2020, Vol. 32 
(2: 中国科学院大学, 北京 100049)
(3: 中国科学院第四纪科学与全球变化卓越创新中心, 西安 710061)
(2: University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, P. R. China)
(3: Center for Excellence in Quaternary Science and Global Change, Chinese Academy of Sciences, Xi'an 710061, P. R. China)
地震、台风以及海啸等各种极端事件越来越引起关注，然而我们对地表过程如何响应这类极端事件却知之甚少.大地震的强烈震动往往造成大量的岩石崩塌以及滑坡，影响地表侵蚀和风化，在物质循环、地形地貌演化等过程中扮演着重要角色[1-2].地震滑坡对地表过程的影响大体表现在三个方面：一、地震引发的滑坡物质进入河流，导致河水中的输沙量成倍增加，对河流沉积物搬运过程有着重要的影响，滑坡物质在震区滞留的时间可达到几十年至千年[3-4]；二、地震滑坡会造成大量的新鲜岩石出露，增强岩石风化速率，进而改变地表水的化学成分，增加流域风化通量[5-6]；三、滑坡会导致大量森林植被的破坏，进而增加颗粒有机碳(POC)的剥蚀或埋藏[7-8].
2008年5月12日里氏7.9级汶川大地震发生于青藏高原东缘龙门山断裂带.该断裂带呈北东-南西向延伸，为青藏高原与四川盆地的过渡山区，长约500 km，宽约30 km，由一系列右行逆冲、斜向滑动断裂构成[9].汶川地震引发了超过56000个滑坡，总体积达3 km3，其中43 %的滑坡与河道相连接，其余的则分布在山坡上[10-11].地震滑坡物质极大地影响了地表物质运移过程[3, 10, 12]，在强降雨以及高径流条件下，这些滑坡物质更容易进入河流搬运沉积[4, 13].然而，对于2008年汶川地震前后沉积过程及沉积物组成的变化还知之甚少，制约着地震事件地表环境效应的深入认识.
修建在岷江下游的紫坪铺水库于2004年9月开始蓄水(图 1)，完整地保存了2008年汶川地震前后的沉积物，为评价地震滑坡物质在流域内的运移和沉积过程及组成变化提供了绝佳材料.本研究通过紫坪铺水库沉积物元素以及Sr同位素组成的分析，探究了2008年汶川地震对河流搬运物质组成和来源影响，为利用沉积物组成变化反演地震和气候等极端事件提供基础和借鉴.
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图 1 龙门山地区岷江水系、紫坪铺水库沉积物钻孔点位以及2008年Mw 7.9汶川地震引起的滑坡分布: (A)紫坪铺水库位置(白色圆圈)以及滑坡分布(黄色多边形)；(B)紫坪铺水库中心沉积物钻孔点位(钻孔A)以及水库入口处河漫滩沉积物钻孔点位(钻孔D)(图件修改自文献[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]) |
2016年10月中旬使用澳大利亚UWITEC活塞取芯平台在紫坪铺水库中心(图 1)采集了共10.89 m长的沉积岩芯(ZPP-A: 31°02′8.20″N, 103°33′48.20″E，水面海拔870 m).沉积物具有水平层理，主要由浅灰色、褐色的粉砂和黏土矿物组成，其完整地保存了汶川地震前后的沉积序列.该岩芯已利用磁化率与水库水位的对应关系建立了可信的年代序列[13]：沉积岩芯具有24个磁化率变化旋回，其变化是由磁性矿物含量不同造成的，将这些旋回与一年两次高水位的水库水位相对应，精确地将沉积岩芯定年到了年分辨率(图 2).这个年代模式划出的沉积岩芯中2008年地震的位置，正好对应于岩芯颜色的突变层，进一步证实了年代标尺的可靠性.最重要的是，因为紫坪铺水库水位是基于防洪、居民用水和灌溉而规律性地人为调控的，因此由水库水位与磁化率的旋回确定的年代标尺是独立于季风降水、径流量等自然水文参数的，也就避免了循环论证[13].本文挑选了地震前后磁化率峰值点的35个样品，进行全样的Sr同位素以及元素组成的测试分析.
