山东蒙山峨峪口砾石堤的成因类型和泥石流发生历史

doi:10.7522/j.issn.1000-0240.2021.0078

摘要/Abstract

摘要：

地貌学和沉积学证据表明，山东蒙山地质灾害遗迹分布广泛，通常以砾石堆积堤及河谷堆积阶地的形式保留在现代河床之上。其中，峨峪口砾石堤在蒙山具有典型性和代表性。探明峨峪口砾石堤的成因类型和发生历史，对中国东部（105° E以东）第四纪环境变化、气候地貌过程具有重要的科学研究和科普教育价值。2020年10月和2021年2月，笔者团队两次赴蒙山考察，野外工作主要是砾石组构测量，寻找砾石埋压的断木等有机¹⁴C测年材料，以及历史洪水调查、地方文献资料收集等。研究结果表明：（1）峨峪口砾石堤不连续、不对称分布于凹岸（弯道），砾石组构、石线构造、叠置空洞构造和砾石群构造等成因专属性特征，以及砾石表面擦痕的明度，揭示其可能为数百年前所形成的一次性历史泥石流堆积垄岗，且被后期山洪改造过；（2）年代学和遥感资料显示，1991年夏季峨峪口等地曾暴发大型山洪泥石流，这一结果与蒙山泥石流的历史记载具有一致性，从证据链上进一步增强了峨峪口砾石堤泥石流成因的确然性；（3）峨峪口砾石堤可能是低频、短历时快速地貌灾害过程，属于暴雨直接类特大型历史泥石流堆积，其物源主要是峨峪口上游谷地的重力崩积物；（4）峨峪口砾石堤缺少冰缘现象的地貌组合证据，不存在全新世早期冰缘地貌的年代学依据，当地不具备发育全新世早期“石河”和“冻土环境”的气候条件；（5）蒙山地区分布有丰富的碎屑物质和比较陡的沟谷纵剖面，暴雨频繁、水分充足，具有泥石流暴发的形成条件，周边居民点、公路和登山步道应加强山洪泥石流地质灾害防治工作。

关键词: 砾石堆积堤, 成因类型, 定居期, 洪水事件, 历史泥石流, 蒙山, 峨峪口

Abstract:

Geomorphology and sedimentology evidences show that the relics of geological disasters in Shandong Mengshan Mountains are prevalent. They are usually distributed along the channels in the form of debris levees and accumulation terraces. Among them， Eyukou boulder levee is one of the most typical and representative levees. To gain a deeper understanding of the Quaternary environmental change process in Eastern China （east of 105° E） and to improve geo-science education better， it is of critical significance to clarify the formation history and genetic type of the Eyukou boulder levee. During the two field trips to Mengshan Mountains in October 2020 and February 2021， a series of data was collected， several sets of gravel fabric measurement data and four AMS¹⁴C dating samples of dead tree trunks which was found in the crevices of boulders were reported here. The results show that：（1） The Eyukou Levee distributed on the cut bank at downstream Eyu Valley discontinuously and asymmetrically. Its depositional features including gravel fabric， roundness， stone-trace structure， cavernous structure of stacked boulders and structure of boulders group along with the brightness of scratches on the surface of boulders can definitely attribute Eyukou Levee to a debris flow genesis occurred several hundred years ago and was transformed by the later mountain floods. （2） According to the AMS ¹⁴C dating results and remote sensing data， a catastrophic flood was occurred in Eyukou Levee about 30 years ago， which is consistent with a recorded geological disaster happened in Summer 1991. It further enhances the possibility that the Eyukou Levee was formed by catastrophic debris flows. （3） The historical debris flows may be a rapid geomorphological disaster process which is induced by torrential rain. The materials mainly come from the mass movement process， which occurred in the upper of Eyukou. This result is consistent with the fresh scratches on the surface of boulders and supported by the historical records of modern debris flows. （4） The formation of Eyukou Levee is irrelevant to frost-action， additionally the levee is not a block stream. The reported “block stream” in Mengshan Mountains is unreliable due to the lack of reliable evidence of combined geomorphological features， and chronological or sedimentological evidence. The local climate does not have the conditions for the formation of block stream or permafrost environment in the Early Holocene. （5） The Mengshan region is rich in detrital materials with steep longitudinal profiles. During torrential rains， debris flows have a high possibility to occur. Therefore， surrounding residential areas， roads and hiking trails should strengthen the prevention of geological disaster， especially debris flows.

