胥勤勉 楊達(dá)源 葛兆帥

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所 天津 300170; 2.南京大學(xué)地理與海洋學(xué)院 南京 210093;3.徐州師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院 江蘇徐州 221116)

金沙江金坪子堆積體形成過(guò)程對(duì)青藏高原東緣構(gòu)造、氣候的響應(yīng)①

胥勤勉1楊達(dá)源2葛兆帥3

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所 天津 300170; 2.南京大學(xué)地理與海洋學(xué)院 南京 210093;3.徐州師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院 江蘇徐州 221116)

金坪子堆積體位于金沙江河谷之中,處在“康滇地軸”的中部,類似一個(gè)大滑坡體。通過(guò)對(duì)金坪子堆積體的數(shù)字高程模型(DEM)、12個(gè)鉆孔、1個(gè)平硐和1個(gè)豎井資料的分析,以及實(shí)地調(diào)查,對(duì)金坪子堆積體的沉積物進(jìn)行沉積學(xué)、年代學(xué)和巖石地層學(xué)等多學(xué)科的研究。金坪子堆積體由12層不同的沉積物和8個(gè)地貌單位組成,其中1～9層為古金沙江河流相沖積物和坡積物、崩積物相混雜的堆積物,其堆積時(shí)間為197～137 kaB.P。;10～12層則為泥石流相堆積物;8個(gè)地貌單元由金沙江下切形成。金沙江金坪子段在中更新世末期就已形成深切的高山峽谷地貌景觀,已到達(dá)現(xiàn)今的高度。晚更新世以來(lái)處在剝蝕抬升的均衡階段,金坪子堆積體的發(fā)育過(guò)程主要受到構(gòu)造和氣候變化的影響。197～137 kaB.P。氣候以冷干為主,堆積體形成了Unite2、4、6和8等四個(gè)鈣質(zhì)膠結(jié)層;Unite3、5、7和9的沉積特征,反映了金坪子堆積體堆積時(shí)期共和運(yùn)動(dòng)對(duì)其具有一定的影響。137～114 kaB.P。為冷干向暖濕轉(zhuǎn)變時(shí)期,河流下切能力減弱,形成金坪子處的高水位。114～78 kaB.P。,氣候轉(zhuǎn)暖期,降水增多,金沙江金坪子處快速深切;unit11c中泥石流堆積黏土含量高達(dá)40%。78～41 ka.B.P。,氣候冷干形成階地下部的蝕余堆積,40～30 kaB.P。的大洪水造成河流下切形成階地。41～0 kaB.P。為金沙江金坪子段繼續(xù)深切階段。

金坪子堆積體 混雜堆積 中更新世晚期 地貌過(guò)程

0 引言

Flint首次提出了用混雜堆積物(Diamicton)或混雜堆積巖(Diamictite)來(lái)描述成因不明的堆積物[1]。崔之久認(rèn)為混雜堆積為:粒經(jīng)范圍從黏土到漂礫,無(wú)分選或弱分選,細(xì)粒物質(zhì)填充在粗粒間隙,粗粒物質(zhì)是細(xì)粒基質(zhì)中的陸緣碎屑沉積物,并提出了各種成因類型的多指標(biāo)判定原則和成因-環(huán)境判定原則[2]。至今混雜堆積的研究得到了不斷完善,對(duì)各種成因的沉積物進(jìn)行了研究,并發(fā)現(xiàn)其控制因素一般為構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、氣候變化和巖性等[3,4]。對(duì)于厚層的連續(xù)的混雜堆積物的成因,以及所指示的環(huán)境意義,目前是環(huán)境地質(zhì)學(xué)界對(duì)于混雜堆積研究的重點(diǎn)[5,6]。因此利用對(duì)混雜堆積體的研究,不但可以分析區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng),也可以分析區(qū)域古氣候的變化。

晚更新世以來(lái),金沙江河谷普遍發(fā)育了河流階地和一些堆積物[7～10]。金坪子堆積體是分布在金沙江河谷中的多種成因堆積物的混雜堆積體,是三套分別以老金沙江、古金沙江和現(xiàn)代金沙江為軸心的地貌體系時(shí)空更替的產(chǎn)物[9]。本文對(duì)金坪子堆積體已有的地貌分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合金坪子堆積體的沉積特征,綜合分析金坪子堆積體的形成過(guò)程,及其對(duì)青藏高原東緣構(gòu)造、氣候的響應(yīng)過(guò)程。