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图 2 紫坪铺水库沉积物87Sr/86Sr比值(绿色)、磁化率(黑色)和中值粒径(D50, 棕色)以岷江干流(威州水文站)日径流量(蓝色)时间序列曲线.沉积物中2008年汶川地震的界线根据文献[13]确定，阴影为2010-2011年高径流条件下高磁化率、粗颗粒和低87Sr/86Sr比值.沉积物中值粒径(D50)、磁化率以及岷江干流日径流量数据均引自文献[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] |
同时，于2019年6月在紫坪铺水库入口处(图 1)岷江河漫滩采集了一支74 cm长的河漫滩沉积物(103°28′52.84″N，31°02′23.92″E，水面海拔854 m).沉积物具有明显的粒度分层，主要由褐色的中细粒砂、粉砂组成.本文挑选了粒度不同的7个沉积物样品，进行全样的Sr同位素以及元素组成的测试分析.河漫滩沉积物属于地震后沉积，主要受控于水动力分选，又距离水库近，因此本文借助于河漫滩沉积物的粒度效应来探究水动力分选造成的粒度变化对水库沉积物Sr同位素及元素组成的影响.
1.2 样品分析测试粒度测定：使用Malvern 2000激光粒度仪对所有样品粒度组成进行测试.测试前，先对样品进行去除有机质和碳酸盐的处理，测试范围0.02~2000 μm，测试误差优于2 %.
沉积物样品消解：首先将样品置于烘箱在100℃下烘干，之后用玛瑙研钵研磨至200目以下，取30 mg样品加入4 mL HNO3和3 mL HF至Teflon消解罐中，通过UltraCLAVE微波消解程序消解约3 h.消解完成之后转移样品至赶酸仪并蒸干，冷却至室温后加入1 mL HClO4和3 mL王水将样品蒸干并加入2 % HNO3溶解至5 mL试管中保存，用于后续元素含量以及同位素测试.同时，消解GSD-9、BHVO-2和AGV-2作为监控标样.
主微量元素分析：使用Thermo Fisher Scientific ICAP 7400 ICP-OES测试K、Ca、Na、Mg、Al，分析精度优于3 %，使用PerkinElmer NexION 300D ICP-MS测量Rb和Sr含量，分析精度优于5 %.
Sr同位素分析：取含400 ng的Sr溶液于干净的Teflon容器中，80℃蒸干，1 mL 3 mol/L的HNO3提取样品中的Sr.样品通过Sr-Spec特效树脂分离富集，然后3 mL去离子水洗脱Sr.使用Thermo Fisher Scientific Neptune-plus MC-ICP-MS对87Sr/86Sr比值进行测试，Sr同位素标准化值为86Sr/88Sr=0.1194.测试期间NIST-NBS987标样的87Sr/86Sr比值为0.710243 ± 0.000016(2σ，n=6).
以上所有前处理和测试均在中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室完成.
2 结果 2.1 紫坪铺水库沉积物Sr同位素时间序列变化2008年汶川地震前后紫坪铺水库沉积物87Sr/86Sr比值和主微量元素含量测定结果及相关参数见附录.
沉积物87Sr/86Sr比值分布范围为0.714357~0.718376.地震前沉积物87Sr/86Sr比值平均值为0.717721，地震后沉积物87Sr/86Sr比值平均值为0.716237.从图 2中可以看出，2008年汶川地震后水库沉积物87Sr/86Sr比值降低，而沉积物中值粒径(D50)与磁化率增大[13]，最显著的变化出现在2010年，87Sr/86Sr比值由0.716256降至最低值0.714357(附录)，而沉积物D50增至最大值24.2 μm[13]，对应河流高径流时期. 2011年之后，随着河流年径流量减小，沉积物D50逐渐在2016年恢复到较低水平，而87Sr/86Sr比值恢复到较高水平.沉积物87Sr/86Sr比值的时间序列变化与Rb/Sr比值和粒度的变化模式相似，两者有良好的相关性(R2=0.56，图 3C).紫坪铺水库震后沉积物Rb/Sr比值降低可能是高Sr含量的新鲜滑坡物质加入的结果[13]，因此地震后沉积物87Sr/86Sr比值降低同Rb/Sr比值一样很可能是因为地震产生的新鲜滑坡物质输入引起的.