Key words: boulder levee, genetic type, ecesis time, flood events, historical debris flows, Mengshan Mountains, Eyukou

中图分类号:

P534.63

王乃昂, 安东, 孙德浩, 刘啸, 陆晨遨, 孟楠, 杨丹, 王媛媛, 席振鑫. 山东蒙山峨峪口砾石堤的成因类型和泥石流发生历史[J]. 冰川冻土, 2021, 43(4): 1228-1242.

Nai’ang WANG, Antuk, Dehao SUN, Xiao LIU, Chen’ao LU, Nan MENG, Dan YANG, Yuanyuan WANG, Zhenxin XI. History of debris flow and genetic type of boulder levee in Eyukou， Mengshan Mountains， Shandong Province[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2021, 43(4): 1228-1242.

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图5

参考文献 40

1	Wang Nai’ang， Zhao Jingdong， Yu Yingxiao， et al. The gradually improving scientific research paradigm on Quaternary Glaciation in China： a review of the 4th Conference on Quaternary Gglaciation and Environmental Variation in China［J］. Journal of Glaciology and Geocryology， 2017， 39（5）： 1029-1038.
	王乃昂，赵井东，余莺潇，等. 渐趋完善的第四纪冰川研究范式——记第四届中国第四纪冰川与环境变化研讨会［J］. 冰川冻土， 2017， 39（5）： 1029-1038.
2	Wang Nai’ang， Dai Shuang， Zhang Lülü， et al. Issues on criteria and methods for discriminating Quaternary glacial vestiges： also on the origin of boulder-piled levees in Mount Mengshan［J］. Journal of Glaciology and Geocryology， 2017， 39（6）： 1289-1297.
	王乃昂，戴霜，张律吕，等. 第四纪冰川遗迹的判别标准与方法问题——兼论蒙山巨砾堆积堤之成因［J］. 冰川冻土， 2017， 39（6）： 1289-1297.
3	Li Jijun， Zhou Shangzhe. What glacier is the “super-maritime glacier”？ A discussion with professor Jing Cairui［J］. Journal of Glaciology and Geocryology， 2018， 40（1）： 1-6.
	李吉均，周尚哲. 极海洋型冰川是什么冰川——与景才瑞先生商榷［J］. 冰川冻土， 2018， 40（1）： 1-6.
4	Zhang Zhigang， Mei Jing， Zhang Mengyuan， et al. ¹⁰Be exposure ages of the boulder in Lanmaqiang （wall for blocking horses）， Futa Valley， Mengshan National Geopark［J］. Geological Reviews， 2018， 64（5）： 1217-1224.
	张志刚，梅静，张梦媛，等. 蒙山国家地质公园拦马墙砾石堆积体暴露测年研究［J］. 地质论评， 2018， 64（5）： 1217-1224.
5	Wang Nai’ang， Zhang Lülü， Yu Yingxiao， et al. Question the so-called glacial landforms in the middle and low massifs in Shandong Province， Eastern China［J］. Scientia Geographica Sinica， 2019， 39（2）： 221-231.
	王乃昂，张律吕，余莺潇，等. 山东中低山丘陵古冰川遗迹质疑［J］. 地理科学， 2019， 39（2）： 221-231.
6	Zhao Jingdong， Wang Jie， Yang Xiaohui. Review， progress and prospect of the Quaternary glaciations in eastern China （east to 105° E）［J］. Journal of Glaciology and Geocryology， 2019， 41（1）： 75-92.
	赵井东，王杰，杨晓辉. 中国东部（105° E以东）第四纪冰川研究回顾、进展及展望［J］. 冰川冻土， 2019， 41（1）： 75-92.
7	Wang Nai’ang， Yu Xinran， Zhuang Lichao， et al. The logical fallacies on identification of the “glacial relics” in Mengshan Mountain： the paper “types， characteristics and dating data of glacial relics in Mount Mengshan Geopark， Shandong Province” as an example［J］. Geological Reviews， 2020， 66（3）： 555-568.
	王乃昂，于昕冉，庄立超，等. 蒙山“冰川遗迹”辨识中的逻辑谬误分析——以“山东蒙山冰川遗迹的类型、特征和年代”一文为例［J］. 地质论评， 2020， 66（3）： 555-568.
8	Hongbo Lü， Gao Yu， Pu Jin， et al. A profile analysis of block field in Saihanwula National Natural Reserve， Greater Hinggan Mountains and its comparison to a boulder stream in Mount Mengshan Global Geopark， Shandong［J］. Geological Reviews， 2020， 66（6）： 1572-1588［J］.
