陳 晨，金章東，徐 陽，李良波，茍龍飛，張 飛

(1：中國科學院地球環(huán)境研究所，黃土與第四紀地質國家重點實驗室，西安 710061) (2：中國科學院大學，北京 100049) (3：中國科學院第四紀科學與全球變化卓越創(chuàng)新中心，西安 710061)

地震、臺風以及海嘯等各種極端事件越來越引起關注，然而我們對地表過程如何響應這類極端事件卻知之甚少. 大地震的強烈震動往往造成大量的巖石崩塌以及滑坡，影響地表侵蝕和風化，在物質循環(huán)、地形地貌演化等過程中扮演著重要角色[1-2]. 地震滑坡對地表過程的影響大體表現(xiàn)在三個方面：一、地震引發(fā)的滑坡物質進入河流，導致河水中的輸沙量成倍增加，對河流沉積物搬運過程有著重要的影響，滑坡物質在震區(qū)滯留的時間可達到幾十年至千年[3-4]；二、地震滑坡會造成大量的新鮮巖石出露，增強巖石風化速率，進而改變地表水的化學成分，增加流域風化通量[5-6]；三、滑坡會導致大量森林植被的破壞，進而增加顆粒有機碳(POC)的剝蝕或埋藏[7-8].

2008年5月12日里氏7.9級汶川大地震發(fā)生于青藏高原東緣龍門山斷裂帶. 該斷裂帶呈北東-南西向延伸，為青藏高原與四川盆地的過渡山區(qū)，長約500 km，寬約30 km，由一系列右行逆沖、斜向滑動斷裂構成[9]. 汶川地震引發(fā)了超過56000個滑坡，總體積達3 km3，其中43%的滑坡與河道相連接，其余的則分布在山坡上[10-11]. 地震滑坡物質極大地影響了地表物質運移過程[3,10,12]，在強降雨以及高徑流條件下，這些滑坡物質更容易進入河流搬運沉積[4,13]. 然而，對于2008年汶川地震前后沉積過程及沉積物組成的變化還知之甚少，制約著地震事件地表環(huán)境效應的深入認識.

修建在岷江下游的紫坪鋪水庫于2004年9月開始蓄水(圖1)，完整地保存了2008年汶川地震前后的沉積物，為評價地震滑坡物質在流域內(nèi)的運移和沉積過程及組成變化提供了絕佳材料. 本研究通過紫坪鋪水庫沉積物元素以及Sr同位素組成的分析，探究了2008年汶川地震對河流搬運物質組成和來源影響，為利用沉積物組成變化反演地震和氣候等極端事件提供基礎和借鑒.

圖1 龍門山地區(qū)岷江水系、紫坪鋪水庫沉積物鉆孔點位以及2008年Mw 7.9汶川地震引起的滑坡分布: (A)紫坪鋪水庫位置(白色圓圈)以及滑坡分布(黃色多邊形)；(B)紫坪鋪水庫中心沉積物 鉆孔點位(鉆孔A)以及水庫入口處河漫灘沉積物鉆孔點位(鉆孔D)(圖件修改自文獻[13]) Fig.1 Minjiang River draining the Longmen Shan, the core sites at the Zipingpu Reservoir, and the landslides triggered by the Mw 7.9 Wenchuan earthquake: (A) The site of the Zipingpu Reservoir (white circle) and landslides distribution (yellow polygons); (B) The core locations in the Zipingpu Reservoir center (core A) and on river bank at entrance of the reservoir (core D) (modified from reference [13])

