灑勒山滑坡災(zāi)害以來，巴謝河流域吸引了國內(nèi)外大量學(xué)者在此開展滑坡研究，得到本地區(qū)災(zāi)難性滑坡多為黃土滑坡或黃土-泥巖滑坡，且大多數(shù)滑坡都有多期次疊加活動的跡象的基本認(rèn)識。在古(老)滑坡形成的地形之上發(fā)生新滑坡，是本區(qū)滑坡發(fā)育的一個特點(diǎn)。之前的滑坡塑造了這一區(qū)域的現(xiàn)今地形，為新發(fā)地質(zhì)災(zāi)害提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，對古滑坡發(fā)育歷史的研究能夠?yàn)楫?dāng)今滑坡的早期識別和發(fā)生規(guī)律的認(rèn)識提供基礎(chǔ)[1-2]。

王令占等[3]通過研究三峽地區(qū)的滑坡災(zāi)害與新構(gòu)造運(yùn)動以及氣候期的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)斷裂活躍峰期與滑坡活躍峰期相間分布，而且后者明顯滯后于前者，提出斷裂活躍期的構(gòu)造活動為其后的滑坡發(fā)生提供了松散物質(zhì)條件，而暖濕氣候環(huán)境的強(qiáng)降水及地震活動則是觸發(fā)滑坡大規(guī)模發(fā)生的主要因素。

楊麗娟等[4]利用滑帶土中殘留的樹根，對陜西省鳳翔縣五曲灣滑坡進(jìn)行了14C年代學(xué)研究，測得滑坡年齡為462±45 aB.P.，與1556年華縣大地震年齡非常接近；吳瑋江等[5]對武都漢林溝流域的滑坡群開展了年代學(xué)研究，采集了滑坡掩埋的樹木殘留，并進(jìn)行了14C年齡測定，測得古滑坡發(fā)生的事件為42.0～44.8 kaB.P.。

因此，14C同位素年代學(xué)在古滑坡、老滑坡定年方面，有著獨(dú)特的優(yōu)勢[4-7]。本研究選擇巴謝河流域一處典型多期次活動滑坡，采用利用14C同位素年代學(xué)方法，試圖建立本地區(qū)滑坡滑動的年代學(xué)框架，為更好認(rèn)識本地區(qū)滑坡的發(fā)育特征和控制因素提供較為準(zhǔn)確的年齡學(xué)數(shù)據(jù)。

1 研究區(qū)概況

本研究的研究區(qū)為臨夏盆地的巴謝河流域(圖1)。臨夏盆地位于青藏高原東北邊緣，青藏高原與黃土高原銜接地帶,是由青藏高原東北緣雷積山大斷裂、秦嶺北深大斷裂和祁連山東延馬街山所圍成的山前拗陷盆地，是高原邊緣首當(dāng)其沖的構(gòu)造波及區(qū)。臨夏盆地在上新世沉積了巨厚的陸相沉積物，在本區(qū)為臨夏組泥巖，顏色多呈桔紅色，半呈巖的黏土質(zhì)夾礫石、砂的陸相沉積物。其上沉積了晚更新世馬蘭黃土，呈披覆狀蓋于新近紀(jì)泥巖及老階地沉積物之上，厚度從數(shù)米至五六十米不等。

圖1 工作區(qū)位置及周邊地貌示意圖Fig.1 Location of study area(圖中黑色三角形為本項(xiàng)目研究工作區(qū)。單線表示了黃河、洮河、渭河、涇河等主要河流，以及南部的長江水系漢水等部分支流；雙線為三大地貌單元的分界線)

巴謝河是東鄉(xiāng)族自治縣境內(nèi)的一條季節(jié)性河流，發(fā)源于東鄉(xiāng)縣城，全長約44 km，流域面積約388 km2，屬洮河二級支流，在廣河縣三甲集上集附近匯入廣通河。上游為近南北走向，到巴哈松附近左轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)為近東西走向。巴謝河流域滑坡異常發(fā)育， 據(jù)調(diào)查，在約440 km2的區(qū)域內(nèi)分布有滑坡及隱患208處，泥石流及隱患6處[2，8]。

研究區(qū)氣候類型屬于溫帶半干旱氣候，具有年降雨量極不均勻，日溫差極大的特點(diǎn)。降雨量隨海拔高度的增高而增加，多年平均降雨量約519.8 mm；70%以上的降雨量集中在6～9月。

巴謝河流域的地貌有溝谷發(fā)育、切割深度大的黃土丘陵地貌特點(diǎn)，總體上西高東低，自西向東，分水嶺海拔高度從2 423 m降到2 321 m。地貌類型可以分為黃土丘陵區(qū)和河谷谷地區(qū)。巴謝河河谷在上游較窄，寬度僅有230～270 m，那勒寺以下較為寬廣，寬度超過1 km。

