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一段展示後果的影片,關於發生在南蒂羅爾的巖崩,提醒我們即使是小的物質移動也可能造成災難性的,甚至是致命的影響。
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非常大型的巖崩是罕見但非常危險的事件,可能會對整個人類聚居地產生災難性的影響。1963 年發生了此類最大災難之一,當時一場巖崩滑入 瓦伊昂 的人工湖,引發了洪水,摧毀了多個村莊,造成 2000 人死亡。為了防止類似的災難,瞭解可能導致如此大規模巖崩的因素非常重要。早期的解釋只涉及地震,但自 19 世紀中期以來,氣候變化也被認為是可能增加災難性巖崩發生的重要因素。
根據這個假設,溫度波動會增加岩石表面的風化速率,岩石變得嚴重開裂和斷裂。在氣候更加潮溼的時期,水會透過這些裂縫滲入岩石。水起潤滑劑的作用,導致巨大的巖塊滑落 - 發生巖崩。
為了驗證這個假設,有必要將巖崩的發生與過去的氣候變化進行比較。在阿爾卑斯山,關於降雨或溫度的書面記錄大約有 250 年的歷史,在同一時期,只發生了少數大型滑坡 - 比如 1806 年,一場巖崩摧毀了瑞士 戈爾道 村,造成 500 人死亡。
為了改進這個有限的資料庫,地質學家重建了過去 10000 年的氣候,並對儘可能多的化石巖崩進行了年代測定。
阿爾卑斯山的氣候可以用多種方法重建:可以利用阿爾卑斯湖泊中沉積的沉積物的化學成分和化石含量來估算這些沉積物形成期間的降雨量。冰川的波動,從儲存下來的冰磧中推斷出來,用於重建同一時間跨度內的溫度波動。
為了對 50 年前的化石巖崩進行年代測定,唯一適用的方法是放射性碳定年法,該方法測量巖崩掩埋的有機殘留物中緩慢衰變的元素碳-14的濃度。用這種方法研究的第一個災難性滑坡之一是蒂羅爾的科費爾斯巖崩,其中一塊木頭的年代測定為 9800 多年前。然而,這樣的發現很少見,並且許多化石巖崩的年齡至今無法測量。
最近開發的一種年代測定方法顯著增加了可測定年代的舊巖崩沉積物的數量。阿爾卑斯山的許多巖崩發生在以碳酸鹽巖為特徵的地區,如石灰石(由礦物方解石組成)或白雲岩(由礦物白雲石組成)。這兩種礦物都由元素鈣和鎂以及微量的放射性元素鈾組成,它們溶於水。當巖崩發生時,地表碎屑會被降雨迅速溶解。然後,飽和的水滲入地下,在那裡沉積部分溶解的元素,在巖崩碎屑的空腔內形成新一代礦物。在地質學中,這種新形成的礦物被稱為“膠結物”,並且這種新形成的膠結物的年齡幾乎與巖崩事件的年齡相同。
圖 1.在奇爾甘特巖崩(蒂羅爾)處的一塊巨大的白雲岩巨石。請注意巨石底部較小的卵石,它們被巖崩發生後形成的膠結物固定在一起。
摻入膠結物中的放射性鈾緩慢衰變,形成子元素釷。與放射性碳定年法類似,透過測量這兩種元素的濃度,並瞭解鈾轉化為釷的速率,可以計算出膠結物的形成年齡,從而計算出巖崩的年齡。
使用這種方法,可以測定位於奧地利蒂羅爾地區各種不明年齡的災難性巖崩的年代,例如費恩帕斯山口或奇爾甘特山的巖崩。這兩個化石巖崩的年代都被測定為 4000 到 3000 年之間。
2008 年,普拉格及其合作者回顧了中阿爾卑斯山這些和其他大型化石滑坡和泥石流的可用年齡。他們發現,在亞北方期 - 4200 到 3000 年前之間的一段時間 - 似乎確實存在事件的聚集。
從瑞士格爾岑湖中沉積的研究沉積物以及阿爾卑斯冰川的重建波動中,我們還了解到,亞北方期的特點是氣候潮溼,溫度波動劇烈。
圖 2. 蒂羅爾及其周邊地區化石滑坡的時間分佈與氣候變化(溼度和溫度)的比較,請注意大約 4000 年前的事件聚集(修改自PRAGER 等人,2008 年)。
然而,作者也指出,可用資料仍然有限,並且滑坡的發生存在顯著的區域差異,可能與降雨或溫度的區域性變化有關。
隨著使用新舊年代測定方法不斷增長的資料庫,滑坡如何由這些環境因素觸發,以及災難性事件的發生如何受氣候變化控制,將變得更加清晰。
參考文獻
OSTERMANN, M.;SANDERS, D.;PRAGER, C. & KRAMERS, J. (2007):費恩帕斯巖崩(奧地利)“巨石控制”流星環境中的文石和方解石膠結:對災難性物質移動的放射性測年影響。Facies 53(2):189-208
PRAGER, C.;ZANGERL, C.;PATZELT, G. & BRANDNER, R. (2008):蒂羅爾(奧地利)及其周邊地區化石滑坡的年齡分佈。 Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 8: 377-407
SANDERS, D.;OSTERMANN, M.;BRANDNER, R. & PRAGER, C. (2010):災難性巖崩沉積物的流星成岩作用:成岩作用和意義。Sedimentary Geology 223: 150-161