1 樣品的采集與分析測試

1.1 樣品采集

2016年10月中旬使用澳大利亞UWITEC活塞取芯平臺在紫坪鋪水庫中心(圖1)采集了共10.89 m長的沉積巖芯(ZPP-A: 31°02′8.20″N, 103°33′48.20″E，水面海拔870 m). 沉積物具有水平層理，主要由淺灰色、褐色的粉砂和黏土礦物組成，其完整地保存了汶川地震前后的沉積序列. 該巖芯已利用磁化率與水庫水位的對應關系建立了可信的年代序列[13]：沉積巖芯具有24個磁化率變化旋回，其變化是由磁性礦物含量不同造成的，將這些旋回與一年兩次高水位的水庫水位相對應，精確地將沉積巖芯定年到了年分辨率(圖2). 這個年代模式劃出的沉積巖芯中2008年地震的位置，正好對應于巖芯顏色的突變層，進一步證實了年代標尺的可靠性. 最重要的是，因為紫坪鋪水庫水位是基于防洪、居民用水和灌溉而規(guī)律性地人為調控的，因此由水庫水位與磁化率的旋回確定的年代標尺是獨立于季風降水、徑流量等自然水文參數(shù)的，也就避免了循環(huán)論證[13]. 本文挑選了地震前后磁化率峰值點的35個樣品，進行全樣的Sr同位素以及元素組成的測試分析.

同時，于2019年6月在紫坪鋪水庫入口處(圖1)岷江河漫灘采集了一支74 cm長的河漫灘沉積物(103°28′52.84″N，31°02′23.92″E，水面海拔854 m). 沉積物具有明顯的粒度分層，主要由褐色的中細粒砂、粉砂組成. 本文挑選了粒度不同的7個沉積物樣品，進行全樣的Sr同位素以及元素組成的測試分析. 河漫灘沉積物屬于地震后沉積，主要受控于水動力分選，又距離水庫近，因此本文借助于河漫灘沉積物的粒度效應來探究水動力分選造成的粒度變化對水庫沉積物Sr同位素及元素組成的影響.

1.2 樣品分析測試

粒度測定：使用Malvern 2000激光粒度儀對所有樣品粒度組成進行測試. 測試前，先對樣品進行去除有機質和碳酸鹽的處理，測試范圍0.02～2000 μm，測試誤差優(yōu)于2%.

沉積物樣品消解：首先將樣品置于烘箱在100℃下烘干，之后用瑪瑙研缽研磨至200目以下，取30 mg樣品加入4 mL HNO3和3 mL HF至Teflon消解罐中，通過UltraCLAVE微波消解程序消解約3 h. 消解完成之后轉移樣品至趕酸儀并蒸干，冷卻至室溫后加入1 mL HClO4和3 mL王水將樣品蒸干并加入2% HNO3溶解至5 mL試管中保存，用于后續(xù)元素含量以及同位素測試. 同時，消解GSD-9、BHVO-2和AGV-2作為監(jiān)控標樣.

主微量元素分析：使用Thermo Fisher Scientific ICAP 7400 ICP-OES測試K、Ca、Na、Mg、Al，分析精度優(yōu)于3%，使用PerkinElmer NexION 300D ICP-MS測量Rb和Sr含量，分析精度優(yōu)于5%.

Sr同位素分析：取含400 ng的Sr溶液于干凈的Teflon容器中，80℃蒸干，1 mL 3 mol/L的HNO3提取樣品中的Sr. 樣品通過Sr-Spec特效樹脂分離富集，然后3 mL去離子水洗脫Sr. 使用Thermo Fisher Scientific Neptune-plus MC-ICP-MS對87Sr/86Sr比值進行測試，Sr同位素標準化值為86Sr/88Sr=0.1194. 測試期間NIST-NBS987標樣的87Sr/86Sr比值為0.710243 ± 0.000016(2σ，n=6).

以上所有前處理和測試均在中國科學院地球環(huán)境研究所黃土與第四紀地質國家重點實驗室完成.

2 結果

2.1 紫坪鋪水庫沉積物Sr同位素時間序列變化

2008年汶川地震前后紫坪鋪水庫沉積物87Sr/86Sr比值和主微量元素含量測定結果及相關參數(shù)見附錄.

