陜西五曲灣滑坡發(fā)育特征和14C測齡*

楊麗娟，李華亮，易順華

(中國地質大學地球科學學院，湖北武漢430074)

當前世界各國均高度重視對滑坡災害的預測、預警與風險評估。在諸多滑坡研究要素中，了解滑坡的歷史和發(fā)展趨勢，尤其是精確確定滑坡的滑動年齡，具有十分重要的研究意義。

在國外采用地質分析和14C測齡相結合的手段確定滑坡年齡的成功范例已有數例。譬如，Marten Geertsema在研究位于英屬哥倫比亞省東北部的一個滑坡堰塞湖的形成時［1］，Giovanni Bertolini等對意大利亞平寧山脈北部的全新世滑坡進行研究時［2］，Tamer Y.Duman在測定土耳其Tortum滑坡的年齡時［3］，均采用了兩法結合的手段。國內學者進行此項工作的較少，僅見針對堰塞湖或針對間接與滑坡相關的沉積物的14C測齡研究［4－5］。

2008年9 月中旬，作者在野外研究陜西省鳳翔縣五曲灣典型滑坡時，有幸于滑帶土中發(fā)現了一段保存完好、炭化明顯的樹根樣品，并在2009年4月獲得了14C測齡分析的結果。

介紹五曲灣滑坡的若干特征，通報14C樣品的發(fā)現與分析結果，陳述風險評估意見，是本文研討的基本內容。

1 五曲灣滑坡概況

1.1 基本特征

五曲灣滑坡位于陜西省寶雞市鳳翔縣糜桿橋鎮(zhèn)五曲灣村(107°28′37″E、34°36′58″N)，發(fā)育在中高山區(qū)與黃土塬區(qū)的過渡地帶。平面呈圈椅狀形態(tài)，剖面具階梯狀地貌特征。滑體長410 m，寬330 m，面積14.89萬m2，厚度為42 m，體積為625.15萬m3。前緣高程1 085 m，后緣高程1 175 m，相對高差90 m。滑動方向為120°左右。滑體為離石黃土(Q2l)，滑床為侏羅系直羅組(J2z)泥質砂巖夾粉砂質泥巖。屬黃土－基巖接觸面、大型、老滑坡。

1.2 變形特點

五曲灣滑坡的邊界清楚，周界呈圈椅狀形態(tài)閉合(圖1)。其側壁由兩條同源雙溝構成，前緣剪出口露出地表，與控制滑坡發(fā)生的河床具有0～13 m的高差。滑坡的后壁陡立，傾角達600，見有保存完好厚度達到35 cm的黃土質滑帶土(圖2)。滑帶土整體顯示剪切帶結構特點，其中張扭性的次級滑面非常發(fā)育，裂面間距為2～4 cm。在主滑面和次級滑面上均發(fā)育有大量擦痕構造，二者傾角不一，但傾向卻協調一致，共同指示發(fā)生滑移的運動方向，為120°方位。

圖1 五曲灣滑坡平面圖

圖2 后壁滑帶

1.3 復活跡象

五曲灣滑坡形成之后具有兩次明顯的復活活動。①在1970年代末期，于強降雨過程中，在滑體的中后部位曾經出現過長30 m、寬1.5 m、深度超過60 cm的地裂縫。②在汶川8.0級地震發(fā)生時，受地震影響，位居五曲灣滑體之上的兩座民房的邊墻出現了長約60 cm、寬3～5 cm的顯見裂隙(圖3)。③在滑體后緣鄰近滑帶土部位的Q2l黃土中，還發(fā)育有最近20年內出現的，規(guī)模不大，但不容忽視的裂縫(圖4)。

圖3 汶川8.0級地震造成的房屋裂縫

圖4 滑坡后緣裂縫

2 五曲灣滑坡的形成時代

2.1 地質與人文地理分析

五曲灣滑坡的邊界清楚，不顯示破壞特征，滑帶土保存完好，滑動面上的擦痕仍清晰可辨，同源雙溝未遭受進一步改造，剪出口高程大于河漫灘高程等，上述特征表明:五曲灣滑坡應歸屬老滑坡類型，且其形成時間不會十分久遠。

在五曲灣滑坡的滑坡體上，生長著一棵高達數丈的白皮松的珍希古樹。據調查，其生長年齡為380年左右。該白皮松樹干筆直，沒有任何曾經受損的跡象。由此推斷:該樹是在滑坡之后開始生長的，滑坡的年齡應大于380年。

2.2 14C測齡研究

2.2.1 樣品特征

該測試樣品發(fā)現于五曲灣滑坡的后壁滑帶土中，是滑坡滑動過程之中卷入到滑帶土內的物質，為一段遭受了強烈剪切變形的古樹根(圖5)。它大致呈上圓下扁，上細下闊的準扇形形態(tài)。其長度為48 cm，寬度為5～27 cm，面積約768 cm2，平均厚度在1.2 cm左右。

樣品的表面呈現黑色色調，表征微薄層狀的炭化物質。樣品的內部呈褐黃色調，未顯示腐爛變質特征，木質纖維清晰可辨。此外，在該樣品的正、反兩個表面的平面上，均發(fā)育有十分明顯的擦痕，而且，其產狀與滑帶土中發(fā)育的擦痕完全一致。