1 地質(zhì)概況和研究方法

1.1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于云南高原的北部,揚(yáng)子地臺(tái)的西緣,康滇菱形塊體的中部,其東鄰則木河-小江等斷裂帶,南有普渡河斷裂帶,西為湯郎-易門斷裂帶,并有金沙江斷裂和德干斷裂在其內(nèi)相交(圖1)。河谷兩岸出露的地層,下部主要為震旦系白云巖、灰?guī)r和下元古界白云巖、灰?guī)r,往上至山頂,依次出露寒武系、奧陶系、二疊系、三疊系、侏羅系和白堊系,以及一些不同時(shí)期的火山巖。研究區(qū)附近高原面海拔2200～2 500 m,金沙江水位高程800～820 m,高差1 380 ～1 700 m,水面寬200 m左右,谷坡陡斜,傾角約30° ～60°,屬于中高山峽谷河段。晚更新世以來(lái),該河段發(fā)育四級(jí)階地,峽谷內(nèi)的平均下切速率為寬谷的2～ 3倍,這可能是峽谷內(nèi)的堵江事件,造成按階地計(jì)算的河流下切速率較高[8]。

圖1 金沙江金坪子段地質(zhì)和構(gòu)造簡(jiǎn)圖Fig.1 Simplified map showing geology and tectonics in the vicinity of Jinpingzi

金坪子堆積體位于云南省祿勸縣北80 km的大松樹(shù)鄉(xiāng),金沙江河谷由東南向西南轉(zhuǎn)折的凸岸,突兀在河谷中,海拔1 085 m以下。北側(cè)以硝溝為界,南側(cè)至角礫巖陡崖,體積約6 X 108～7 X 108m3。金江斷裂帶的紅山斷層和梁子斷層分別在金坪子堆積體北側(cè)和中部穿過(guò),深刻的影響了堆積體的發(fā)育。金坪子堆積體后面的山坡出露的巖石主要有前震旦系灰?guī)r、大理巖化灰?guī)r和大理巖以及灰綠色千枚巖,堆積體底部為前震旦系大理巖和大理巖化灰?guī)r,而江邊出露的巖石主要為前震旦系灰?guī)r和變質(zhì)灰?guī)r和震旦系白云巖,及硅質(zhì)條紋隱晶-粉晶白云巖(圖2)。

研究區(qū)屬于典型的金沙江干熱河谷,受西南季風(fēng)和東南季風(fēng)影響較強(qiáng),有明顯的干季和雨季之分,年平均氣溫可達(dá)20℃左右,降水量在800～1 000 mm,平均年流量為1.2 X 1011m3,平均年徑流量為3 800 m3/s[11]。谷坡下段植被以雜草灌叢為主,上段為針葉林。

1.2 研究方法

本文主要采用地貌、沉積和年代學(xué)的研究方法。利用金坪子1∶2 000的地形圖生成的數(shù)字高程模型(DEM)進(jìn)行地貌分析,并利用野外調(diào)查和重礦物分析進(jìn)行驗(yàn)證。從12個(gè)工程地質(zhì)鉆孔中選取不同地貌部位的4個(gè)深160～300 m鉆孔,利用它們的編錄、照片在縱向上分析堆積體的沉積特征;利用堆積體頂部的1個(gè)深20 m的豎井分析堆積體上部的沉積特征;利用堆積體下部的1個(gè)深210 m的平硐在橫向上分析堆積體的沉積特征。

圖2 金坪子堆積體地質(zhì)圖1.第四系河流沖積層;2.第四系洪積層;3.第四系崩塌堆積層;4.第四系滑坡堆積層;5.第四系坡積層;6.震旦系燈影組灰、灰白色薄-中厚層硅質(zhì)條紋隱晶-粉晶白云巖;7.震旦系觀音巖組灰色薄層白云巖,紫紅色泥質(zhì)粉砂巖;8.前震旦系落雪組灰色中-厚層灰?guī)r、變質(zhì)灰?guī)r;9.前震旦系黑山組灰色厚層、中厚層灰?guī)r、大理巖化灰?guī)r,灰白色薄層狀大理巖及灰綠色千枚巖;10.斷層編號(hào)及產(chǎn)狀;11.巖石產(chǎn)狀;12.豎井及編號(hào);13.平峒及編號(hào);14.鉆孔編號(hào);15.地質(zhì)界線;16.剖面位置及編號(hào)Fig.2 Geologicalmap of the diamicton in Jinpingzi and location of cross-section A-B