沉積物87Sr/86Sr比值分布范圍為0.714357～0.718376. 地震前沉積物87Sr/86Sr比值平均值為0.717721，地震后沉積物87Sr/86Sr比值平均值為0.716237. 從圖2中可以看出，2008年汶川地震后水庫沉積物87Sr/86Sr比值降低，而沉積物中值粒徑(D50)與磁化率增大[13]，最顯著的變化出現(xiàn)在2010年，87Sr/86Sr比值由0.716256 降至最低值0.714357(附錄)，而沉積物D50增至最大值24.2 μm[13]，對應河流高徑流時期. 2011年之后，隨著河流年徑流量減小，沉積物D50逐漸在2016年恢復到較低水平，而87Sr/86Sr比值恢復到較高水平. 沉積物87Sr/86Sr比值的時間序列變化與Rb/Sr比值和粒度的變化模式相似，兩者有良好的相關性(R2=0.56，圖3C). 紫坪鋪水庫震后沉積物Rb/Sr比值降低可能是高Sr含量的新鮮滑坡物質加入的結果[13]，因此地震后沉積物87Sr/86Sr比值降低同Rb/Sr比值一樣很可能是因為地震產(chǎn)生的新鮮滑坡物質輸入引起的.

圖2 紫坪鋪水庫沉積物87Sr/86Sr比值(綠色)、磁化率(黑色)和中值粒徑(D50, 棕色)以岷江干流 (威州水文站)日徑流量(藍色)時間序列曲線. 沉積物中2008年汶川地震的界線根據(jù)文獻[13]確定，陰影為2010-2011年高徑流條件下高磁化率、粗顆粒和低87Sr/86Sr比值. 沉積物中值粒徑(D50)、磁化率以及岷江干流日徑流量數(shù)據(jù)均引自文獻[13] Fig.2 Time-series variations of core sedimentary 87Sr/86Sr ratios (green), magnetic susceptibility (black) and median grain size (D50, brown) from the Zipingpu Reservoir, along with daily water discharge in the Minjiang River (Weizhou hydrological station) before and after the 2008 Wenchuan earthquake. Red line marks the time of the 2008 Wenchuan earthquake by Zhang et al. (2019)[13] and yellow shadow marks the high magnetic susceptibility, coarse grain size and low 87Sr/86Sr ratios associated with high water discharge during 2010-2011. Data of D50 and magnetic susceptibility and daily water discharge are from reference [13]

2.2 地震前后紫坪鋪水庫沉積物化學蝕變指數(shù)(CIA)變化

根據(jù)Nesbitt和Young提出的計算表達式來計算沉積物化學蝕變指數(shù)(CIA)值[14]：

CIA=[Al2O3/ (Al2O3+ CaO*+ K2O + Na2O)]×100

(1)

式中，CaO*僅為硅酸鹽中的CaO，氧化物為分子摩爾數(shù). 本文采用McLennan提出的方法對CaO*進行校正[15]，即根據(jù)自然界中碳酸鹽和硅酸鹽礦物中的Na與Ca平均組成以及沉積物中的CaO/Na2O摩爾比值來計算CIA值：如果CaO/Na2O摩爾比值大于1，用Na2O的含量代替CaO*；如果比值小于1，就直接用CaO的值計算CIA值.

由CIA結果可知，2008年汶川地震前后紫坪鋪水庫沉積物CIA值分布范圍為58.6～71.7，地震前沉積物CIA平均值為69.6，地震后沉積物CIA平均值為63.8(附錄). 與地震前(2005-2008年)沉積物不同，地震后沉積物CIA值降低，且與K/Na比值有非常好的正相關關系(R2=0.97，圖4A). 與此同時，地震后(2008-2009年)沉積物CIA值和K/Na比值分別降低至67.0和2.39，而地震后(2010-2016年)高河水徑流下沉積物CIA值和K/Na比值進一步降低至59.1和1.27，隨后它們分別逐漸回歸到65.9和2.08(附錄).

3 討論

3.1 地震前后紫坪鋪水庫沉積物CIA值變化的原因

3.1.1 新鮮未風化硅酸鹽礦物輸入對沉積物CIA值變化的影響 物源穩(wěn)定的情況下，CIA是評價硅酸鹽化學風化程度的指標，CIA值越高指示硅酸鹽礦物中的Na、K、Ca從母巖中流失越多，化學風化程度越高[14]. 因為Na主要賦存于斜長石中，K主要賦存于鉀長石中，斜長石的風化淋溶速度要比鉀長石快，所以K/Na比值可以衡量斜長石的分解程度. 物源穩(wěn)定的情況下，K/Na比值可以表征沉積物的化學風化程度，比值越高指示風化程度越高[16].

