帕米尔活动造山带东北部大型滑坡体特征与年代

【摘要】：滑坡是世界上最常见的自然灾害之一，对人的生命和财产构成了巨大的危害。在活动造山带中，快速的构造隆升、强烈的河流侵蚀作用以及冰川的剥蚀作用产生了大量易于发生滑坡的高陡边坡。大型滑坡体(体积10~6m~3)在活动造山带地形演化中扮演着重要角色。定量研究大型滑坡及其作用，首先要解决的是滑坡测年问题。滑坡测年有多种传统方法，如树轮年代学方法、14C、地衣、孢粉和光释光等。这些传统方法在解决滑坡定年方面起到了举足轻重的作用，但是这些方法在特定的研究区域，有着诸多缺点，不能有效地获得滑坡发生的时间。在最近十几年，宇宙成因核素暴露测年逐渐成为滑坡体测年的有效手段之一。国外已经有学者成功应用~(10)Be暴露测年方法来研究滑坡，但是该方法应用实例并不多，尤其是国内几乎是空白。 本文选择帕米尔活动造山带东北部作为研究区。该区构造与冰川作用强烈，强震频发，是西风带和印度季风影响交汇处。通过卫星影像解译和野外科学考察，在帕米尔活动造山带东北部发现了6个大型滑坡体，其中有些滑坡体被全新世断层错断，在地表形成了清晰的断层陡坎。获得这些滑坡体的年龄对于理解滑坡在帕米尔高原构造隆升以及地表过程中的作用有着重要意义。本文对其中布伦口、慕士塔格、塔合曼、依马克四个滑坡进行了地貌地质填图，开展了宇宙成因核素~(10)Be暴露测年研究。主要进行了以下几个方面的工作： 1）利用高分辨率Google Earth影像对六个滑坡体进行了室内解译、野外填图和编图；结合SRTM DEM(Shuttle Radar Topography Mission digital elevation models)数据估算了这些滑坡体的规模； 2）严格按照宇宙成因核素~(10)Be测年方法野外采样要求，在布伦口、慕士塔格、塔合曼、依马克四个滑坡体的不同部位，采集了22个富含石英样品。在美国辛辛那提大学宇宙成因核素前处理实验室严格按照实验流程，对样品进行前处理和制靶，并送往美国普渡大学加速质谱实验室进行测试。根据普渡大学提供的测量数据以及野外实测数据，进行年龄计算； 3）收集青藏高原已发表的25个大型滑坡体测年数据，采用Lal(1991)/Stone(2000)时间依赖模型，用CRONUS实验室~(10)Be暴露年龄计算程序重新计算了其年龄。据此讨论分析了这些滑坡与气候和地震活动的关系； 4）作出滑坡体的稳定性图解，分析讨论了其触发机制。利用所获得滑坡体参数，计算研究区由大型滑坡产生的剥蚀速率。 通过以上工作，获得了以下几点认识： 1）在帕米尔活动造山带东北部识别和发现了6个大型滑坡体(体积10~6m~3)，确定了其发育特征，估算了其体积； 2）四个滑坡体的~(10)Be暴露测年结果表明，宇宙成因核素~(10)Be生成速率随时间的变化对该四个滑坡体年龄影响非常小；侵蚀速率对滑坡体年龄的影响可以忽略；采自滑坡体不同部位的样品年龄结果比较一致，表明~(10)Be暴露测年是研究大型滑坡的有效测年手段。布伦口、慕士塔格、塔合曼和依马克四个滑坡体分别发生在2.0±0.1ka、14.3±0.8ka、6.8±0.2ka和7.1±0.6ka； 3）利用滑动面倾角和内摩擦角进行稳定性分析，结果表明依马克、布伦口、塔合曼、阿尔帕艾格孜和比勒吉依滑坡体既可能由增加的孔隙水压力触发，也可能由地震触发或者两者兼而有之； 4）把四个滑坡体与邻区25个大型滑坡体进行对比，发现青藏高原大型滑坡体分别集中发生在~2‐3.8ka,~4.9‐16ka和~32‐39ka三个时期，正好对应于多雨期，说明滑坡与降雨或季风强度呈正相关； 5）这些大型滑坡源区基岩均为变质岩，容易风化剥蚀，并且比较破碎，片理或节理比较发育。另外，该地区冰川活动与河流下切强烈，使已经非常陡立的断层三角面更加陡立破碎。这些地质条件均有利于滑坡孕育； 6）帕米尔及邻区地震活动极为强烈，并且滑坡体附近分布着多条全新世活动断层，其中布伦口、慕士塔格、塔合曼三个滑坡体均被全新世断层断错，表明滑坡体也有可能是地震触发的。基于塔合曼滑坡体发生的时间、滑坡体被慕士塔格断层断错并形成断层陡坎、滑坡体内发育的较大规模冲沟以及巨砾表面较厚的岩石漆，我们认为该滑坡体并非1895年7级地震的产物。 7）研究区~14.3±0.8ka以来大型滑坡作用产生的堆积物约为~2168×10~6m~3。假设这些堆积物最终完全被搬运出研究区，那么末次冰期以来该区因滑坡被剥蚀了~78mm (2168×10~6m~3/27,700km2)，剥蚀速率为0.005mm/a。