	吕洪波，高于，浦津，等. 大兴安岭南段赛罕乌拉石海剖面分析及其与蒙山拦马墙石河结构对比[J]. 地质论评, 2020, 66(6): 1572-1588.
9	Qin Dahe， Yao Tandong， Ding Yongjian， et al. Glossary of Cryospheric Science［M］. Beijing： China Meteorological Press， 2016： 52-53.
	秦大河，姚檀栋，丁永建，等. 冰冻圈科学辞典［M］. 北京：气象出版社， 2016： 52-53.
10	French H M. The Periglacial Environment［M］. Chichester： John Wiley & Sons， 2007： 31.
11	Zhou Youwu， Guo Dongxin， Qiu Guoqing， et al. Geocryology in China［M］. Beijing： Science Press， 2000.
	周幼吾，郭东信，邱国庆，等. 中国冻土［M］. 北京：科学出版社， 2000.
12	Zhao Lin， Sheng Yu， Zhuotong Nan， et al. Permafrost survey manual［M］. Beijing： Science Press， 2015.
	赵林，盛煜，南卓铜，等. 多年冻土调查手册［M］. 北京：科学出版社， 2015.
13	Kellerer-Pirklbauer A. Long-term monitoring of sporadic permafrost at the eastern margin of the European Alps （Hochreichart， Seckauer Tauern range， Austria）［J］. Permafrost and Periglacial Process， 2019， 30： 260-277.
14	Bierman P R， Montgomery D R. Key Concepts in Geomorphology［M］. W. H. Freeman and Company Publishers， 2014： 194-328.
15	Anderson R S， Anderson S P. Geomorphology： the mechanics and chemistry of landscapes［M］. Cambridge University Press， 2010： 272-500.
16	Ballantyne C K. Periglacial Geomorphology［M］. Chichester： John Wiley and Sons， 2018.
17	Schultz J. Ecological zone of Earth［M］. Lin Yuzhen， Yu Jishan， trans. 4th ed. Beijing： Higher Education Press， 2010： 90-131. ［
	Schultz Jürgen. 地球的生态带［M］. 林育真，于纪姗，译. 4版. 北京：高等教育出版社， 2010： 90-131.］
18	Editorial Board for Annals of Pingyi County， Province Shandong. County annals of Pingyi［M］. Jinan： Qilu Publishing House， 1997： 79-105.
	山东省平邑县志编纂委员会. 平邑县志［M］. 济南：齐鲁书社， 1997： 79-105.
19	Zhang Jiacheng， Lin Zhiguang. Climate in China［M］. Shanghai： Shanghai Science and Technology Press， 1985： 79-89.
	张家诚，林之光. 中国气候［M］. 上海：上海科学技术出版社， 1985： 79-89.
20	Pan Shouwen. Principles of modern climatology［M］. Beijing： China Meteorological Press， 1994： 516.
	潘守文. 现代气候学原理［M］. 北京：气象出版社， 1994： 516.
21	Cui Zhijiu， Xie Youyu. On the southern boundary of permafrost periglacial environment during the Late Period of Late Pleistocene in North and Northeast China［J］. Acta Geologica Sinica， 1984： 165-176.
	崔之久，谢又予. 论我国东北、华北晚更新世时期多年冻土南界与冰缘环境［J］. 地质学报， 1984， 58（2）： 165-176.
22	Zhang Linyuan. Type and zone of periglacial landform in China［C］//Features and evolution of landforms in China. Beijing： Ocean Publishing House， 1993： 106-131. ［
	张林源. 中国冰缘地貌的类型与分区［C］//中国地貌特征与演化. 北京：海洋出版社， 1993： 106-131.］
23	Wang Nai’ang， Zhao Qiang， Li Jijun， et al. The sand wedges of the Last Ice Age in the Hexi Corridor， China： paleoclimatic interpretation［J］. Geomorphology， 2003， 5： 313-320.
24	Rea B R. Blockfields （felsenmeer）［M］//Encyclopedia of Quaternary science. Elsevier， 2013： 523-534.
25	Cui Zhijiu. Diamicton and environment［M］. Shijiazhuang： Hebei Science and Technology Press， 2013.
	崔之久. 混杂堆积与环境［M］. 石家庄：河北科学技术出版社， 2013.
26	Wilson P. Block/rock streams［M］//Encyclopedia of Quaternary science. Elsevier， 2013： 514-522.
27	Costa J E. Physical geomorphology of debris flows［M］//Developments and applications of geomorphology. Springer， Berlin， Heidelberg， 1984： 268-317.