2008年汶川地震產(chǎn)生了大量的滑坡物質搬運到河流中[3,13]. 岷江懸浮物10Be和河水化學均表明地震滑坡出露了大量的新鮮硅酸鹽[5,17]，這些新鮮的硅酸鹽礦物來不及風化就被搬運至河流沉積. 地震前沉積物高的CIA值，表明它們風化程度高，是經(jīng)歷了長時間風化作用的結果. 地震后的沉積物CIA值低，整體風化程度較低，表明其包含更多的新鮮滑坡物質(圖4A). 從本質上來說，地震后沉積物CIA值的降低反映了流域長期風化土壤(高CIA值)與地震滑坡物質(低CIA值)的混合. 相比于地震前沉積物CIA值多集中在70左右，地震后CIA值有較大的變化范圍(58.6～68.6)，并且與K/Na比值有很好的正相關性(R2=0.97，圖4A). 這反映了地震后不同時間段沉積物中風化土壤與新鮮滑坡物質混合比例的不同，是降雨和徑流強度作用的直接表現(xiàn). 特別地，2010年暴雨導致河流徑流量顯著增大，增強了河流的搬運能力，將大量的地震滑坡物質沖刷至與河道相連接[18]，更多的滑坡物質被搬運至河流中[13]，沉積物中包含更大比例的新鮮未風化硅酸鹽礦物，表現(xiàn)為沉積物CIA值顯著降低(圖4A). 上述分析表明，地震后新鮮未風化的硅酸鹽礦物輸入是沉積物CIA值降低的一個主要原因.

3.1.2 水動力分選對沉積物CIA值變化的影響 粒度對沉積物組成也有重要的控制，例如粗顆粒礦物(如石英、長石)與細粒的黏土礦物有著不同的元素組成[19-20]. 水庫沉積物CIA值與D50具有良好的負相關關系(R2=0.70，圖5A)，清楚地表明地震后沉積物粒度變化對其CIA值也有直接的影響. 這可以從河漫灘沉積物粒度與CIA的關系得到進一步證實. 紫坪鋪水庫入口處河漫灘沉積物粒度分析表明，隨著D50增大，CIA值顯著降低(圖5A)，這指示了河流搬運過程中水動力對礦物的分選. 地震前后水庫沉積物D50變化幅度約為20 μm[13]，CIA值最大變化幅度約為13(附錄). 通過河漫灘沉積物的D50與CIA值的擬合關系可以發(fā)現(xiàn)，20 μm的粒徑變化可解釋大約1.4的CIA值變化(圖5A)，因此水動力分選造成的粒度變化在一定程度上增加了地震后水庫沉積物CIA值的變化幅度.

3.2 地震前后紫坪鋪水庫沉積物Sr同位素變化的原因

3.2.1 碳酸鹽組分輸入對沉積物87Sr/86Sr比值變化的影響 碳酸鹽和硅酸鹽具有明顯不同的87Sr/86Sr比值. 碳酸鹽高Sr含量、低87Sr/86Sr比值，而硅酸鹽(玄武巖除外)相對低Sr含量、高87Sr/86Sr比值，是控制河流水體以及沉積物Sr同位素組成的兩個主要端元[21-23]. 與沉積物的元素、粒度等指標不同，Sr同位素在風化和搬運過程中不會發(fā)生分餾，加之87Rb的半衰期很長(4.88×1010a)，因此短時間尺度沉積物中87Sr/86Sr比值只受控于物源的變化，而與放射性成因87Sr加入、風化、分選作用等無關[24-25]. 因此，Sr同位素可以更好地反映地震前后碳酸鹽和硅酸鹽對沉積物的相對貢獻. 圖2顯示汶川地震后紫坪鋪水庫沉積物87Sr/86Sr比值降低，尤其在2010年降至最低值0.714357(附錄)，這指示了具有低87Sr/86Sr比值端元物質快速加入. 這一端元物質主要是地震滑坡暴露的泥盆紀海相灰?guī)r，因為泥盆紀海相灰?guī)r在龍門山地區(qū)大量分布，其87Sr/86Sr比值為0.70788～0.70868(平均值為0.70823±0.00020)[26]. 因此，地震后低87Sr/86Sr比值的碳酸鹽組分加入導致了沉積物中不同礦物比例的變化，進而導致了沉積物87Sr/86Sr比值降低[13,27]. 這可以從地震后沉積物87Sr/86Sr和Al/Sr比值同步降低及其正相關性得到進一步證實(R2=0.88，圖3A)，因為Al含量的變化一般只受石英稀釋作用的影響[20,28]，Al/Sr比值可以消除石英稀釋作用對Sr含量的影響.