2 上正滑坡特征

上正滑坡主滑方向?yàn)?02°，滑坡后緣一直延伸到東西向展布的山脊，海拔約2 350 m，堆積體展布到巴謝河河谷，最低處海拔高度約1 860 m(圖2)。滑坡平均長度約為1 260 m，寬度約為820 m，厚度平均約30 m，最厚處可達(dá)60～80 m，滑坡面積約為1 km2，總體積約3×107m3，屬特大型滑坡。

圖2 上正滑坡遙感影像圖Fig.2 Satellite image of Shangzheng landslide, showing sliding boundaries of different times, the drilling sites and radiocarbon sampling sites遙感圖像來自GoogleEarth. 圖中標(biāo)明了滑坡平面特征、多期次活動跡象、鉆孔位置、14C同位素年代學(xué)樣品的取樣位置：①古滑坡邊界；②新滑坡邊界；③2015～2016新出現(xiàn)的局部滑坡邊界；④古滑坡14C樣品取樣處(BX042)；⑤新滑坡14C樣品取樣處(BX033/034)；⑥新近系泥巖滑動痕跡；⑦古滑坡后緣一直延伸到山脊，山脊另一側(cè)為平緩斜坡

上正滑坡有明顯的多期次滑坡的跡象，后緣保留完整的高差約200 m的陡壁，應(yīng)屬古滑坡滑動而形成，在其上披覆了厚約5 m的馬蘭黃土。后緣陡壁黃土堆積中開挖的探槽表明，在約5 m厚的均質(zhì)粉土之下為較為凌亂的粉土堆積，不同顏色的黃土及弱發(fā)育古土壤形成混雜堆積，深色古土壤形成“泥礫”狀混入淺黃色馬蘭黃土中，古土壤“泥礫”呈不規(guī)則棱角狀，多在5～20 cm。這種混雜堆積可以認(rèn)為是古滑坡滑動的直接證據(jù)。為了研究古滑坡滑動的時間，我們對滑坡后緣黃土中的鈣結(jié)核層進(jìn)行了采樣(圖2中④)。

滑坡前緣的上正村7～8社坐落在一個長寬均約200 m的緩傾平臺上。通過對當(dāng)?shù)鼐用竦淖咴L得知，該平臺為約160年前滑坡滑動堆積而成，當(dāng)?shù)鼐用窨诳谙鄠鳎瑢ι险宓慕ù鍤v史及約160年前的滑坡有比較明確的記憶：滑動持續(xù)三天三夜，最終停止形成現(xiàn)今地形，其后逐步遷移至滑坡前緣平臺建房居住，形成了約20戶居民，有清真寺和小商店的一個村落(圖2中ZK8和⑤之間)。

在上正滑坡前緣的公路下方，可見一處2015～2016年新發(fā)生的局部小滑坡，長度和寬度均約50～60 m(圖2中的③)。新發(fā)小滑坡為推移式泥巖滑坡，后緣裂縫垂直位移超過1 m，錯斷一條小水泥路，并對一處樓房造成嚴(yán)重威脅。

3 樣品采集及測試

通過對上正滑坡區(qū)的野外調(diào)查和分析，從宏觀角度劃定了滑坡區(qū)的范圍，確定了滑坡后緣、堆積平臺等滑坡要素，識別了滑坡多期次滑動的范圍及特征；從微觀角度，對滑坡體的物質(zhì)組成進(jìn)行了觀察。滑坡東部保留了老滑坡堆積體中的破碎的新近紀(jì)泥巖及巴謝河二級階地的殘余堆積。滑坡造成巖體下滑，局部解體形成大量裂縫，后期在裂縫中充填進(jìn)了沙礫質(zhì)-泥質(zhì)地的次生堆積物。這些次生堆積物的堆積年代即可被認(rèn)為是老滑坡的發(fā)生時間。有鑒于此，本研究對老滑坡和新滑坡的典型部位采集了14C同位素年代學(xué)樣品(圖2的④和⑤)。

樣品BX042采自老滑坡后緣(圖2的④)，通過開挖簡易探槽進(jìn)行采集。樣品為黃土-古土壤的混雜堆積，顏色稍深的弱發(fā)育古土壤層呈角礫狀混雜在顏色稍淺的馬蘭黃土中。古土壤“角礫”的成份與周圍的馬蘭黃土一致，但與后者相比，平均粒徑稍細(xì)，含水量稍高，顏色稍深。由于顆粒間水的作用，混雜堆積中有少量碳酸鈣團(tuán)塊，顏色呈白色，硬度較軟。代表老滑坡滑動的樣品BX042即是采集的此層位中的碳酸鈣團(tuán)塊，代表老滑坡的滑動時間。