在這些鉆孔、平硐、豎井和不同的地貌單元上采集13個(gè)TL樣品、24個(gè)重礦物樣品。盡管熱釋光測(cè)年技術(shù)有其自身的缺陷性,其誤差在10%～20%,但對(duì)晚更新世的河流沉積物堆積年齡的測(cè)定得到其他獨(dú)立的測(cè)年結(jié)果的支持[12].L樣品由國(guó)家地震局地殼應(yīng)力研究所測(cè)試,采用文獻(xiàn)中提及的實(shí)驗(yàn)流程[13],測(cè)量對(duì)象是樣品中的粗顆粒礦物集合體,使用附加劑量法測(cè)量古劑量,年劑量根據(jù)核工業(yè)北京地質(zhì)研究院所測(cè)量的樣品的放射性元素含量而定。根據(jù)同一層位的年齡是否一致、同層位的年齡是否符合地層層序來(lái)判斷測(cè)年結(jié)果的可靠性[17]。重礦物在南京大學(xué)分析,主要用于判斷河流相沉積物和不同地貌單元的性質(zhì)。

2 地形地貌特征

金坪子堆積體凸在金沙江河谷中,呈弧形彎曲,弧長(zhǎng)約2 350 m,似已將金沙江河道向左岸推移許多,像是一個(gè)“大滑坡體”(圖3)。

金坪子對(duì)岸的陡崖可分為上、中、下三段,呈現(xiàn)階梯狀,上段海拔1 000～2 000 m,上接緩傾平臺(tái),該段多發(fā)育有懸谷,由震旦系燈影組薄-中厚層硅質(zhì)條紋隱晶-粉晶白云巖組成;中段海拔在920～1 000 m,坡度減緩大約45°,懸谷在該段消失,由震旦系觀音巖薄層白云巖組成;下段海拔在920 m以下至江邊,為直壁陡崖,由前震旦系落雪組灰?guī)r和變質(zhì)灰?guī)r組成,巖層向東北緩傾,江邊發(fā)育倒石堆(圖4a)。

金坪子堆積體分布在海拔1 085～800 m,其地貌單元可以細(xì)分為上斜坡、坡麓坡積裙與泥石流扇、金坪子古溝谷堆積平臺(tái)、金沙江谷坡、金沙江階地、現(xiàn)代金沙江灘地、金沙江離堆山和硝溝等八個(gè)部分(圖4b)。海拔1 085 m以上為一長(zhǎng)斜坡,主要由前震旦系白云質(zhì)灰?guī)r、淺變質(zhì)灰?guī)r和千枚巖組成,為順向坡;斜坡的下段具有古谷坡的形態(tài)特征,即具有明顯的坡折。坡麓泥石流扇和金坪子古溝谷堆積平臺(tái)均位于金坪子堆積體的平臺(tái)上,海拔1 075～1 085 m,主要為洪積物和坡積物。金沙江谷坡分布在海拔915～ 1 075 m,主要為崩積物、坡積物、殘坡積物以及洪積物,角礫巖陡崖也屬于金沙江谷坡的一部分。金沙江階地分布在海拔870～915 m,由蝕余堆積、主流線相堆積和漫灘相堆積組成,厚約40 m左右,蝕余堆積層厚約34 m,卵石層厚約4 m,卵石層上的砂層只有約1 m,河漫灘相堆積厚約1.6 m,上覆后生洪坡積物,主流線相堆積物中砂層上部的TL的年齡為41.13± 3.49 kaB.P?！，F(xiàn)代金沙江灘地分布在海拔840 m左右,主要為白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖和角礫巖的巖塊;金沙江離堆山在現(xiàn)代金沙江的岸邊,海拔為835 m,主要為震旦系燈影組白云巖。硝溝為沿紅山斷層發(fā)育的溝谷,主要為一些坡積物、洪積物和崩積物。