有意思的是，我們在利用Ca含量變化評估碳酸鹽組分[29-30]如何影響地震前后沉積物Sr同位素組成變化時發(fā)現(xiàn)，地震前(2005-2008年)和地震后(2008-2009年)沉積物Al/Ca比值與87Sr/86Sr比值均有一定的正相關性(R2=0.67，圖3B)，指示碳酸鹽含量對沉積物87Sr/86Sr比值有一定的影響. 然而，2010-2011年高徑流時期有6個相對低Ca含量(高Al/Ca比值)、低87Sr/86Sr比值的沉積物卻明顯偏離了擬合趨勢線(圖3B)，這表明地震后除了新鮮碳酸鹽輸入，還有其他的因素影響了沉積物Sr同位素組成.

圖3 2008年汶川地震前后紫坪鋪水庫沉積物87Sr/86Sr分別與(A)Al/Sr、(B)Al/Ca和 (C)Rb/Sr比值之間的關系(黑色實線為擬合趨勢線，其中B圖擬合線不包括橢圓中6個高Al/Ca、 低87Sr/86Sr比值沉積物樣品，C圖中橢圓部分對應于B圖)Fig.3 Thelinear correlations of 87Sr/86Sr with (A) Al/Sr, (B) Al/Ca, and (C) Rb/Sr ratios for sediments from the Zipingpu Reservoir before and after the 2008 Wenchuan earthquake, respectively (The correlation between 87Sr/86Sr and Al/Ca in (B) excludes six sediment samples (black ellipse, as same as the panel C) after the earthquake (2010-2016) with high Al/Ca and low 87Sr/86Sr ratios)

3.2.2 新鮮未風化硅酸鹽礦物輸入對沉積物87Sr/86Sr比值變化的影響 沉積物中87Sr/86Sr比值還與風化礦物的Rb/Sr比值以及年齡緊密相關[31]. 由于87Rb半衰期很長，所以在短時間尺度上沉積物87Sr/86Sr比值主要取決于風化礦物的Rb/Sr比值和Sr同位素組成[32]. 圖3C中，地震后沉積物87Sr/86Sr比值降低，表明地震后沉積物中含更多低87Sr/86Sr比值的礦物.

地震后沉積物CIA值與87Sr/86Sr和Rb/Sr比值均有良好的正相關(R2分別為0.75、0.84)，87Sr/86Sr與Rb/Sr比值隨CIA值降低而降低(圖4)，表明地震后沉積物87Sr/86Sr和Rb/Sr比值同CIA值一樣亦受新鮮未風化的硅酸鹽礦物輸入影響. 這些出露的新鮮硅酸鹽礦物很可能是一個低87Sr/86Sr和Rb/Sr比值端元. 因此，除了受碳酸鹽輸入影響，地震后低87Sr/86Sr比值的新鮮未風化的硅酸鹽礦物輸入是導致沉積物87Sr/86Sr比值降低的另一可能原因. 地震前沉積物無地震滑坡物質的輸入，其87Sr/86Sr比值與Ca含量變化有很好的相關性(R2=0.67，圖3B)，但與CIA值之間無明顯的相關性(圖4B). 地震后(2008-2009年)開始有低87Sr/86Sr比值的新鮮硅酸鹽礦物輸入到河流中，沉積物87Sr/86Sr比值略微降低. 2010年暴雨事件后，河流徑流增加，搬運能力增強，大量的新鮮未風化硅酸鹽礦物輸入到河流，沉積物87Sr/86Sr比值出現(xiàn)顯著的降低(圖4C).