樣品BX033和BX034采自新滑坡的左側(cè)(圖2的⑤)，為富含有機(jī)質(zhì)的滑坡堆積物。從野外看，此處的有機(jī)物形成于新滑坡掩埋的土壤層。樣品顏色呈灰黑色，以粉土為主。新滑坡的滑動對富含生物有機(jī)質(zhì)的土壤進(jìn)行掩埋，這些有機(jī)質(zhì)停止了于外界的碳交換，因此，這兩個樣品的有機(jī)質(zhì)同位素碳年齡可以代表新滑坡的滑動時間。

14C同位素年代學(xué)測試在美國貝塔實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，測試儀器為加速器質(zhì)譜(AMS)。

從本次采集的樣品中提取了有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽中的碳進(jìn)行了14C定年。有機(jī)質(zhì)的前處理方法為“酸-堿-酸”流程；碳酸鹽的前處理為“酸腐蝕”流程。

有機(jī)物的“酸-堿-酸”處理：將樣品浸入去離子水中進(jìn)行輕柔研磨；用熱鹽酸溶液浸洗去除碳酸鹽；用氫氧化鈉溶液浸洗去除次生有機(jī)酸；用鹽酸進(jìn)行二次浸洗以中和上一步加入的堿，然后干燥制成上機(jī)樣品。

碳酸鹽的“酸腐蝕”處理：將樣品放入去離子水中分散，去除有機(jī)物及無關(guān)碎屑等雜物，用鹽酸溶液進(jìn)行快速浸洗以去除樣品表面的次生碳酸鹽，然后干燥制成上機(jī)樣品。

將處理后的樣品放入加速器質(zhì)譜儀進(jìn)行測試，測量出樣品中的碳元素同位素比值，計(jì)算出常規(guī)14C同位素年齡。然后利用Talma和Vogel(1993)[9]的方法，采用Reimer等人(2013)[10]的校正表進(jìn)行14C年齡校正，得出樣品的校正年齡，即為沉積物的年齡。

4 結(jié)果

鉆探工作揭露了古滑坡和新滑坡的滑動面深度：在滑坡中部的ZK7所處位置，老滑坡的滑動面埋深為61～66.9 m，新滑坡滑動面埋深為32.7～36.8 m；在滑坡下部的ZK8所處位置，新滑坡的活動帶埋深約為32.4 m。

滑坡后緣采集的老滑坡14C年齡樣本(BX042)的碳酸鈣AMS14C同位素定年結(jié)果是：校正年齡Cal BP 33675 - 33060，采集在滑坡左側(cè)緣的新滑坡代表性樣本(BX033和BX034)的有機(jī)物AMS14C同位素定年結(jié)果是：校正年齡Cal BP 5905-5730 (BX033)和 Cal BP 7315-7180(BX034)。

5 結(jié)論和討論

(1)14C等年代學(xué)證據(jù)揭示：上正滑坡至少經(jīng)歷了3個期次的活動：約33 kaB.P.，5～7 kaB.P.和距今約160年。

(2)33 kaB.P.的滑坡作用塑造了巴謝河現(xiàn)今的地貌格局。此年齡相當(dāng)于黃河蘭州段的II級階地上風(fēng)成黃土的底界年齡[11]。這一時段的古氣候從冰期轉(zhuǎn)為間冰期，滑坡、泥石流等地表侵蝕作用強(qiáng)烈，再之后進(jìn)入較為干冷的氣候格局，在階地平臺上沉積了連續(xù)的風(fēng)成黃土。5～7 kaB.P.的滑坡發(fā)育于“全新世暖期”的氣候適宜期，溫度可能較現(xiàn)代高1～3 ℃，地球海平面比現(xiàn)今高1～3 m，降雨充沛[12]。距今約160年的滑動可能和1879年武都文縣8級大地震有關(guān)[13]。

(3)上正滑坡所處的巴謝河流域，尤其是巴謝河北岸多期次滑坡活動強(qiáng)烈。上正滑坡的滑動模式和多期次的活動在這一地區(qū)很有代表意義。對于青藏高原、黃土高原、秦嶺山地交界處的滑坡歷史重建，將能夠?qū)^去環(huán)境變化提供科學(xué)數(shù)據(jù)。下一步擬獲取更為豐富的滑坡年代學(xué)數(shù)據(jù)，建立更為詳細(xì)的滑坡時間表，并和區(qū)域性環(huán)境變遷事件進(jìn)行對比研究。

致謝：本文為中國地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目“洮河流域下游地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查”(編號：DD20160280)資助的成果。感謝周平根、石菊松提供的意見和指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曹炳蘭,陳劍平,王連俊.巴謝河流域滑坡分布特征及谷坡穩(wěn)定性分析[J].水土保持通報(bào), 1990, 10(1):44-52.

