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大地震对龙门山构造带剥蚀-风化-碳循环的深远影响
金章东 [1,2]; 汪进 [1,3]; 李根 [4]; 张飞 [1]
2018
Source Publication第四纪研究
Volume38Issue:1Pages:261-272
Subtype期刊论文
Abstract构造运动对地表剥蚀、硅酸盐风化、长尺度碳循环以及气候系统的影响一直存在争论和不确定性。其主要原因在于,已有关于“构造-风化-碳循环-气候变化”耦合的证据主要基于河水化学计算的和海洋沉积物记录的硅酸盐风化以及有机碳输移通量,一直缺乏对构造事件前后剥蚀、风化通量的直接观测和对比研究,更不清楚构造运动对流域侵蚀和风化过程影响的幅度、范围及持续时间。龙门山位于构造活动活跃的青藏高原东缘,是学术界长期关注的热点区域,拥有大量的基础资料与背景数据。发生于龙门山地区的2008年汶川地震和2013年芦山地震引发了近8万个山体滑坡;这些滑坡体快速向河流系统输送大量碎屑物质,极大地影响了地表过程,为评价构造事件对流域剥蚀和风化的影响提供了非常珍贵的机会。文章通过定量评估地震滑坡对流域侵蚀、河流颗粒有机碳(POC)输移和河水溶质的影响及持续时间,结合滑坡体积与地震震级和复发频次关系,提出了地震滑坡对以龙门山为代表的活跃造山带长时间尺度剥蚀速率控制的新机制。结果表明,在2008年汶川地震之后的5年里,龙门山地区主要河流的悬浮物通量较地震前增加了3~7倍,指示了地震滑坡对流域侵蚀的直接贡献;清空单次地震产生的龙门山地区细颗粒滑坡物质需要几十年至数百年、粗颗粒则可能需要数千年,而滑坡密度和高强度径流是控制滑坡物质搬运时间的主要因素。通过模拟建立了龙门山地区地震震级-滑坡体积与复发频次的关系,计算得到该地区理论上的长时间尺度平均地震滑坡剥蚀速率,约为0.5~1.0 mm/a。这一理论值与宇宙成因核素和低温热年代学获得的长尺度剥蚀速率大致相当,并且汶川滑坡的空间分布与测得的长尺度剥蚀速率的空间分布相似,这表明在构造时间尺度上,龙门山构造带的剥蚀通量很可能主要是由地震引发的滑坡碎屑物质持续提供的,为解释构造活跃区的高剥蚀通量提供了一个全新的机制。与地震滑坡剥蚀同步的是河流现代POC和河水溶质的成倍增加。汶川地震造成岷江上游杂谷脑河现代POC供给增加了2~4倍,且只有少部分会被氧化降解;同时,震后岷江河水碱度和硅酸盐风化通量则增加了4倍左右,由此造成的CO_2消耗通量和~(87)Sr/~(86)Sr比值分别增加了4.3±0.4倍和0.000644±0.000146。本研究将构造活动与长时间尺度山脉剥蚀、流域风化和碳循环直接地联系到一起,为“构造-风化-碳循环-气候变化”耦合提供了直接有力的观测证据和基于滑坡的全新机制解释。如果其他的地震也有类似汶川地震引发的有机碳埋藏和硅酸盐碳消耗成倍增加的双重碳汇效应,那么地震及其引发的滑坡可能在调节长时间尺度大气CO_2和全球气候中的确起着重要的作用。
Indexed ByCSCD
Language中文
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Document Type期刊论文
Identifierhttp://ir.ieecas.cn/handle/361006/10358
Collection加速器质谱中心
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GB/T 7714
金章东 [1,2],汪进 [1,3],李根 [4],等. 大地震对龙门山构造带剥蚀-风化-碳循环的深远影响[J]. 第四纪研究,2018,38(1):261-272.
APA 金章东 [1,2],汪进 [1,3],李根 [4],&张飞 [1].(2018).大地震对龙门山构造带剥蚀-风化-碳循环的深远影响.第四纪研究,38(1),261-272.
MLA 金章东 [1,2],et al."大地震对龙门山构造带剥蚀-风化-碳循环的深远影响".第四纪研究 38.1(2018):261-272.
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