通过树木年轮来分析理解复杂的斜坡变形
独立的墨镜
2023年07月26日 10:52:13
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1 摘要 树木地质学方法在过去的滑坡行为分析中经常被使用,并且已经成为日期滑坡活动的标准方法。然而,与应用树轮进行滑坡分析相关的许多问题仍然没有解决。本研究指出将大的复杂边坡变形区划分为同质区域对于获得尽可能多的相关年代数据,并有助于更精确的滑坡灾害评估具有重要意义。这种多学科的方法包括地球物理测量和地貌制图。分析了风化边坡沉积物中的黏土矿物含量,以验证导致边坡不稳定的膨胀性矿物的存在。此外,

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摘要


树木地质学方法在过去的滑坡行为分析中经常被使用,并且已经成为日期滑坡活动的标准方法。然而,与应用树轮进行滑坡分析相关的许多问题仍然没有解决。本研究指出将大的复杂边坡变形区划分为同质区域对于获得尽可能多的相关年代数据,并有助于更精确的滑坡灾害评估具有重要意义。这种多学科的方法包括地球物理测量和地貌制图。分析了风化边坡沉积物中的黏土矿物含量,以验证导致边坡不稳定的膨胀性矿物的存在。此外, 分析了来自271棵树和18个树根的713个样品,为每个区域创建了事件年代。结果提供了关于每个区域不同行为的证据。树木对边坡运动的反应强度甚至在一个孤立的区域内也发生了显著变化。 利用年代数据识别滑坡触发因素,包括降雨特征以及气候变异和极值的指数。结果表明春季降雨对滑坡活动有着重要贡献。此外, 浅层滑坡运动与深层块体运动相比,更依赖于超过平均值的降雨特征 。基于树轮的各个区域事件年代序列用于描述复杂边坡变形发展的一般概念。

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图表


图1. 研究区的位置和地貌。A - 根据DEM数据确定的捷克共和国及其所在的更大范围区域的位置(a - 山顶,b - 道路和路径,c - 溪流,d - 小屋和建筑物,e - 等高线),B - 研究区的地貌图(1 - 泥石流源区崖壁,2 - 主崖壁,3 - 张力裂缝,4 - 侧向泥石流堤坝,5 - 泥石流锥体,6 - 次级台阶,7 - 前沿叶洪,8 - 滑块,9 - 树木位置,10 - 泥石流块区,11 - 泥石流区,12 - 主滑块区,13 - 下部滑块区,14 - 浅层滑坡区,15 - 矿物分析样品位置,16 - 等高线,17 - 图2中照片的位置)。

图2:研究区地貌特征。A - 主峭壁和主块体区,B - 底块区中的颠倒块体,C - 主块体区前部的张力裂缝,D - 浅滑坡区的张力裂缝,E - 泥石流源头崖,F - 泥石流块体区中的小型崖壁。

图3.在样本表面显示的用于事件识别的树木生长响应(子面板A、B、C的左半部分),并与参考年表的相应增长曲线进行比较(子面板A、B、C的右半部分)。A-轻微的应对木材,B-明显的应对木材,C-突然生长抑制,D-树根对突然暴露作出的细胞腔面积减少的反应。红线垂直符号化了滑坡信号。



图6. 重建两个选定事件期间受斜坡运动影响的树木空间分布(灰点-无信号的树木;红点-有信号的树木;黑十字-研究根部位置)。有关图例,请参见图1。

图8. 树木生长对主断块带的空间分布响应。A - 树木年轮包含反应木的数量与距主崖区的距离之间的关系,B - 主断块带上具有轻度(黑点)和明显(红点)反应木的树木分布(研究时间范围完整),C - 假设的距离依赖性运动幅度和生长应答强度模型,D - 最明显的树木响应的主崖景象。

  结论


 

树轮分析将成为滑坡年代测定的标准方法。尽管已经发表了许多关于滑坡的树轮地貌学研究,但仍有许多问题尚未解决。我们对过去的坡面变形行为的重建清楚地表明,需要仔细确定复杂坡面变形区域内的各个区域,并对每个区域分别进行分析。这一步骤对于获得相关数据至关重要,能够最小程度地减少来自不同坡面过程的相邻区域信号所引起的噪音,从而更好地评估滑坡灾害风险。此外,我们的研究揭示了不同区域之间甚至在同一个区域内树木生长反应强度的变化。最后,本研究指出了应用树轮地貌分析研究坡面变形的可能性,并提供了原创结果,例如对不同触发模式的特定坡面响应或坡面变形发展的时间概念的创立。未来的研究应重点测试树轮基础方法的精确性,通过对监测滑坡的应用进行详细测试。


参考文献

?ilhán, Karel, Radek Tichavsky, Andrea Fabiánová, Vladimír Chalupa, Olga Chalupová, Václav ?karpich, and Radim Tolasz. “Understanding Complex Slope Deformation through Tree-Ring Analyses.” Science of The Total Environment 665 (May 15, 2019): 1083–94. 

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