黔西北麻窩山巖溶盆地沉積物斷代的質(zhì)疑

張信寶

(1.中國(guó)科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所,環(huán)境演變與調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,610041,成都;2.中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所,環(huán)境地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,550002,貴陽(yáng))

黔西北麻窩山巖溶盆地沉積物斷代的質(zhì)疑

張信寶1,2

(1.中國(guó)科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所,環(huán)境演變與調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,610041,成都;2.中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所,環(huán)境地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,550002,貴陽(yáng))

據(jù)謝良勝等的 2篇文章報(bào)道,黔西北麻窩山巖溶盆地近 29年來(lái)平均沉積厚度 1.33m,沉積速率 4.6 cm/a,流域平均侵蝕模數(shù)為 2 900.55 t/(km2?a)。而根據(jù)筆者的研究成果,該巖溶盆地中央部位沉積物剖面中,表征 1963年沉積的137Cs峰值深度為 40 cm,減去犁耕層深度,1963年以來(lái)的沉積厚度為 20 cm,年均沉積速率為 0.44 cm/a,此值僅為謝良勝等研究結(jié)果 4.6 cm/a的 1/10。

巖溶盆地;137Cs;沉積物斷代;質(zhì)疑;黔西北

973項(xiàng)目“西南喀斯特山地石漠化與適應(yīng)性生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控”2008年長(zhǎng)沙年會(huì)上,吳攀先生匯報(bào)了有關(guān)黔西北威寧縣麻窩山巖溶盆地近期沉積的研究,認(rèn)為盆地中最厚達(dá) 3m的紅黏土是 20世紀(jì) 70年代后期以來(lái)的沉積[1-2]。與會(huì)的一些學(xué)者對(duì)這一結(jié)論有所懷疑。會(huì)后,中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所王世杰先生希望筆者前去采集沉積物剖面樣,用137Cs斷代法驗(yàn)證一下吳攀的研究結(jié)果。2009年 5月,筆者實(shí)地考察了該盆地,了解了新中國(guó)成立以來(lái)的水土流失和盆地內(nèi)的沉積情況后,在群眾指點(diǎn)的 20世紀(jì) 70年代后期以來(lái)的沉積最厚的盆地中央部位采集了孔深 80 cm的 1個(gè)沉積剖面,測(cè)定了樣品的137Cs活度。2009年底的項(xiàng)目南京年會(huì)上,告知吳攀先生137Cs的測(cè)試結(jié)果,并指出剖面的137Cs深度發(fā)布不支持他們的研究結(jié)論。

最近,看到謝良勝等[1-2]分別發(fā)表于《中國(guó)水土保持科學(xué)》和《中國(guó)水土保持》上的《盆地型喀斯特流域土壤侵蝕模數(shù)的沉積量測(cè)量法》和《喀斯特山區(qū)紅黏土在石漠化過(guò)程中的侵蝕與堆積記錄——以烏蒙山脈麻窩山流域?yàn)槔?篇文章(以下簡(jiǎn)稱“謝文”)。這 2篇文章內(nèi)容基本相同,盆地面積 0.174 km2,平均沉積厚度 133 cm,沉積總量 130.8萬(wàn) t,平均侵蝕模數(shù) 2900.55 t/(km2?a);但這 2篇文章都僅僅是“據(jù)調(diào)查,研究區(qū)于 20世紀(jì) 80年代起開(kāi)始大肆毀林開(kāi)荒,導(dǎo)致植被破壞、土壤侵蝕加速,部分山頂和山脊已經(jīng)完全石漠化,平緩處有植被的地方僅殘留著零星土層,30年侵蝕的紅黏土堆積于盆地中心,形成平均 132.9 cm厚的紅黏土層,與底部泥色湖泊堆積物形成明顯的反差”,就將紅黏土確定為 29年來(lái)的沉積,并未交代紅黏土斷代的其他科學(xué)證據(jù)。

筆者的實(shí)地調(diào)查不支持“謝文”所云：“1980年以前盆地內(nèi)多處于常年積水的湖泊和沼澤環(huán)境……”和“該溶蝕盆地直到 20世紀(jì) 70年代都還處于湖泊環(huán)境,……”的表述。當(dāng)?shù)乩先苏f(shuō)：他們記事以來(lái)壩子一直就是這個(gè)樣子,全是農(nóng)田,僅村寨旁邊有一個(gè)你們現(xiàn)在看到的池塘,沒(méi)有什么湖泊;70年代以前,流域內(nèi)的樹(shù)木多被砍伐,僅村寨后面的樹(shù)木保存較好,但 70年代后期—80年代期間,村寨后面山坡上的樹(shù)木和灌叢砍伐破壞較多,壩子里面沒(méi)有什么變化。山上全是石頭,沒(méi)有多少土好流下來(lái),流下來(lái)的土多流到壩子中間堆積下來(lái)”。盆地中央沉積剖面的137Cs深度分布見(jiàn)圖 1。剖面中137Cs峰值活度 4.90Bq/kg,位于深度 40 cm處,深度 74 cm以下土層,無(wú)137Cs檢出[3]。137Cs是 20世紀(jì)大氣層核試驗(yàn)的產(chǎn)物,1963年是137Cs產(chǎn)出的峰值年,沉積物剖面中的137Cs峰值層位為 1963年的沉積。湖泊沉積物斷代,一般將137Cs峰值層位深度視為 1963年以來(lái)的沉積厚度,據(jù)此計(jì)算 1963年以來(lái)的平均沉積速率。近年來(lái),137Cs技術(shù)逐漸應(yīng)用于喀斯特洼地的沉積物斷代[3-6]。喀斯特洼地多為農(nóng)耕地,由于犁耕作用,1963年沉降于農(nóng)耕地地面的137Cs塵?；旌嫌诶绺麑由疃葍?nèi),因此農(nóng)耕地洼地 1963年以來(lái)的沉積厚度為剖面中的137Cs峰值層位深度和犁耕層深度之差。洼地農(nóng)耕地的犁耕層深度一般在 20 cm左右,這和剖面中137Cs基本均勻分布于 0～22 cm深度內(nèi)的現(xiàn)象相符[3-6]。取 20 cm為犁耕層深度,該盆地中央部位 1963年以來(lái)的泥沙沉積厚度為 20 cm,年均沉積速率 0.44 cm/a,僅為謝文根據(jù)平均沉積厚度計(jì)算求得的沉積速率 4.6 cm/a的 1/10。