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图 3 2008年汶川地震前后紫坪铺水库沉积物87Sr/86Sr分别与(A)Al/Sr、(B)Al/Ca和(C)Rb/Sr比值之间的关系(黑色实线为拟合趋势线，其中B图拟合线不包括椭圆中6个高Al/Ca、低87Sr/86Sr比值沉积物样品，C图中椭圆部分对应于B图) 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) |
根据Nesbitt和Young提出的计算表达式来计算沉积物化学蚀变指数(CIA)值[14]：
| $ {\rm{CIA = }}\left[ {{\rm{A}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}{\rm{/ }}\left( {{\rm{A}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}{\rm{ + Ca}}{{\rm{O}}^{\rm{*}}}{\rm{ + }}{{\rm{K}}_{\rm{2}}}{\rm{O + N}}{{\rm{a}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}} \right)} \right]{\rm{ \times 100}} $ | (1) |
式中，CaO*仅为硅酸盐中的CaO，氧化物为分子摩尔数.本文采用McLennan提出的方法对CaO*进行校正[15]，即根据自然界中碳酸盐和硅酸盐矿物中的Na与Ca平均组成以及沉积物中的CaO/Na2O摩尔比值来计算CIA值：如果CaO/Na2O摩尔比值大于1，用Na2O的含量代替CaO*；如果比值小于1，就直接用CaO的值计算CIA值.
由CIA结果可知，2008年汶川地震前后紫坪铺水库沉积物CIA值分布范围为58.6~71.7，地震前沉积物CIA平均值为69.6，地震后沉积物CIA平均值为63.8(附录).与地震前(2005-2008年)沉积物不同，地震后沉积物CIA值降低，且与K/Na比值有非常好的正相关关系(R2=0.97，图 4A).与此同时，地震后(2008-2009年)沉积物CIA值和K/Na比值分别降低至67.0和2.39，而地震后(2010-2016年)高河水径流下沉积物CIA值和K/Na比值进一步降低至59.1和1.27，随后它们分别逐渐回归到65.9和2.08(附录).
3 讨论 3.1 地震前后紫坪铺水库沉积物CIA值变化的原因 3.1.1 新鲜未风化硅酸盐矿物输入对沉积物CIA值变化的影响物源稳定的情况下，CIA是评价硅酸盐化学风化程度的指标，CIA值越高指示硅酸盐矿物中的Na、K、Ca从母岩中流失越多，化学风化程度越高[14].因为Na主要赋存于斜长石中，K主要赋存于钾长石中，斜长石的风化淋溶速度要比钾长石快，所以K/Na比值可以衡量斜长石的分解程度.物源稳定的情况下，K/Na比值可以表征沉积物的化学风化程度，比值越高指示风化程度越高[16].
2008年汶川地震产生了大量的滑坡物质搬运到河流中[3, 13].岷江悬浮物10Be和河水化学均表明地震滑坡出露了大量的新鲜硅酸盐[5, 17]，这些新鲜的硅酸盐矿物来不及风化就被搬运至河流沉积.地震前沉积物高的CIA值，表明它们风化程度高，是经历了长时间风化作用的结果.地震后的沉积物CIA值低，整体风化程度较低，表明其包含更多的新鲜滑坡物质(图 4A).从本质上来说，地震后沉积物CIA值的降低反映了流域长期风化土壤(高CIA值)与地震滑坡物质(低CIA值)的混合.相比于地震前沉积物CIA值多集中在70左右，地震后CIA值有较大的变化范围(58.6~68.6)，并且与K/Na比值有很好的正相关性(R2=0.97，图 4A).这反映了地震后不同时间段沉积物中风化土壤与新鲜滑坡物质混合比例的不同，是降雨和径流强度作用的直接表现.特别地，2010年暴雨导致河流径流量显著增大，增强了河流的搬运能力，将大量的地震滑坡物质冲刷至与河道相连接[18]，更多的滑坡物质被搬运至河流中[13]，沉积物中包含更大比例的新鲜未风化硅酸盐矿物，表现为沉积物CIA值显著降低(图 4A).上述分析表明，地震后新鲜未风化的硅酸盐矿物输入是沉积物CIA值降低的一个主要原因.