28	Liu Xilin. Several geomorphic evidences of debris flow gully［J］. Journal of Disaster Science， 1987， 2（4）： 27-33.
	刘希林. 泥石流地貌标志的初步探讨［J］. 灾害学， 1987， 2（4）： 27-33.
29	Wang Nai’ang， He Qinghua， Sun Dehao， et al. A preliminary study on the geomorphologic origin and formation time of boulder levee in Baziyu Gully， Mengshan Mountain［J］. Geological Reviews， 2021， 67（3）： 682-694.
	王乃昂，何青华，孙德浩，等. 蒙山八字峪砾石堆积堤的地貌成因和年代初探［J］. 地质论评， 2021， 67（3）： 682-694.
30	Chu Hao， Wu Fadong. Analysis on development and utilization of tourism resources in Mount Yimeng Geopark［J］. China Population， Resources and Environment， 2017， 27（11）： 182-185.
	储皓，武法东. 沂蒙山地质公园旅游资源开发利用分析［J］. 中国人口资源与环境， 2017， 27（11）： 182-185.
31	Cao Guangjie， Shan Wanan， Gou Tianda. Development and utilization of geological tourism resources of the Mengshan Mountain， Shandong Province［J］. Territory & Natural Resources Study 2017（6）： 7-82.
	曹光杰，单婉婉，苟佃达. 蒙山地质旅游资源及其开发利用［J］. 国土与自然资源研究， 2017（6）： 7-82.
32	Zhao Shangxue. Summarizing the research of debris flow in Loangnan， Gansu［C］//Research society of Debris Flow in Gansu Province. Proceedings of the 4th National Symposium on Debris Flow. Lanzhou： Gansu Culture Publishing House， 1994： 93-105. ［
	赵尚学. 陇南泥石流研究进展综述［C］//甘肃省滑坡泥石流研究会. 第四届全国泥石流学术讨论会论文集. 兰州：甘肃文化出版社， 1994： 93-105.］
33	Office of Local Chronicles Compilation of Linyi Municipality. District annals of Mengshan Mountain［M］. Jinan： Qilu Publishing House， 1999： 62-69.
	临沂市地方史志办公室. 蒙山志［M］. 济南：齐鲁书社， 1999： 3-69.
34	Hupp C R. Dendrogeomorphic evidence of debris flow frequency and magnitude at Mount Shasta， California［J］. Environmental Geology and Water Sciences， 1984， 6（2）： 121-128.
35	Bräuning A. Tree-ring evidence of ‘Little Ice Age’ glacier advances in southern Tibet［J］. The Holocene， 2006， 16（3）： 369-380.
36	Harrison S， Winchester V. Nineteenth-and twentieth-century glacier fluctuations and climatic implications in the Arco and Colonia valleys， Hielo Patagónico Norte， Chile［J］. Arctic， Antarctic， and Alpine Research， 2000， 32（1）： 55-63.
37	Hochreuther P， Loibl D， Wernicke J， et al. Ages of major Little Ice Age glacier fluctuations on the southeast Tibetan Plateau derived from tree-ring-based moraine dating［J］. Palaeogeography， Palaeoclimatology， Palaeoecology， 2015， 422： 1-10.
38	Du Ronghuan， Li Honglian， Wang Lilun， et al. Formation and development of glacial debris flow in the Guxiang Gully， Xizang［C］//Memoirs of Lanzhou Institute of Glaciology and Cryopedology Chinese Academy of Sciences （No.4）. Beijing： Science Press， 1985： 1-18. ［
	杜荣桓，李鸿琏，王立伦，等. 西藏古乡沟冰川泥石流的形成与发展［C］//中国科学院兰州冰川冻土研究所集刊（第4号）. 北京：科学出版社， 1985： 1-18.］
39	Zhang Pingcang， Zhao Jian， Hu Weizhong， et al. Control regionalization of mountain flood disaster in China［M］. Wuhan： Changjiang Press， 2009： 47-71.
	张平仓，赵健，胡维忠，等. 中国山洪灾害防治区划［M］. 武汉：长江出版社， 2009： 47-71.
40	Kang Zhicheng， Li Zhuofen， Ma Ainai， et al. Research on debris flow of China［M］. Beijing： Science Press， 2004： 40.
	康志成，李焯芬，马蔼乃，等. 中国泥石流研究［M］. 北京：科学出版社， 2004： 40.