圖3 金坪子河段河谷影像圖Fig.3 Photograph of the Jinpingzi reach of Jinsha River

圖4 金沙江金坪子段河谷兩岸地貌特征a.金沙江左岸的地貌特征;b.金坪子堆積體地貌結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Geomorphological characteristics of bank of the diamicton in Jinpingzi

3 TL測(cè)年分析

金坪子堆積體的鉆孔、豎井和平硐中堆積物及堆積體上金沙江階地的測(cè)年數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

JZK25和JZK23中的第1套地層中的測(cè)年數(shù)據(jù)分別為(195.00±9.70)kaB.P(J5-2)和(197.70± 9.90)kaB.P(JZK23-1),可見(jiàn)金坪子堆積體開(kāi)始形成于19萬(wàn)年前,而JPD1中第1套地層的年代分別為(175.00±8.70)kaB.P(JPD1-1)和(180.00±9.20) kaB.P(J2-1),但其堆積物和JZK25和JZK23中的第1套地層的相似,因此可以看出第1套地層形成歷時(shí)約2萬(wàn)年.PD1中硐深140 m處的測(cè)年數(shù)據(jù)為(157.60±7.90)kaB.P(J6-1),對(duì)應(yīng)于JZK25第3套地層.SJ3號(hào)豎井,井深8.6～9.0 m為碎石夾砂土, TL樣測(cè)年為(103.0±5.1)kaB.P(JSJ3-5);井深14.6～15.0 m為粉質(zhì)黏土夾碎石,TL樣測(cè)年為(115.0±5.8)kaB.P(JSJ3-4);井深16.6～17.0 m為粉質(zhì)黏土夾碎石,TL樣測(cè)年為(123.0±6.2)kaB.P (JSJ3-3);井深17.6～18.0 m為雜色礫石,TL樣測(cè)年為(111.2±5.8)kaB.P(JSJ3-2);井深18.8～19.2 m為粉細(xì)砂夾礫石,TL樣測(cè)年為(137.0±6.8)kaB.P(JSJ3-1)。

表1 金坪子堆積體TL測(cè)年數(shù)據(jù)Table1 The TL date of the diam ictin in Jinpingzi

金坪子堆積體的堆積速率隨年代的不同有明顯的差別,大體可以分為三段,15～19萬(wàn)年堆積速率為1.3 m/ka;13～15萬(wàn)年堆積速率為135 m/ka;13萬(wàn)年以來(lái)堆積速率為0.2 m/ka。造成堆積速率不同的原因可能是:1)氣候變化導(dǎo)致沖積物和坡積物量的變化較大;2)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致河谷中堆積物增加。

4 沉積特征

根據(jù)金坪子堆積體上的鉆孔JZK19(a)、JZK25 (b)、JZK23(c)和JZK5(d),豎井JSJ3(e)和平硐JPD1(f),依據(jù)堆積物的成分、大小、包含物和膠結(jié)特征,以及沉積構(gòu)造,劃分金坪子堆積體的層序(圖5)。金坪子堆積體主要為沖積層或坡積層和角礫巖,在不同的地貌部位巖性略有差異,具有不同的地層組合特征(圖6)。

第1層(Unit1):碎塊石夾礫石、卵石、砂和黏土

碎塊石和礫石成分主要為輝綠巖、變質(zhì)灰?guī)r、白云巖和石英巖,有一定的分選,碎塊石粒徑5 cm左右,礫石粒徑1～2 cm,棱角狀,含量約40%;卵石成分主要石英巖和砂巖,粒徑2～5 cm,磨圓度較好,呈渾圓狀,含量較少,為上游的物質(zhì)成分;砂為中粗砂,粒徑1～2 mm,含量約60%,具水平層理,其重礦物以黃鐵礦和赤褐鐵礦等一些鐵的氧化物為主,含多種多源礦物。其沉積特征和現(xiàn)代金沙江岸邊的坡積物和沖積物的混雜堆積相似,指示該套沉積物也為河流相沖積物和坡積物的混雜堆積。

