一場地震為何兩個湖泊反應不同？原因在地形

　　近日，中國科學院地球環境研究所金章東團隊聯合新西蘭和英國高校和研究機構，以新西蘭南島阿爾卑斯斷裂帶附近的Mapourika湖和Paringa湖兩個典型湖泊系統為研究對象，利用湖泊中完整保存的大地震前后沉積記錄，通過碳、氮同位素、正構烷烴組成及其氫同位素等多種地球化學指標對比分析，并結合流域地形地貌參數，對比研究了兩個流域在大地震發生前后侵蝕來源及侵蝕過程的變化。這些地球化學指標能夠有效識別不同海拔、不同深度土壤及基巖風化層中有機質的來源，為重建地震前后流域侵蝕過程提供了重要依據。成果發表于《地質學》上。

　　大地震是改變地表系統的重要自然事件之一。強烈地震不僅會誘發大量滑坡和崩塌，使巨量沉積物快速進入河流和湖泊系統，還會改變巖石圈、土壤圈與水圈之間有機碳的遷移和埋藏過程，對區域乃至全球碳循環產生長期影響。然而，不同流域在經歷強震后，往往表現出截然不同的侵蝕響應特征，這種差異受什么因素控制、又如何影響地震后的侵蝕演化，一直缺乏系統認識。

　　研究發現，兩個湖泊沉積物均完整記錄了公元1717年阿爾卑斯斷裂特大地震事件。盡管兩個流域具有相似的氣候、植被、巖性和構造背景，但它們在侵蝕方式、侵蝕深度和沉積物有機碳來源及其對地震的響應卻存在明顯差異。其中，地形陡峭、坡面與河道連通性更強的Mapourika流域表現為更強烈的深層侵蝕，大量來自深層土壤和基巖風化層的物質被迅速輸送至湖泊；相比之下，地形相對平緩的Paringa流域則以表層土壤侵蝕為主，沉積物中來源于現代表層土壤的生物有機碳比例更高。

　　進一步研究表明，兩個流域的侵蝕模式對大地震的響應也存在顯著差異。地震發生后，Paringa流域最初進入湖泊的沉積物主要來自高海拔地區的表層土壤，隨后逐漸轉變為來自低海拔地區深層土壤和風化層的物質，反映出流域侵蝕方式由震前的淺層土壤侵蝕逐步轉變為震后以基巖滑坡為主的侵蝕。而在Mapourika流域，地震前后侵蝕物質的來源海拔和侵蝕深度并未發生明顯變化。這是因為該流域坡度陡峭，即使在無震時期，基巖滑坡仍然主導著侵蝕過程，持續剝蝕高海拔地區的深層土壤和風化層。因此，雖然地震顯著增加了滑坡規模和沉積物輸出量，但其侵蝕物質的來源和侵蝕深度與震前基本一致。

　　該研究從流域尺度揭示了地形決定大地震后侵蝕響應模式的控制機制，進一步深化了對“地震—侵蝕—碳循環”耦合過程的認識，為評估大地震對地貌演化、沉積物輸移及全球碳循環長期影響提供了重要的科學依據。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1130/G54785.1