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图 4 2008年汶川地震前后紫坪铺水库沉积物CIA值与(A)K/Na、(B)Rb/Sr以及(C)87Sr/86Sr比值之间的关系(与地震前(2005-2008年)沉积物(黑色椭圆)不同，地震后水库沉积物CIA值分别与K/Na、Rb/Sr以及87Sr/86Sr比值之间有良好的正相关关系，黑色实线为拟合趋势线) 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) |
粒度对沉积物组成也有重要的控制，例如粗颗粒矿物(如石英、长石)与细粒的黏土矿物有着不同的元素组成[19-20].水库沉积物CIA值与D50具有良好的负相关关系(R2=0.70，图 5A)，清楚地表明地震后沉积物粒度变化对其CIA值也有直接的影响.这可以从河漫滩沉积物粒度与CIA的关系得到进一步证实.紫坪铺水库入口处河漫滩沉积物粒度分析表明，随着D50增大，CIA值显著降低(图 5A)，这指示了河流搬运过程中水动力对矿物的分选.地震前后水库沉积物D50变化幅度约为20 μm[13]，CIA值最大变化幅度约为13(附录).通过河漫滩沉积物的D50与CIA值的拟合关系可以发现，20 μm的粒径变化可解释大约1.4的CIA值变化(图 5A)，因此水动力分选造成的粒度变化在一定程度上增加了地震后水库沉积物CIA值的变化幅度.
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图 5 2008年汶川地震前后紫坪铺水库沉积物(钻孔A)与水库入口处河漫滩沉积物(钻孔D)的中值粒径(D50)分别与(A)CIA值和(B)87Sr/86Sr比值之间良好的负相关关系(紫坪铺水库沉积物中值粒径(D50)数据引自文献[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]) |
碳酸盐和硅酸盐具有明显不同的87Sr/86Sr比值.碳酸盐高Sr含量、低87Sr/86Sr比值，而硅酸盐(玄武岩除外)相对低Sr含量、高87Sr/86Sr比值，是控制河流水体以及沉积物Sr同位素组成的两个主要端元[21-23].与沉积物的元素、粒度等指标不同，Sr同位素在风化和搬运过程中不会发生分馏，加之87Rb的半衰期很长(4.88×1010 a)，因此短时间尺度沉积物中87Sr/86Sr比值只受控于物源的变化，而与放射性成因87Sr加入、风化、分选作用等无关[24-25].因此，Sr同位素可以更好地反映地震前后碳酸盐和硅酸盐对沉积物的相对贡献. 图 2显示汶川地震后紫坪铺水库沉积物87Sr/86Sr比值降低，尤其在2010年降至最低值0.714357(附录)，这指示了具有低87Sr/86Sr比值端元物质快速加入.这一端元物质主要是地震滑坡暴露的泥盆纪海相灰岩，因为泥盆纪海相灰岩在龙门山地区大量分布，其87Sr/86Sr比值为0.70788~0.70868(平均值为0.70823±0.00020)[26].因此，地震后低87Sr/86Sr比值的碳酸盐组分加入导致了沉积物中不同矿物比例的变化，进而导致了沉积物87Sr/86Sr比值降低[13, 27].这可以从地震后沉积物87Sr/86Sr和Al/Sr比值同步降低及其正相关性得到进一步证实(R2=0.88，图 3A)，因为Al含量的变化一般只受石英稀释作用的影响[20, 28]，Al/Sr比值可以消除石英稀释作用对Sr含量的影响.
有意思的是，我们在利用Ca含量变化评估碳酸盐组分[29-30]如何影响地震前后沉积物Sr同位素组成变化时发现，地震前(2005-2008年)和地震后(2008-2009年)沉积物Al/Ca比值与87Sr/86Sr比值均有一定的正相关性(R2=0.67，图 3B)，指示碳酸盐含量对沉积物87Sr/86Sr比值有一定的影响.然而，2010-2011年高径流时期有6个相对低Ca含量(高Al/Ca比值)、低87Sr/86Sr比值的沉积物却明显偏离了拟合趋势线(图 3B)，这表明地震后除了新鲜碳酸盐输入，还有其他的因素影响了沉积物Sr同位素组成.
