利用宇宙成因的10Be方法对波兰西南部苏台德山脉中的一处残余滑坡进行了年代测定——这是该地区首次获得年代数据的更新世前的滑坡事件，同时也验证了此前关于该地区土壤的研究结果

《CATENA》：Cosmogenic 10Be dating of a relict flowslide in the Sudetes (SW Poland) – The first dated pre-Holocene landslide in the region and validation of previous soil investigations

研究对波兰卡米恩山脉Garbatka山滑坡体的 cosmogenic 10Be定年分析显示，滑坡分两期形成，年龄分别为58.5±5.7万年和47.0±2.2万年，支持前期土壤分布分析结论，并验证地形粗糙度可作为滑坡年龄代理指标。

　　

Karol Tylmann | Piotr Migoń | Vincent Rinterknecht | Kacper Jancewicz | Aleksandra Bielicka-Gie?doń

格但斯克大学地貌与第四纪地质学系，Ba?yńskiego 4号，80-306 格但斯克，波兰

摘要

在波兰西南部苏台德山脉的Garbatka山上，大量的流纹岩凝灰岩巨石散布在一片残留的滑坡区域。此前对该地点的研究包括地貌测绘、浅层地球物理调查和土壤分析，结果表明这次滑坡发生在全新世之前，并且地貌中记录了两个不同的移动阶段。滑坡表面的巨石数量为宇宙成因¹⁰Be表面暴露测年提供了机会。此次测年的目的有两个：(a)首次为苏台德山脉的滑坡提供宇宙成因年代数据；(b)验证基于土壤分布和特征来确定滑坡年龄的方法。在滑坡区域内选取了十个巨石进行采样，每个地点五个。较远处的巨石年龄范围为64.8 ± 1.9 ka至21.0 ± 0.7 ka，而较近处的巨石年龄范围为48.3 ± 1.4 ka至35.9 ± 1.0 ka。在每个地点，最年轻的两个数据被视为异常值，可能是由于滑坡物质侵蚀导致巨石重新暴露的结果。其余巨石的平均年龄分别为：远端地点58.5 ± 5.7 ka，近端地点47.0 ± 2.2 ka。这些结果与之前的推论一致，证实了两次位移事件，可能与从寒冷到温暖的气候变化有关。尽管数据存在分散性，但无法得出唯一确定的解释。此外，还对区域内14处滑坡进行了形态测量，以量化表面粗糙度，这可能是滑坡年龄的代理指标。研究结果表明可以区分两个亚群体：一个较老的群体形成于末次冰期之前，另一个较年轻的群体发生在更新世/全新世过渡期间及全新世。

引言

陆地宇宙成因核素（TCNs）通过测量暴露在滑坡头部陡坡或滑动面上的岩石中的核素浓度，成功用于测定与残余质量运动相关的地貌年代（例如，Lebourg等人，2014年；Oppikofer等人，2017年）和/或被搬运并沉积在堆积区的块体/巨石中的核素浓度（例如，Ballantyne等人，2014a，2014b；Pánek等人，2016年；Rodríguez-Rodríguez等人，2023年）。过去几十年中，利用TCNs对灾难性岩坡失稳或滑坡进行了年代测定，以确定其起源时间、动态及可能的触发机制（Ballantyne等人，1998年；Hermanns等人，2001年；Ivy-Ochs等人，2009年；Nagelisen等人，2015年；Hilger等人，2019年）。尽管使用TCNs进行质量运动暴露测年存在一些限制，如滑坡头部陡坡表面的侵蚀、滑动面被积雪和/或植被覆盖、滑坡事件后块体/巨石从崩积物中重新暴露，以及块体/巨石中存在的继承宇宙成因信号，但这种方法在滑坡研究中是不可替代的工具，因为在许多情况下没有其他方法可以测定质量运动的年代（Ivy-Ochs和Kober，2008年）。特别是在没有可用于放射性碳测年的有机物质的情况下（例如，埋藏在崩积物和/或湖泊基底沉积物中的树木），或者当残余滑坡的年代超出了放射性碳方法的测量范围时。大多数TCNs能够提供数千年至数十万年范围内的暴露年代数据。通过数值测年获得的残余滑坡信息有助于确定古代质量运动的时间，并将其活动时间与第四纪古气候波动联系起来（Pánek等人，2016年）。

位于中欧苏台德山脉中部的Kamienne山脉以其丰富的滑坡地貌证据而著称（Migoń等人，2017年；Migoń，2024年；图1）。质量运动的发生明显受到地质结构的影响，主要是坚硬的古老火山岩覆盖在较软的沉积岩层之上，从而导致局部地形对比明显。调查显示有超过50处不同类型的滑坡，规模从小范围的滑坡（< 1公顷）到大规模的山峰整体崩塌（Kasprzak等人，2016年；Kasprzak等人，2019年；Migoń等人，2017年）。滑坡的密集程度使该地区成为苏台德山脉内的“滑坡热点”。然而，没有关于灾难性质量运动的历史记录，可以假设在过去200年左右没有发生过滑坡。尽管在某些滑坡上的树木年轮研究表明过去100年可能有轻微的重新激活现象（Malik等人，2016年），但滑坡地貌的起源显然可以追溯到更远的过去。确切的位移时间以及是否存在特定的滑坡活动阶段仍然未知，因为除了一个滑坡中小池塘基底沉积物中的少数¹⁴C测年数据外，没有其他数值年龄测定结果。