JZK25號(hào)鉆孔中孔深217 m處粉質(zhì)黏土的TL年齡為(195.00±9.70)ka.B.P。,JPD1號(hào)平硐中硐深63.5 m處黃褐色黏土的TL年齡為(175.00±8.70) ka.B.P。,JZK23號(hào)鉆孔中孔深270 m處灰褐色黏土的TL年齡為(197.70±9.90)ka.B.P。。

第2層(Unit2):角礫巖

角礫巖成分主要為白云巖、碎石碎屑,為近源物質(zhì);碎石碎屑粒徑一般0.5～1 cm,棱角狀,鈣質(zhì)膠結(jié),膠結(jié)致密。其重礦物組合比較單一,以碳酸鹽類礦物為主,含有多種常見(jiàn)的變質(zhì)礦物。此層可能代表了金沙江水位較低,坡積物在谷坡上經(jīng)歷較長(zhǎng)距離搬運(yùn),且經(jīng)歷了較強(qiáng)的風(fēng)化,形成較小的碎石。

第3層(Unit3):碎石夾零星卵石

圖5 金坪子堆積體橫剖面及鉆孔位置圖(數(shù)字代表堆積體內(nèi)部的層序)Fig.5 Cross-section A-B through the diamicton and location of boreholes, silo and adit.The number indicate stratum

圖6 金坪子堆積體各鉆孔剖面圖⑴灰?guī)r;⑵白云巖;⑶千枚巖;⑷斷層角礫;⑸礫石、卵石和黏土;⑹角礫巖;⑺鈣泥質(zhì)膠結(jié);⑻礫石;⑼黏土夾礫石;(10)黏土;(11)TL年代采樣點(diǎn)Fig.6 Vertical sequences displayed by borings on the diamicton in Jinpingzi.Shown are lithologic log and condensed units(numbers)

碎石土夾碎石塊及零星卵石,碎石成分主要為白云巖、變質(zhì)灰?guī)r、千枚巖夾石英,粒徑一般2～8 cm,呈棱角-次棱角狀,微具層理,傾角40°,結(jié)構(gòu)松散;塊石成分主要為變質(zhì)灰?guī)r和千枚巖,粒徑一般15～ 20 cm;卵石成分主要為千枚巖和灰?guī)r,粒徑一般2～ 3 cm,磨圓度較好;明顯的具有坡積物和河流相沖積物混雜堆積的特點(diǎn),且水動(dòng)力條件要比第1套地層要弱;其重礦物以穩(wěn)定礦物和變質(zhì)礦物為主,且穩(wěn)定礦物鋯石呈渾圓狀,說(shuō)明其具有一定的搬運(yùn)距離.PD1號(hào)平硐中硐深80、84.5和140 m處灰褐色黏土的TL的年齡分別為(120.80±6.00)ka.B.P。、(180.00±9.20)ka.B.P。和(157.60±7.90)ka.B.P。

第4層(Unit4):角礫巖或鈣泥質(zhì)膠結(jié)

a:角礫成分主要為灰白色、灰黃色石英質(zhì)白云巖、白云巖,角礫粒徑一般1～8 cm,呈棱角-次棱角狀,具有一定的分選性。局部見(jiàn)溶蝕孔洞,洞徑一般1～2 mm,說(shuō)明角礫巖形成時(shí)有一定的溶蝕作用。

第5層(Unit5):卵石、碎塊石、黏土

卵石成分為硅質(zhì)白云巖、白云質(zhì)石英巖,磨圓度中等,粒徑均一,一般在3～5 cm;少量碎石成分為硅質(zhì)白云巖,粒徑一般3～7 cm,呈棱角-次棱角狀,局部具有層理,層面傾角42°。黏土具有硬塑性。其沉積特征說(shuō)明該層沉積也為坡積物和河流相沖積物的混雜堆積,且河流水動(dòng)力條件類似第1套地層。

第6層(Unit6):角礫巖

硅質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)的白云巖碎石,碎石直徑一般在1～6 cm,呈棱角-次棱角狀,分選性較差。局部見(jiàn)有1～3 mm溶蝕孔洞。

第7層(Unit7):碎石、碎屑夾塊石和少量礫石

碎石成分為白云質(zhì)石英巖、白云巖,粒徑3～6 cm,碎石含量60%左右,呈棱角-次棱角狀,碎石表面具有溶蝕孔洞,溶蝕孔徑0.3～0.5 cm,且發(fā)育有方解石晶體少量呈次圓狀。

