《Geomorphology》：Influence of substrate on emplacement of a large rock avalanche in the west-central Tibetan Plateau, China: Insights from geomorphology and sedimentology
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西藏地震带Dzarang Tso大型雪崩沉积地貌与基底相互作用研究。基于卫星影像、野外调查和统计方法，揭示了雪崩在未受限平地4.4km长距离运动中，因基底从砾石到软湖相沉积物突变，导致流条状构造、侧向堤坝、丘状地形等差异地貌，证实软湿基底可显著延长雪崩运动距离并改变沉积结构。
作者：史安文、铁永波、王玉峰、程千工、田浩然、龚凌峰、熊晓辉
中国地质调查局成都中心（中国西南地区地球科学创新中心），中国四川省成都市610081
摘要
基底材料被认为对岩石崩塌的超流动性和最终形态具有关键且普遍的影响。然而，控制崩塌体与不同基底之间相互作用的基本机制及其对崩塌行为的影响尚未完全阐明，因此需要进一步的实证研究。基于卫星图像、野外调查和统计分析，对中国藏青藏高原中西部的大型扎朗措岩石崩塌（DTRA）进行了全面的研究。DTRA堆积物包含约105立方米的浅色花岗岩碎屑，在无约束的平坦环境中移动了4.4公里，从而理想地展示了岩石崩塌过程。该堆积物在其移动路径上表现出独特的形态特征，包括侧向堤坝、横向脊、流动带、抬高的远端边缘和土丘，这些特征可归因于基底性质所控制的不同崩塌行为。最显著的形态特征是纵向流动带，这种特征在冰川环境中通常发育良好，但在这里被解释为在无冰条件下崩塌传播过程中由于异常流变性和自发性振动所致，这挑战了冰面在形成过程中的必要性。从流动带到远端区域土丘的形态变化则归因于基底从以砾石为主的山麓冲积沉积物突然转变为柔软的饱和湖泊沉积物。柔软的饱和基底促进了侧向扩展，形成了土丘状形态，并产生了渐进性的推土变形，表现为一系列延展性和脆性的软沉积物变形结构，包括卷曲层理、底辟结构、排水结构、断层以及崩塌堆积物前端的重排倾斜层理。我们的研究表明，移动路径的基底在塑造最终形态和影响无约束岩石崩塌的整体行为方面起着关键作用。与以砾石为主的强基底相比，柔软的饱和基底通过提供低摩擦阻力的润滑层显著增强了岩石崩塌的运行距离。这一发现不仅有助于解释其他陆地类似地貌的形成机制，还为指导、应用和测试进一步的实验、数值和理论模型提供了重要的地质原型。
引言
岩石崩塌是一种罕见但灾难性的质量运动，大量岩石从高山建筑物上脱离，并以类似流动的方式以极高的速度移动极长的距离，是最具破坏性的自然灾害之一（Hewitt等人，2008年；Hungr等人，2014年；Hermanns等人，2022年；Yin等人，2023年）。从更广泛的角度来看，岩石崩塌在从构造活跃的山脉带到月球和火星等其他行星的各种环境中广泛分布，是行星表面的显著地貌过程（Crosta等人，2017年；Crosta等人，2018年；Watkins等人，2020年；Magnarini等人，2021a；Magnarini等人，2021b）。它们会突然改变局部地形，并为下游系统产生大量沉积物，有助于塑造行星地貌并显著影响长期地貌演化（Korup等人，2007年；Strom和Abdrakhmatov，2018年；Lavé等人，2023年；Pánek等人，2024年）。对于这一自然过程，关键的科学问题是通过理解事件动态来解释其极端的运行距离，这被认为是最神秘和重要的崩塌机制之一（Johnson等人，2016年；Iverson，2016年；Delannay等人，2017年）。尽管提出了许多新的假设来解释超流动性的本质，但由于自然事件的复杂性，控制超流动性的动力学仍然存在争议且缺乏普遍接受的机制（Legros，2002年；Delannay等人，2017年；Hermanns等人，2022年）。
岩石崩塌堆积物通常具有独特的形态特征和内部结构，这些特征具有揭示其动力学以及崩塌体与周围景观相互作用的重要潜力（Hewitt，2006年；Dufresne等人，2016年；Strom和Abdrakhmatov，2018年）。值得注意的是，不同环境中的岩石崩塌在其前端显示出不同的表面形态（图1）。例如，在以砾石为主的干燥基底上，通常会产生高出周围地形数十米的远端脊，这与崩塌前进运动的突然停止有关（Shreve，1968年；Bock，1977年；Wang等人，2020年；Shi等人，2023年）。当崩塌在相对较弱的基底（如饱和土壤或湖泊物质）上移动时，通常会形成圆锥形或不规则的土丘，这被认为是移动质量伸展扩散的结果（Wang等人，2018年；Gutiérrez等人，2023年；Liang等人，2024年；Sepúlveda等人，2025年）。流动带（有时称为纵向脊或条纹）是平行于流动方向的脊，长度可达数百米甚至数公里，在非冰川滑坡中也能观察到，但在冰川环境中它们显得更为连续、整齐和广泛（Shreve，1966年；Dufresne等人，2019年；Watkins等人，2020年；Magnarini等人，2024年）。