CAO Binglan, CHEN Jianping, WANG Lianjun. The distribution characteristics and slope stability classification in the regions with landslides of Baxie River basin in Gansu Province[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,1990,10(1):44-52.

[2] 劉成渝，等.灑勒山滑坡形成機(jī)制及巴謝河流域區(qū)域滑坡研究(第一、二分冊)[R]. 甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì), 1986.

LIU Chengyu, et al. Formation mechanism of Saleshan landslide and the study of the landslide in the Baxie River catchment (vols1-2)[R]. No.1 Team of Hydrological and Engineering Geological Survey, Gansu Bureau of Geology and Mine, 1986.

[3] 王令占,牛志軍,趙小明,等.三峽地區(qū)更新世滑坡與斷裂活動、氣候變化關(guān)系的再認(rèn)識[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2009，20(1):46-50.

WANG Lingzhan, NIU Zhijun, ZHAO Xiaoming, et al. New view on the relationship of landslipe with fault activity and climatic change in Pleistocene in area of Three Gorges on Yangtze River[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control,2009，20(1):46-50.

[4] 楊麗娟,李華亮, 易順華. 陜西五曲灣滑坡發(fā)育特征和14C測齡[J].災(zāi)害學(xué),2010，25(3):49-52.

YANG Lijuan, LI Hualiang, YI Shunhua. Development characteristics and14C dating of a landslide in Wuquwan in Shaanxi Province[J]. Journal of Catastrophology, 2010,25(3):49-52.

[5] 吳瑋江,葉偉林,孟興民,等.武都漢林溝流域古滑坡年齡的14C厘定[J].地球科學(xué)進(jìn)展,2011，26(12): 1276-1281.

WU Weijiang, YE Weilin, MENG Xingmin, et al. The definition of the ancient landslide age with the14C dating of Hanlingou River Basin in Wudu [J]. Advances in Earth Science, 2011, 26(12): 1276-1281.

[6] 楊銀科,彭建兵,劉聰. 滑坡年代學(xué)研究方法應(yīng)用進(jìn)展[J].災(zāi)害學(xué),2015，30(2):133-137.

YANG Yinke, PENG Jianbing, LIU Cong. The application progress on research methods of landslide chronology[J]. Journal of Catastrophology, 2015， 30(2):133-137.

[7] Garbacea V, Tantau I, Pop O, et al. First radiocarbon dating of landslides (“glimee”) in Romania[J]. Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences, 2015, 10(3):217-222.

[8] 趙欣，等. 臨夏回族自治州東鄉(xiāng)族自治縣地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查報(bào)告[R].甘肅有色工程勘察設(shè)計(jì)研究院, 2015.

ZHAO Xin, et al. Detailed geological hazard survey of Dongxiang County [R]. Gansu Nonferrous Engineering Exploration and Design Research Institute, 2015.

[9] Talma AS, Vogel JC. A simplified approach to calibrating14C dates[J]. Radiocarbon, 1993, 35(2):317-322.

[10] Reimer P J, Bard E, Bayliss A, et al. IntCal13 and Marine13 radiocarbon age calibration curves, 0-50,000 years cal BP[J]. Radiocarbon，2013，55(4):1869-1887.

[11] 王萍，蔣漢朝，袁道陽，等.蘭州黃河II和III級階地的地層結(jié)構(gòu)、年齡及環(huán)境意義[J].第四紀(jì)研究，28(4)：553-563.

WANG Ping, JIANG Hanchao, YUAN Daoyang, et al. Stratigraphic structures and ages of the second and third fluvial terraces along the bank of Huanghe River in Lazhou Basin, western China, and their environmental implications[J]. Quaternary Science,2008,28(4)：553-563.

[12] 溫孝勝，彭子成，趙煥庭.中國全新世氣候演變研究的進(jìn)展[J].地球科學(xué)進(jìn)展，1999，14(3)：292-298.

WEN Xiaosheng, PENG Zicheng, ZHAO Huanting. Advance in study on the Holocene climate evolution in China[J]. Advances in Earth Science, 1999，14(3)：292-298.

[13] 張俊玲.1879年甘肅武都南8級地震新史料[J].西北地震學(xué)報(bào)，2007,29(3)：264-266.

ZHANG Junling. A new historical record about southern Wudu M8.0 great earthquake in 1879 [J]. Northwestern Seismological Journal, 2007, 29(3)：264-266.