地点	长轴（a）/cm	次长轴（b）/cm	短轴（c）/cm	球度	扁度	b/a	c/b	c/a
峨峪口	145.7	104.2	61.2	0.67	2.04	0.71	0.59	0.42
文公庙	106.5	61.3	34.9	0.57	2.40	0.58	0.57	0.33

实验室编号	野外编号	测年材料	所处层位	pMC	δ¹³C/‰	校正年龄/cal AD*	年代意义
Beta-572132	LMQZ01	树干朽木	砾石夹层	107.89±0.40	-27.5	2001—2004年（85.3%）	洪流发生年代（1991年）
Beta-572133	LMQZ02	树枝朽木	砾石夹层	102.90±0.38	-26.2	1954—1957年（95.4%）	参考年龄
Beta-572134	LMQZ03	树干根部	砾石隙间	109.24±0.47	-27.7	1998—2001年（89.8%）	洪流发生年代（1991年）
Beta-572135	LMQZ04	树根表皮	砾石层底	115.68±0.43	-23.9	1988—1991年（87.5%）	洪流发生年代（1991年）

[1]	王乃昂, 戴霜, 张律吕, 余莺潇, 于昕冉, 田璐, 尹丽颖. 第四纪冰川遗迹的判别标准与方法问题——兼论蒙山巨砾堆积堤之成因[J]. 冰川冻土, 2017, 39(6): 1289-1297.
[2]	汪生斌, 肖勇, 王万平, 祁泽学, 张婷婷, 赵文强. 青海省格尔木山前平原区地下水动态特征分析[J]. 冰川冻土, 2016, 38(1): 241-247.
[3]	贺斌, 王国亚, 苏宏超, 沈永平. 新疆阿尔泰山地区极端水文事件对气候变化的响应[J]. 冰川冻土, 2012, 34(4): 927-933.