3.2.2 新鲜未风化硅酸盐矿物输入对沉积物87Sr/86Sr比值变化的影响沉积物中87Sr/86Sr比值还与风化矿物的Rb/Sr比值以及年龄紧密相关[31].由于87Rb半衰期很长，所以在短时间尺度上沉积物87Sr/86Sr比值主要取决于风化矿物的Rb/Sr比值和Sr同位素组成[32]. 图 3C中，地震后沉积物87Sr/86Sr比值降低，表明地震后沉积物中含更多低87Sr/86Sr比值的矿物.
地震后沉积物CIA值与87Sr/86Sr和Rb/Sr比值均有良好的正相关(R2分别为0.75、0.84)，87Sr/86Sr与Rb/Sr比值随CIA值降低而降低(图 4)，表明地震后沉积物87Sr/86Sr和Rb/Sr比值同CIA值一样亦受新鲜未风化的硅酸盐矿物输入影响.这些出露的新鲜硅酸盐矿物很可能是一个低87Sr/86Sr和Rb/Sr比值端元.因此，除了受碳酸盐输入影响，地震后低87Sr/86Sr比值的新鲜未风化的硅酸盐矿物输入是导致沉积物87Sr/86Sr比值降低的另一可能原因.地震前沉积物无地震滑坡物质的输入，其87Sr/86Sr比值与Ca含量变化有很好的相关性(R2=0.67，图 3B)，但与CIA值之间无明显的相关性(图 4B).地震后(2008-2009年)开始有低87Sr/86Sr比值的新鲜硅酸盐矿物输入到河流中，沉积物87Sr/86Sr比值略微降低. 2010年暴雨事件后，河流径流增加，搬运能力增强，大量的新鲜未风化硅酸盐矿物输入到河流，沉积物87Sr/86Sr比值出现显著的降低(图 4C).
3.2.3 水动力分选对沉积物87Sr/86Sr比值变化的影响沉积物Sr同位素组成与粒度也具有一定的相关性，粒度越小越富集87Sr，即87Sr/86Sr比值越高[20, 33].紫坪铺水库沉积物87Sr/86Sr比值时间序列变化与D50变化模式相似(图 2)，两者良好的负相关指示沉积物粒度变化也是震后沉积物87Sr/86Sr比值降低的原因之一(图 5B).那么，沉积物粒度变化对水库沉积物87Sr/86Sr比值变化有多大程度的贡献呢？水库入口处河漫滩沉积物D50与87Sr/86Sr比值关系表明，随着D50增大，87Sr/86Sr比值降低，这指示了河流搬运过程中水动力对矿物的分选.如前所述，地震前后水库沉积物粒径变化幅度约为20 μm，87Sr/86Sr比值最大变化幅度为0.004019(附录).根据河漫滩沉积物D50与87Sr/86Sr比值拟合的关系，20 μm的粒径变化可以解释沉积物约0.00044的87Sr/86Sr比值变化(图 5B).相对于地震前后水库沉积物87Sr/86Sr比值最大变化幅度(0.004019)而言，水动力分选造成的粒度变化对87Sr/86Sr比值变化的贡献约为11 %.
3.3 水文对沉积物物源供给和组成的控制尽管紫坪铺水库沉积物D50、磁化率、元素以及87Sr/86Sr比值在2008年地震后没有立即发生显著的变化，但是在两年后，河流径流量增大，沉积物组成均出现显著的信号响应(图 2).在2010年，沉积物D50增至最大值24.2 μm[13]，87Sr/86Sr比值降至最低值0.714357(附录). 图 3~图 5均显示了沉积物地震后(2008-2009年)和地震后(2010-2016年)可分辨的信号差异响应.
