《Landslides》：Complex dendrogeomorphic analysis of mass movements in the steep slopes of the Cretaceous canyon
编辑推荐：
本研究针对白垩纪峡谷这一地貌灾害非典型区域，如何评估多种地质灾害（泥石流、滑坡、落石）的时空行为与风险这一难题，研究人员采用树轮地貌学方法，通过分析454个树轮序列的解剖学生长响应，重建了各过程的时空动态、震级-频率关系，并计算了局部滑块的位移速率，揭示了该峡谷陡坡是多种灾害的“热点”，其活动性可与高山区媲美，为未来灾害风险评估与监测点优化选择提供了关键依据。这项工作发表于《Landslides》期刊。
在风景如画的河谷地带，陡峭的峡谷壁往往是地质活动的隐秘“舞台”。然而，并非所有看似平静的谷坡在形态或地质上都注定会发生大规模自然灾害。位于捷克共和国蒂恰奥尔利采河的这片白垩纪峡谷陡坡便是这样一个“意外”的热点。更复杂的是，不同类型的灾害性地质过程（如泥石流、滑坡、落石）常常在空间上聚集发生，使得全面评估其风险变得尤为困难。传统的历史记录往往匮乏，而绝对定年法或遥感技术要么时间精度不足，要么时间范围有限。要预测未来的灾害活动、建立可靠的震级-频率（m-f）关系，乃至确定其潜在诱发因素，都极度依赖对过去活动精确的时空信息。那么，如何在这个缺乏长期监测记录的峡谷地带，精确回溯多种地质灾害的“前世今生”，并评估其未来的风险呢？为了解决这一难题，一项发表于《Landslides》期刊的研究，巧妙地请出了大自然的“记录员”——树木，通过树轮地貌学（dendrogeomorphology）这一独特视角，对峡谷陡坡上的多种物质运动进行了首次综合性解码。
为了开展这项研究，研究人员主要应用了树轮地貌学（dendrogeomorphology）这一核心方法。他们首先对研究区（蒂恰奥尔利采河峡谷右岸约800米长的坡段）进行了详细地貌填图，将其划分为泥石流、滑坡和落石三个主导过程区。随后，从受扰动的树木中采集了454个树木年轮样本（来自171棵针叶树和阔叶树），在实验室进行标准化处理后，通过交叉定年确保年表精度。研究的关键在于识别树木年轮中由地质灾害事件诱发的多种生长扰动（Growth Disturbances, GDs），包括创伤树脂道（TRD）、愈伤组织、反应木、 abrupt growth suppression（生长骤减）和 abrupt growth release（生长骤增）等。通过统计特定年份表现出GD的树木比例，研究人员构建了各灾害过程的事件年表。此外，他们还对跨越张裂缝的树根进行解剖学分析，通过测量细胞腔面积的变化来识别根系暴露年份，进而计算滑块位移速率。最后，利用树木位置和GD信息，结合地貌图，重建了事件的空间分布，并构建了基于重激活面积或事件响应指数（It）的震级-频率（m-f）关系。同时，研究还分析了附近气象站的日降水数据，以探讨不同类型灾害事件的潜在水文气象诱发因素。
研究结果
采样树木与定年的生长扰动
研究共在三个区域采样171棵树，获得454个年轮序列。最老的树木出现在落石区（平均62.8年），最年轻的在滑坡区（平均43.1年）。从所有年轮序列中，共识别出291个生长扰动（GD），平均每棵树1.7个。泥石流区的GD密度最高（平均每棵树2.4个）。在滑坡区，最主要的GD类型是 abrupt growth suppression（生长骤减）（占76.7%），而在落石区，树干疤痕则占主导（61例）。创伤树脂道（TRD）仅出现在泥石流区和落石区，且只限于挪威云杉（Picea abies）等特定针叶树种。
研究过程的时空活动性与震级-频率
基于GD数据，研究重建了60次地质灾害事件。其中，落石事件最多（46次），频率最高（平均复发间隔2.1年）；滑坡事件6次；泥石流事件8次（分布在5个事件年中）。泥石流事件的平均复发间隔最长（23.8年）。空间分析显示，泥石流事件中受扰树木呈线性分布，表明其侵蚀性强、路径集中。滑坡活动性在坡体中部最高，而落石活动性在整个区域都较高，仅在西部和东部局部略低。通过对跨越张裂缝的树根解剖学分析，计算出裂缝扩张的位移速率在1.3至5.3 cm year?1之间（平均3.3 cm year?1）。震级-频率（m-f）关系分析显示，不同过程的“b”系数各异，其中张裂缝运动的b系数（0.766）与高山区一些高风险灾害事件的值相当，表明其潜在高风险。
可能的降水诱发因素
通过对比事件年与非事件年的极端降水数据，研究发现：对于泥石流，事件年的短期（1天、3天、5天）最大降水量显著高于非事件年；对于滑坡，则是月最大降水量在事件年显著更高；而对于落石，所有测试的极端降水参数在事件年与非事件年之间均无显著差异，暗示温度波动（如0°C上下变化）可能是其主要诱发因素。
结论与讨论
本项树轮地貌学研究，首次在白垩纪峡谷陡坡这一空间有限区域内，综合解析了泥石流、滑坡和落石三种地质灾害的时空行为。研究发现，尽管该区域在地貌和地质上并非灾害典型发育区，但这些过程的活跃频率却可与高山地区相媲美，使其成为一个局部的灾害“热点”。特别是泥石流，受峡谷极陡坡度和垂直台阶地形影响，表现出侵蚀性强、路径集中（形成深切口）的独特特征。滑坡运动则表现出沿垂直张裂缝使坡体松动的特定模式，这解释了为何树木生长响应中以根系受损导致的 abrupt growth suppression（生长骤减）为主，而非树干倾斜导致的反应木。通过计算张裂缝的位移速率，研究首次量化了峡谷上缘的强烈活动性，其震级-频率关系中的高b系数值提示了未来发生灾难性崩滑的潜在风险。此外，对潜在诱发因素的分析证实了不同过程对降水响应的差异性：泥石流由短历时高强度降水触发，滑坡与长期（月尺度）强降水相关，而落石则可能与冻融循环等温度变化更相关。
这项研究的核心意义在于其综合性。它不仅揭示了在非传统高风险地区评估多种共存地质灾害的重要性，也凸显了树轮地貌学在整合高精度时空数据、量化过程强度（如位移速率、震级-频率关系）方面的强大能力。研究结果明确指出，即使在看似温和的地貌区，特定局部条件（如极陡的峡谷坡）也能孕育出高活跃度的灾害过程，对穿越其下方的重要交通线（如铁路）构成实质性威胁。因此，该研究不仅为理解复杂地形下的地貌过程机制提供了新见解，其方法（特别是基于树根的位移速率计算和m-f关系构建）也为未来在关键区域布设长期监测设备、优化预警系统提供了科学依据。论文最后建议，未来研究应结合InSAR等新兴遥感技术，进一步验证和提升树轮地貌学分析的精度，并加强对高风险张裂缝区域的持续监测，以防范可能的灾难性坡体再活动。