圖 1 麻窩山巖溶盆地中央部位沉積物剖面的137 Cs深度分布Fig.1 137 Cs contents of dep th distribution of sediment in the center ofmawoshan Karst Basin

筆者認(rèn)為,吳攀先生和他學(xué)生野外調(diào)查作出的紅黏土沉積時(shí)代的初步判斷,沒(méi)有經(jīng)過(guò)科學(xué)的驗(yàn)證,不能作為計(jì)算侵蝕模數(shù),判別石漠化程度的依據(jù)?！爸x文”中平均厚度 1.33m的紅黏土可能是明清以來(lái)幾百年,或更早時(shí)期以來(lái)的沉積物。

[1]謝良勝,吳攀,顧尚義,等.盆地型喀斯特流域土壤侵蝕模數(shù)的沉積量測(cè)量法.中國(guó)水土保持科學(xué),2010,8(2)：20-23

[2]謝良勝,吳攀,顧尚義,等.喀斯特山區(qū)紅黏土在石漠化過(guò)程中的侵蝕與堆積記錄：以烏蒙山脈麻窩山流域?yàn)槔?中國(guó)水土保持,2010(4)：47-50

[3]Zhang X B,Bai X Y,Wen A B.Prelimilary invenstigation of the potential for using the137Cs technique to date sediment deposits in karst dep ressions and to estimate rates of soil loss from larst catchments in southwest China.IAHSPublication 2010,337：149-156

[4]何永彬,李豪,張信寶,等.貴州茂蘭峰叢草地洼地小流域侵蝕產(chǎn)沙的137Cs法研究.中國(guó)巖溶,2009,28(2)：181-188

[5]李豪,張信寶,白曉永,等.桂西北喀斯特丘陵區(qū)峰叢洼地小流域泥沙堆積的137Cs示蹤研究.泥沙研究,2010,(1)：17-24

[6]白曉永,張信寶,王世杰,等.普定沖頭峰叢洼地泥沙沉積速率的137Cs法測(cè)定.地球與環(huán)境,2009,37(2)：142-146

Questioning on sedim ent dating in them awoshan Karst Basin of Northwest Guizhou Province

Zhang Xinbao1,2

(1.Key Laboratory ofmountain Environment Evolvement and Regulation,Institute ofmountain Hazards and Environment,Chengdu,Chinese Academy of Sciences,610041,Chengdu;2.State Key Laboratory of Environmental Geochem istry,Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Sciences,550002,Guiyang：China)

Itwas reported in recent two papersofMr.Xie Liangsheng and his colleagues that the average sediment accumulation thickness in themawoshan Karst Basin was 1.33m for the last 29 years and the related average sediment accumulation rate was 4.6 cm/a and the average erosion rate was 2 900.55 t/(km2?a)over the catchment.But according to our researches,in a sediment profile at the centre of the basin,the137Cs peak occurred at the depth of 40 cm,and the related sediment accumulation thickness since 1963 was 20 cm by subtracting the plough dep th and the related average sediment accumulation rate was 0.44cm/a,which was only one tenth of the rate of 4.6 cm/a,reported bymr Xie.

mawoshan karstbasin;137Cs;sediment dating;questioning;NorthwestGuizhou Province

2010-08-06

2010-10-18

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于擴(kuò)散過(guò)程的137Cs、210Pbex示蹤土壤侵蝕速率模型改進(jìn)”(40971169);國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973)項(xiàng)目“西南喀斯特山地土壤侵蝕過(guò)程與水土流失危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)”(2006CB403200);中國(guó)科學(xué)院西部行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目“西南喀斯特生態(tài)系統(tǒng)退化機(jī)制與適應(yīng)性修復(fù)試驗(yàn)示范”(KZCX 22XB2208);中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所環(huán)境地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助項(xiàng)目

張信寶(1946—),男,研究員,博士生導(dǎo)師。主要研究方向：土壤侵蝕與水土保持。E-mail：zxbao@imde.ac.cn

(責(zé)任編輯：程 云)