尽管2008年汶川地震在龙门山地区产生了大量的滑坡物质，但是只有小于一半的滑坡与河道相连接[11]，而且河流径流量不大，限制了河流搬运能力，所以在2008年地震后两年内河流搬运的滑坡物质较少，更多的还是经历风化的细粒沉积物. 2010年龙门山区域遭遇了暴雨，河流径流量增大，搬运能力增强.首先，强烈的暴雨引发了泥石流，将位于山坡上的滑坡物质输送到河道，其引发的滑坡总面积占了地震滑坡的30 % [18].其次，增加的径流量极大地增强了河流搬运能力.所以，在2010年，岷江搬运了更多的地震滑坡物质至紫坪铺水库，沉积物组成的信号响应也更为显著，反映了水文对河流沉积物物源供给和组成的控制[13]. 2011年之后，随着河流径流量减小，其搬运能力减弱，沉积物D50和磁化率在2016年逐渐恢复到较低水平，而87Sr/86Sr比值恢复到较高的水平(图 2).沉积物组成的变化进一步证实了，地震产生大量的滑坡物质后，河流沉积物供给状态从供给限制型转变为搬运限制性，河流的径流主要控制着沉积物物源[13].
3.4 沉积物组成变化对指示地震等极端事件的意义2008年汶川地震后紫坪铺水库沉积物组成变化有以下3个显著特点：1、沉积物粒径因为粗颗粒滑坡物质输入而增大；2、碳酸盐组分增加；3、地震滑坡出露的新鲜未风化的矿物输入导致地震后沉积物总体风化程度降低. CIA、87Sr/86Sr以及Rb/Sr比值对此均有很好的响应，使之成为指示地震等极端事件的潜在指标.其中，前2个作用造成的Sr同位素组成的变化还与水文条件引起的物源变化有关.例如，现代长江下游悬浮物Sr同位素组成的季节性变化主要受流域季风气候影响所引起的物源变化的控制[27].由于强烈的震动，地震滑坡会暴露出新鲜的未风化矿物，是地震事件的辨识性特点.
粒度效应表明，地震后紫坪铺水库沉积物CIA值的降低不完全是由水动力分选造成的粒度变化引起的，其CIA值在地震后降低指示了地震后新鲜未风化硅酸盐矿物输入.地震后沉积物CIA值分别与87Sr/86Sr以及Rb/Sr比值有良好的正相关关系，表明地震后新鲜未风化硅酸盐矿物输入是87Sr/86Sr与Rb/Sr比值降低的一个重要原因.地震后沉积物CIA值、87Sr/86Sr与Rb/Sr比值的降低，综合反映了地震滑坡新鲜未风化物质对沉积物的贡献. 87Sr/86Sr与CIA和Rb/Sr比值这些风化指标相结合可以用来指示地震后新鲜未风化矿物侵蚀、搬运和沉积，为利用沉积物组成变化反演地震等极端事件提供了基础和借鉴.
2010年暴雨之后，河流径流增大，更多的滑坡物质输入到河流，沉积物信号出现更显著的响应.一方面，暴雨事件增强了沉积物组成变化对地震信号的响应；另一方面，这种“延迟”的响应也为确定钻孔中地震事件发生的位置带来了干扰.例如，紫坪铺水库沉积物钻孔中D50与磁化率变化最大的位置不是2008年汶川地震之后，而是2010-2011年暴雨事件发生之时[13].因此，在确定沉积物钻孔中地震等极端事件发生的位置时，需要综合考虑水文气候因素带来的可能影响.
4 结论2008年汶川地震后紫坪铺水库沉积物组成变化本质上反映不同径流条件下风化土壤与地震滑坡物质不同比例的混合，CIA、87Sr/86Sr以及Rb/Sr比值对此均有很好的响应. 2008年汶川地震后沉积物87Sr/86Sr与Rb/Sr比值同步降低，并且与CIA值呈正相关性，指示地震暴露了新鲜未风化矿物，是地震事件发生的辨识性特点.特别有意义的是，沉积物组成更显著的信号响应出现在地震后强径流的2010-2011年，表明水文对地震后沉积物物源供给和组成的控制.本研究为利用沉积物指示地震等极端事件提供了潜在指标，同时指出在确定沉积物序列中地震等极端事件发生的位置时，需要综合考虑水文气候因素带来的可能影响.
5 附录附录见电子版(DOI：10.18307/2020.0627.)
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表 附录 紫坪铺水库和河漫滩沉积物元素含量和87Sr/86Sr比值测定结果* Tab. 附录 Elemental concentrations and 87Sr/86Sr ratios for sediments from the Zipingpu reservoir and river bank |
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