圖4 2008年汶川地震前后紫坪鋪水庫沉積物CIA值與(A)K/Na、(B)Rb/Sr以及(C)87Sr/86Sr 比值之間的關系(與地震前(2005-2008年)沉積物(黑色橢圓)不同，地震后水庫沉積物CIA值分別與 K/Na、Rb/Sr以及87Sr/86Sr比值之間有良好的正相關關系，黑色實線為擬合趨勢線)Fig.4 The correlations of CIA with (A) K/Na, (B) Rb/Sr, and (C) 87Sr/86Sr ratios for sediments from the Zipingpu Reservoir before and after the 2008 Wenchuan earthquake, respectively(Different from the sediments before the earthquake (2005-2008) marked by black ellipses, there are better positive correlations (black lines) between CIA and K/Na, Rb/Sr, and 87Sr/86Sr ratios after the earthquake, respectively)

3.2.3 水動力分選對沉積物87Sr/86Sr比值變化的影響 沉積物Sr同位素組成與粒度也具有一定的相關性，粒度越小越富集87Sr，即87Sr/86Sr比值越高[20, 33]. 紫坪鋪水庫沉積物87Sr/86Sr 比值時間序列變化與D50變化模式相似(圖2)，兩者良好的負相關指示沉積物粒度變化也是震后沉積物87Sr/86Sr比值降低的原因之一(圖5B). 那么，沉積物粒度變化對水庫沉積物87Sr/86Sr比值變化有多大程度的貢獻呢？水庫入口處河漫灘沉積物D50與87Sr/86Sr比值關系表明，隨著D50增大，87Sr/86Sr比值降低，這指示了河流搬運過程中水動力對礦物的分選. 如前所述，地震前后水庫沉積物粒徑變化幅度約為20 μm，87Sr/86Sr比值最大變化幅度為0.004019(附錄). 根據(jù)河漫灘沉積物D50與87Sr/86Sr 比值擬合的關系，20 μm的粒徑變化可以解釋沉積物約0.00044的87Sr/86Sr比值變化(圖5B). 相對于地震前后水庫沉積物87Sr/86Sr比值最大變化幅度(0.004019)而言，水動力分選造成的粒度變化對87Sr/86Sr比值變化的貢獻約為11%.

圖5 2008年汶川地震前后紫坪鋪水庫沉積物(鉆孔A)與水庫入口處河漫灘沉積物(鉆孔D)的 中值粒徑(D50)分別與(A)CIA值和(B)87Sr/86Sr比值之間良好的負相關關系 (紫坪鋪水庫沉積物中值粒徑(D50)數(shù)據(jù)引自文獻[13])Fig.5 The linear correlations of median grain size (D50) with (A) CIA and (B) 87Sr/86Sr ratios for sediments from the Zipingpu Reservoir before and after the 2008 Wenchuan earthquake (core A) and from river bank at entrance of the reservoir (core D), both showing better negative correlations (Zipingpu Reservoir sedimentary data of median grain size (D50) are from reference [13])

3.3 水文對沉積物物源供給和組成的控制

盡管紫坪鋪水庫沉積物D50、磁化率、元素以及87Sr/86Sr比值在2008年地震后沒有立即發(fā)生顯著的變化，但是在兩年后，河流徑流量增大，沉積物組成均出現(xiàn)顯著的信號響應(圖2). 在2010年，沉積物D50增至最大值24.2 μm[13]，87Sr/86Sr比值降至最低值0.714357(附錄). 圖3～圖5均顯示了沉積物地震后(2008-2009年)和地震后(2010-2016年)可分辨的信號差異響應.