尽管许多研究通过结合野外调查、实验模拟和理论分析得出了这些地形特征形成和动力学的一些一致性，但目前仍无法将表面形态与基底条件和内部动力学联系起来（Shea和van Wyk de Vries，2008年；Dufresne和Davies，2009年；Paguican等人，2014年）。关于流动带，Shreve（1966年）将其解释为由分散的碎屑运动形成的狭窄裂隙的残余，并提出其形成需要一个柔软、低摩擦的基底层，这是基于对Sherman冰川滑坡的分析。De Blasio（2011年、2014年）和De Blasio等人（2024年）基于对火星滑坡的研究，认为流动带的形成得益于存在柔软且具有润滑作用的冰饱和地面层。然而，无冰实验室实验中的快速颗粒流动表明，由于沿流动方向形成的纵向涡旋，流动带可以在扰动的颗粒介质中自发产生（Forterre和Pouliquen，2001年；Forterre和Pouliquen，2002年；B?rzs?nyi等人，2009年；Magnarini等人，2019年）。Magnarini等人（2021b）提出，纵向脊是颗粒流动的固有特征，与滑动质量的模式形成振动有关，并认为这些结构与规模和环境条件无关，冰对其形成不是必需的。因此，尽管这种脊可能在所有自由表面的颗粒流动中形成，但其发展动力学——特别是在大规模自然滑坡中——仍然不明确。
此外，这些形态的表达和岩石崩塌的流动性受到初始速度、崩塌物质性质、下坡地形以及崩塌过程中基底性质的控制（Dufresne和Davies，2009年；Dufresne等人，2010年；Aaron和McDougall，2019年）。对于沉积在开阔平坦地形上的无约束岩石崩塌，它们的传播主要受基底摩擦力的控制，这是崩塌发生后唯一的边界条件（Strom，2021年）。因此，基底性质在影响崩塌后的行为方面起着普遍且重要的作用（Shaller，1991年；Strom，2021年；Shi等人，2023年）。尽管在许多情况下已经报道了岩石崩塌与下伏基底之间的相互作用以及由此产生的复杂沉积变形结构（Hewitt，2006年；Dufresne等人，2010年；Dufresne等人，2015年；Wang等人，2019a；Pánek等人，2020年；Pánek等人，2023年；Gutiérrez等人，2023年），但由于高质量露头稀少，这些过程与最终沉积物之间的关系仍然缺乏约束（Delannay等人，2017年；Lube等人，2020年）。特别是，表面形态如何响应不同基底的情况尚未完全确定，需要更多来自形态学和沉积学证据的约束（Dufresne，2012年；Shi等人，2024b）。
位于藏青藏高原中西部的隆格尔裂谷中的史前扎朗措岩石崩塌（DTRA）移动了4.4公里，在无约束的平坦地形上形成了舌状堆积物。这种无约束条件使得崩塌过程（如表面形态的形成、与基底的相互作用以及整体传播和减速）得以理想地表现出来。特别是，该堆积物形成了令人惊叹的纵向流动带，其规模可与冰川或火星环境中的类似现象相媲美，并暴露了一系列与崩塌体与基底在前端边缘相互作用相关的软沉积物变形结构（SSDSs），为岩石崩塌的沉积行为提供了宝贵的见解。因此，这项关于DTRA地貌学和沉积学的综合研究旨在从形态学、结构和沉积学的角度描述其沉积特征，揭示其可能的形成机制和影响因素，讨论其对岩石崩塌运行距离和动力学的影响，并最终重建DTRA的沉积过程。对DTRA的分析不仅突出了某些可用于解释其他陆地类似堆积物的一般特征，还为指导、应用和测试理论、实验和数值模型的发展提供了重要的地质原型。
方法
为了评估地貌学和沉积学特征，我们对DTRA堆积物进行了详细的野外工作，包括记录和采样，并分析了遥感卫星图像和地质图。野外工作还结合了无人机（UAV）摄影测量。利用无人机拍摄的航拍照片，我们使用PhotoScan重建了3D地形，生成了分辨率为4厘米/像素的数字正射影像图（DOM）。
基本特征
DTRA从北隆格尔山脉的东侧斜坡（N38.07°，E75.18°）开始崩塌，并在平坦无约束的盆地地形上移动，平面视图呈现出舌状形态（图3A和B）。北隆格尔正断层横穿了DTRA的源头区域。崩塌形成的疤痕范围从4742米到5470米，位于北隆格尔分离断层的脚壁处，其基底岩石主要由中粒石英闪长岩和花岗闪长岩组成，形成于早期讨论
古老的DTRA发生在开阔平坦的地形上，使得岩石崩塌能够自由扩散，堆积物表面的形态特征得以理想地表现出来。从近端到远端区域，DTRA堆积物表现出一系列典型的起伏特征，包括托雷瓦块、横向沟槽和脊、流动带以及土丘等地貌特征，以及不同的崩塌-基底相互作用特征。在之前的研究中，类似的
结论
中国藏青藏高原中西部的DTRA代表了一次大规模的质量运动事件，其特征是长距离的运行距离，并在平坦无约束的条件下形成了一系列独特的沉积特征。通过基于野外数据和形态分析的地貌学和沉积学研究，我们评估了崩塌-基底相互作用、表面形态的形成机制以及DTRA的整个传播过程。CRediT作者贡献声明
史安文：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，方法论，调查，概念化。铁永波：验证，监督，资金获取。王玉峰：可视化，验证，调查，概念化。程千工：可视化，验证，概念化。田浩然：方法论，调查。龚凌峰：调查。熊晓辉：调查。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。
致谢
我们感谢同事李鹏辉和李明辉在野外工作中的宝贵帮助。我们还要感谢编辑Achim A. Beylich以及两位匿名审稿人的宝贵和建设性意见，这些意见极大地改进了手稿。这项工作得到了国家自然科学基金（项目编号：U2544221）、西藏自治区重点研发计划（项目编号：XZ202401ZY0029和自然