圖5 滑帶中的炭化木

2.2.2 樣品處理與測試

樣品測試單位為中國科學院南京地理與湖泊研究所湖泊科學與環(huán)境國家重點實驗室，利用液體閃爍分析儀進行了14C測年。實驗室中樣品的制備處理流程如下。

(1)樣品前處理。將樣品置于1 000 ml燒杯中，加5%鹽酸去除無機炭，不定時攪拌，24～36 h后清洗樣品至中性;加入2%的NaOH溶液，除去腐殖質，浸泡24～36 h后沖洗至中性;最后將樣品放入5%鹽酸溶液中浸煮約30 min后，傾倒樣品上層的酸性溶液，用蒸餾水反復沖洗樣品至近中性，放在烘箱中低溫下烘干。

(2)將樣品炭轉化為CO2，并純化。將樣品置于1號反應罐內，通過過量氧氣，加溫至650℃，將有機質轉化為CO2氣體。

(3)炭化物制備。先使反應產生的氣體通過CuSO4和K2CrO7－H2SO4溶液，去除SO2及其它氧化物和雜質氣體，再以濃氨水吸收CO2。然后在吸收有CO2的氨水溶液中加入過量CaCl2，過濾獲取CaCO3。烘干CaCO3，稱重，按5∶1的量，將CaCO3與Li充分混合，放入2號反映罐內。抽真空30 min至罐內氣壓達0.03 Pa，慢慢升溫的同時繼續(xù)抽真空，當溫度達400℃時恒溫30 min，同時抽真空。在罐內氣壓小于0.001 Pa時，關斷抽氣泵，反應罐繼續(xù)升溫至950℃后，恒溫45 min。通過本步驟獲得C2Li2。

(4)C2H2制備與純化。待2號反應罐冷卻至室溫后，抽真空，加蒸餾水，水解C2Li2，獲得C2H2氣體。C2H2經冷井1、2(液氮與無水酒精混合溶液)，充分去除水蒸氣;經冷井3、4(液氮)去除H2S、PH3、NH3等雜質氣體。真空泵抽除H2、N2、O2等雜質氣體，真空系統(tǒng)壓強小于0.01Pa。

(5)聚合成苯。首先將催化劑在500～600℃下通空氣活化。活化后，系統(tǒng)抽真空至真空系統(tǒng)壓強小于0.01 Pa，同時催化劑溫度降至100℃左右，通入純化后的C2H2，反應溫度控制在80～120℃之間，獲取苯。

(6)稱取閃爍劑(C20H14N2O)0.045 g左右置于測量瓶中，將所獲苯轉移至測量瓶中，稱量所獲樣品苯的重量，加入本底苯至2.635 g左右。將測量瓶放入儀器軌道，靜置1周后，送入儀器測量。

2.2.3 測試結果分析

經過14C測試，樣品年齡為B.P462±45年。由于樹木是在滑坡滑動過程中死亡的，樣品又是從樹木死亡開始停止與外界的C交換，所以14C年齡即相當于滑坡年齡。根據炭化樹根的14C測試結果分析，五曲灣滑坡的滑坡年齡被厘定為462±45年。

3 結語

(1)本文獲得的滑坡年齡(462±45年)，是目前國內14C測齡研究滑坡的有關實例中最為年輕的。

(2)通過野外調查，結合14C測年，以及資料中記載的地震事件，認為五曲灣滑坡極可能是當年的華縣大地震引發(fā)的。

(3)本文采用14C法測定獲取的滑坡年齡，與野外調查分析結果基本一致，又跟華縣大地震時間相互印證，證明了14C測年法的準確性、可行性。所以，如果能在滑帶中發(fā)現可用于14C定年的含炭樣品，進行14C測年，是對年化較新的滑坡進行定年的有效途徑。

(4)綜合研究結果認為，五曲灣滑坡是一個形成時代相對較新，具有顯著復活特征，存在較大風險，必須采取避讓搬遷措施的老滑坡。

致謝:論文寫作過程中，得到了南京師范大學白世彪教授、中國科學院南京地理與湖泊環(huán)境研究所湖泊科學與環(huán)境國家重點實驗室吳艷宏研究員的鼎力相助，在此表示誠摯的謝意!

［1］Marten Geertsema，John J Clagu.1 000－year record of landslide dams at Halden Creek，northeastern British Columbia［J］.Landslides，2006，3(3):217－227.

［2］Giovanni Bertolini，Nicola Casagli，Leonardo Ermini.Radiocarbon data on lateglacial and holocene landslides in the northern apennines［J］.Natural Hazards，2004，31(3):645－662.

［3］Tamer Y.Duman.The largest landslide dam in Turkey:Tortum landslide［J］.Engineering Geology，2009，104(1/2):66－79.

［4］鄧清祿，柯于義，郭鋒.長江三峽非正常含炭粘土沉積及其地質災害意義［J］.地球科學，2008，33(3):405－410.

［5］王蘭生，楊立錚，王小群，等.岷江疊溪古堰塞湖的發(fā)現［J］.成都理工大學學報:自然科學版，2005，32(1):1－10.

［6］國家地震局震害防御司.中國歷史強震目錄(公元前23世紀－公元1911年)［M］.北京:地震出版社，1995.

［7］張振中.黃土地震災害［M］.北京:地震出版社，1999.

［8］陳永明，石玉成，劉紅玫，等.黃土地區(qū)地震滑坡的分布特征及其影響因素分析［J］.中國地震，2005，21(2):235－243.