盡管2008年汶川地震在龍門山地區(qū)產(chǎn)生了大量的滑坡物質，但是只有小于一半的滑坡與河道相連接[11]，而且河流徑流量不大，限制了河流搬運能力，所以在2008年地震后兩年內(nèi)河流搬運的滑坡物質較少，更多的還是經(jīng)歷風化的細粒沉積物. 2010年龍門山區(qū)域遭遇了暴雨，河流徑流量增大，搬運能力增強. 首先，強烈的暴雨引發(fā)了泥石流，將位于山坡上的滑坡物質輸送到河道，其引發(fā)的滑坡總面積占了地震滑坡的30%[18]. 其次，增加的徑流量極大地增強了河流搬運能力. 所以，在2010年，岷江搬運了更多的地震滑坡物質至紫坪鋪水庫，沉積物組成的信號響應也更為顯著，反映了水文對河流沉積物物源供給和組成的控制[13]. 2011年之后，隨著河流徑流量減小，其搬運能力減弱，沉積物D50和磁化率在2016年逐漸恢復到較低水平，而87Sr/86Sr比值恢復到較高的水平(圖2). 沉積物組成的變化進一步證實了，地震產(chǎn)生大量的滑坡物質后，河流沉積物供給狀態(tài)從供給限制型轉變?yōu)榘徇\限制性，河流的徑流主要控制著沉積物物源[13].

3.4 沉積物組成變化對指示地震等極端事件的意義

2008年汶川地震后紫坪鋪水庫沉積物組成變化有以下3個顯著特點：1、沉積物粒徑因為粗顆粒滑坡物質輸入而增大；2、碳酸鹽組分增加；3、地震滑坡出露的新鮮未風化的礦物輸入導致地震后沉積物總體風化程度降低. CIA、87Sr/86Sr以及Rb/Sr比值對此均有很好的響應，使之成為指示地震等極端事件的潛在指標. 其中，前2個作用造成的Sr同位素組成的變化還與水文條件引起的物源變化有關. 例如，現(xiàn)代長江下游懸浮物Sr同位素組成的季節(jié)性變化主要受流域季風氣候影響所引起的物源變化的控制[27]. 由于強烈的震動，地震滑坡會暴露出新鮮的未風化礦物，是地震事件的辨識性特點.

粒度效應表明，地震后紫坪鋪水庫沉積物CIA值的降低不完全是由水動力分選造成的粒度變化引起的，其CIA值在地震后降低指示了地震后新鮮未風化硅酸鹽礦物輸入. 地震后沉積物CIA值分別與87Sr/86Sr以及Rb/Sr比值有良好的正相關關系，表明地震后新鮮未風化硅酸鹽礦物輸入是87Sr/86Sr與Rb/Sr比值降低的一個重要原因. 地震后沉積物CIA值、87Sr/86Sr與Rb/Sr比值的降低，綜合反映了地震滑坡新鮮未風化物質對沉積物的貢獻.87Sr/86Sr與CIA和Rb/Sr比值這些風化指標相結合可以用來指示地震后新鮮未風化礦物侵蝕、搬運和沉積，為利用沉積物組成變化反演地震等極端事件提供了基礎和借鑒.

2010年暴雨之后，河流徑流增大，更多的滑坡物質輸入到河流，沉積物信號出現(xiàn)更顯著的響應. 一方面，暴雨事件增強了沉積物組成變化對地震信號的響應；另一方面，這種“延遲”的響應也為確定鉆孔中地震事件發(fā)生的位置帶來了干擾. 例如，紫坪鋪水庫沉積物鉆孔中D50與磁化率變化最大的位置不是2008年汶川地震之后，而是2010-2011年暴雨事件發(fā)生之時[13]. 因此，在確定沉積物鉆孔中地震等極端事件發(fā)生的位置時，需要綜合考慮水文氣候因素帶來的可能影響.

4 結論

2008年汶川地震后紫坪鋪水庫沉積物組成變化本質上反映不同徑流條件下風化土壤與地震滑坡物質不同比例的混合，CIA、87Sr/86Sr以及Rb/Sr比值對此均有很好的響應. 2008年汶川地震后沉積物87Sr/86Sr與Rb/Sr比值同步降低，并且與CIA值呈正相關性，指示地震暴露了新鮮未風化礦物，是地震事件發(fā)生的辨識性特點. 特別有意義的是，沉積物組成更顯著的信號響應出現(xiàn)在地震后強徑流的2010-2011年，表明水文對地震后沉積物物源供給和組成的控制. 本研究為利用沉積物指示地震等極端事件提供了潛在指標，同時指出在確定沉積物序列中地震等極端事件發(fā)生的位置時，需要綜合考慮水文氣候因素帶來的可能影響.

5 附錄

附錄見電子版(DOI： 10.18307/2020.0627.)