第8層(Unit8):鈣質(zhì)、鈣泥質(zhì)膠結(jié)角礫

鈣泥質(zhì)膠結(jié)的石英巖、白云巖碎石碎屑,碎石直徑一般1～3 cm左右,含量約50%～55%,碎塊石直徑一般5 cm,含量15%～20%,呈棱角狀,少量次棱角狀,說(shuō)明角礫巖形成時(shí),碎石搬運(yùn)距離較小,且分選性較差。

第9層(Unit9):灰褐色黏土、砂夾碎石,卵石

礫石成分主要為白云巖、灰?guī)r、千枚巖以及大理巖,碎石直徑一般1～3 cm,次棱角狀,在下部含量達(dá)到25%～30%,微具層理,傾角60°;卵石直徑3～5 cm,次圓狀,在上部含量達(dá)到25%;砂為中粗砂,成分較雜。從其沉積特征可以判斷,金坪子堆積體的沖積物和坡積物相混雜堆積的過(guò)程在該層結(jié)束。

第10層(Unit10):碎塊石層

碎塊石成分為白云巖、灰?guī)r和千枚巖,直徑一般6 cm,呈棱角狀,少量呈次棱角狀,說(shuō)明碎石在坡地上的搬運(yùn)距離較短。該層夾有薄層黏土,可能是雨水在斜坡上滯水,形成的沉積。

第11層(Unit11):黏土夾碎石

碎石成分為白云巖、灰?guī)r和千枚巖,粒徑變化較大,多為2～20 cm,呈棱角狀,含量達(dá)60%,黏土含量達(dá)40%。該層為泥石流堆積.SJ3號(hào)豎井中井深8.6～9.0 m處碎石夾砂土的TL年齡為(103.00± 5.10)ka.B.P。,井深14.6～15.0 m和16.6～17.0 m處粉質(zhì)黏土夾碎石的 TL年齡分別為(115.00± 5.80)ka.B.P。和(123.00±6.20)ka.B.P。,井深17.6～18.0 m和井深18.8～19.2 m處粉細(xì)砂夾礫石的TL年齡為(112.20±5.80)ka.B.P。和(137.00± 6.80)ka.B.P。。說(shuō)明泥石流相堆積物形成與137 ka.B.P。

第12層(Unit2):現(xiàn)代的坡積、崩積和洪積作用形成的堆積物

金坪子堆積體的下部,主要為坡積物,成分主要為硅質(zhì)白云巖、白云巖和石英巖,直徑一般7 cm左右,呈棱角狀,含量達(dá)40%,碎屑直徑一般在0.2 cm左右,其含量達(dá)60%;結(jié)構(gòu)松散。

金坪子堆積體頂部溝谷中的堆積物主要為碎石和黏土質(zhì)粉砂,碎塊石成分主要為白云巖、灰?guī)r和千枚巖,直徑一般4～7 cm,呈棱角-次棱角狀,含量達(dá)70%～80%,其余為黏土質(zhì)粉砂,其沉積特征說(shuō)明該層堆積物是坡積和洪積共同作用的堆積物。

金坪子堆積體頂部泥石流扇主要為粉砂質(zhì)黏土夾碎石,碎石成分主要為灰綠色千枚巖,直徑變化較大,多在2～20 cm之間,含量達(dá)45%,其余為粉砂質(zhì)黏土。

金坪子堆積體的后緣為粗大巖體構(gòu)成的崩坡積,塊石的主要成分主要為千枚巖和白云巖,直徑超過(guò)10 cm,巖塊大小混雜,多呈棱角狀,排列不規(guī)則。

碎石和粉細(xì)砂,碎石以為白云巖、石英巖為主,直徑在1～7 cm之間,呈棱角狀;粉細(xì)砂結(jié)構(gòu)松散,具有層理。其沉積特征說(shuō)明該層為坡積物和沖積物相混雜堆積的特點(diǎn)。

5 討論

依據(jù)金坪子堆積體的沉積、地貌和年代特征,以及堆積體對(duì)岸的地貌特征,結(jié)合金坪子堆積體上游2 km處凹嘎階地的沉積、地貌和年代特征,恢復(fù)了金坪子堆積體的形成過(guò)程,探討其對(duì)構(gòu)造、氣候的響應(yīng)過(guò)程。