过去用于估算滑坡活动时间的一种方法是土壤调查（Kacprzak等人，2013年；Migoń等人，2014年）。其原理是认为物质在下坡运动过程中会混合，原有的土壤特征会被抹去，新的土壤发育阶段会在滑坡堆积物中开始。因此，假设全新世是欧洲这一地区的土壤形成期，那么中至晚全新世的滑坡应该具有相对不发达的土壤剖面，与未受滑坡影响的坡段及全新世之前形成的滑坡地形相比。利用这一逻辑，在一个滑坡频繁发生的测试区域内区分出了几代土壤，并将土壤多样性解释为不同质量运动时期的证据，但这些都属于晚更新世和全新世（Kacprzak等人，2013年）。然而，另一项针对Garbatka山滑坡的研究（遗传学上被解释为流动滑坡，即坡内的浅层旋转或平移滑动）发现土壤没有显著差异，从而支持滑坡发生时间远早于全新世的假设（Migoń等人，2014年）。

本研究是前述研究的延续，首次在苏台德山脉（可能也在整个波希米亚地块）使用宇宙成因暴露年代测定方法来确定滑坡的时间。Garbatka山的流动滑坡特别适合这项研究，因为其流动式的搬运过程涉及许多富含石英的流纹岩凝灰岩巨石，这些巨石随后暴露在沉积区表面并开始积累由次级宇宙辐射产生的放射性核素。这项测年工作还提供了重新评估基于土壤的方法及其他以往用于理解滑坡历史的方法的适当性的机会。简而言之，年轻的（晚更新世至全新世）宇宙成因年代与之前的解释不符，而古老的年代则验证了之前的方法。因此，本研究的主要目标是：(a)为Garbatka山的流动滑坡提供暴露年代数据；(b)批判性地重新评估之前的研究结果，并据此验证或否定之前使用的方法。此外，还对Garbatka滑坡及研究区域内的类似地貌进行了形态测量，以量化表面粗糙度，这可能是滑坡年龄的代理指标。这项调查的目的是检查该地区的流动滑坡在地形表现上是否存在差异，这些差异是否显著，以及Garbatka流动滑坡在相对粗糙度尺度上的位置。

研究区域

Kamienne山脉是苏台德山脉中的一个独特陡峭地形区域（图1A），由于二叠纪火山岩和沉积岩的选择性剥露，形成了显著的局部地形和高倾角坡度（Migoń等人，2017年；Migoń，2024年）。前者更为坚硬，形成了长度不一的山脊、孤立的丘陵和小高原。流纹岩和粗面安山岩是最常见的岩石类型，它们以次火山岩的形式存在

地貌特征

Migoń等人（2014年）的研究涵盖了Garbatka流动滑坡的全面地貌特征，因此这里仅提供简要总结。滑坡始于一个平缓的、200米长的头部陡坡和位于山脊线下方几十米处的不明显坡凹（图2）。随后是一个平坦的表面，然后在约700米海拔处转变为波浪状地形，整体倾角为13.5°。这一段的一个显著特征是

利用宇宙成因核素对质量运动进行表面暴露年代测定

一种确定滑坡事件年代的方法是对头部陡坡或滑动面进行暴露年代测定，假设这些部位自质量运动发生以来一直持续暴露（例如，Lebourg等人，2014年；Oppikofer等人，2017年）。为此，需要采集滑坡上部的新鲜暴露岩石样本。这种方法可以直接确定质量运动事件的确切时间，即新的新鲜岩石表面因岩石破裂而暴露出来的时间。

¹⁰Be表面暴露年代

¹⁰Be测年结果显示，从Garbatka流动滑坡表面采集的十个巨石的年龄范围为21.0 ± 0.7 ka至64.8 ± 1.9 ka（表2）。然而，滑坡上部和下部采集的样本之间存在差异。来自上部（海拔671–689米）的五个样本（GRB-1-1至GRB-1-5）的年龄范围为35.9 ± 1.0 ka至48.3 ± 1.4 ka，而来自下部扇形表面的另外五个样本（GRB-2-1至GRB-2-5）的年龄范围为

流动滑坡的相对年代与数值年代对比

对Garbatka流动滑坡内部暴露的巨石进行宇宙成因¹⁰Be测年的结果与之前的初步相对年代学结论一致（Migoń等人，2014年）。特别是，它们支持了两个关键观点：(a) 滑坡活动发生在全新世之前；(b) 存在两个移动阶段，较年轻的流动滑坡的滑动距离较短。即使忽略异常值，这一关于全新世之前的年龄推断也是有效的

结论

本研究得出四个主要结论：

1.

基于宇宙成因¹⁰Be对Garbatka流动滑坡堆积区沉积的流纹岩巨石进行暴露年代测定表明，该滑坡是残余的，形成于末次冰期之前的两个阶段，大约在58.5 ± 5.7 ka和47.0 ± 2.2 ka。然而，年代数据分散，无法确定其与末次冰期特定气候变化的明确联系。

CRediT作者贡献声明

Karol Tylmann：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法论，资金获取，数据分析，概念化。Piotr Migoń：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，验证，监督，概念化。Vincent Rinterknecht：撰写 – 审稿与编辑，资源获取，方法论。Kacper Jancewicz：撰写 – 审稿与编辑，可视化。Aleksandra Bielicka-Gie?doń：资源获取。

资金支持

本研究得到了格但斯克大学地貌与第四纪地质学系的资助。ASTER AMS国家设施（CEREGE，艾克斯-普罗旺斯）得到了INSU/CNRS、ANR通过“Projets thématiques d'excellence”计划以及IRD的“Equipements d'excellence”ASTER-CEREGE行动的支持。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。