5.1 堆積過(guò)程(197～137 ka.B.P。)

中更新世元謀運(yùn)動(dòng)后,青藏高原東緣進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境[14],但金沙江大約在此時(shí)間內(nèi)貫通[7],金沙江深切河谷開(kāi)始發(fā)育。紅山斷層和梁子斷層交匯處的金坪子則在金沙江貫通后發(fā)育形成深槽,深槽底部海拔約740 m?，F(xiàn)今金沙江金坪子處河床海拔約770 m。這說(shuō)明中更新世末期,金沙江金坪子段就已形成高山峽谷的地貌景觀。晚更新世以來(lái),金沙江在該處仍沒(méi)有下切到原有的高程,說(shuō)明青藏高原東緣整體隆升幅度不大。也有研究表明青藏高原東緣在10～15 Ma.B.P就已隆升到現(xiàn)在的高度[15]。晚更新世以來(lái),青藏高原東緣處在剝蝕隆升的階段,金坪子堆積的發(fā)育過(guò)程更多的可能受到氣候變化的影響。

云南高原在197～157 ka.B.P。處于相對(duì)構(gòu)造穩(wěn)定時(shí)期,氣候處于相對(duì)冷干時(shí)期,氣溫比現(xiàn)今低6℃,且波動(dòng)頻繁[16,17]。冷干的氣候有利于岸坡上崩落的巖塊風(fēng)化后再次風(fēng)化,產(chǎn)生較多的細(xì)小碎石,并在長(zhǎng)斜坡上運(yùn)移到深槽底部沉積,故第1層內(nèi)碎石直徑一般在1～2 cm,個(gè)別達(dá)5 cm。而JPD1硐深21.5～ 33.0 m處的直徑近12 m巨大白云巖石塊為崩塌殘留的巖塊。同時(shí),冷干的氣候有利于岸坡上部的針葉林下移,起到固定岸坡物質(zhì)的作用,深槽中堆積厚度較小,而隨氣候的波動(dòng),碎石在深槽內(nèi)堆積后也略具層理.ZK25的Unit1中碎石含量為40%,粗砂含量為60%,說(shuō)明JZK25位于金沙江河床邊部;JZK23的U-nit1中碎石含量盡為5%,其余主要為粉砂和細(xì)砂,說(shuō)明JZK23可能位于當(dāng)時(shí)金沙江河床的心灘。岸坡和河槽沉積較厚,而河床邊部沉積較薄。

0.17 ～0.14 MaB.P則是海洋氧同位素(MIS)6的冷期[16,17],碎石強(qiáng)烈風(fēng)化成碎小石塊,針葉林的下移造成碎石運(yùn)移速率較慢,碳酸巖碎石在淋溶和蒸發(fā)作用下形成角礫巖。角礫巖在河床附近沉積通量較大,可能由于金沙江干熱河谷的特征造成岸坡下部堆積物易膠結(jié)。

157～137 ka.B.P。,青藏高原東緣經(jīng)歷了一次顯著的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)——共和運(yùn)動(dòng)[16,18,19],山體強(qiáng)烈隆升.PD1硐深66.2～79.5 m處直徑近13 m的白云巖巖塊說(shuō)明當(dāng)時(shí)崩塌作用較強(qiáng).nit3中碎石的直徑主要集中在5～8 cm和15～20 cm這兩部分,且多棱角-次棱角狀,也說(shuō)明當(dāng)時(shí)構(gòu)造隆升后,岸坡碎石在崩落后經(jīng)歷較快速的運(yùn)移和堆積,再次的物理風(fēng)化較弱。而隨著構(gòu)造活動(dòng)趨于穩(wěn)定,河床和岸坡中堆積碎石的直徑也逐漸較小,如Unit5、Unit7、Unit9中碎石的直徑分別為3～5、3～5和1～3 cm,且碎石的磨圓度逐漸增加。同時(shí),由于山體的構(gòu)造隆升,157～137 ka.B.P。金坪子堆積速率也最高,其中Unit3和Unit4沉積厚度分別為32 m和62 m,說(shuō)明山體隆升的最初階段,河床和岸坡上堆積的碎石無(wú)論是直徑還是通量方面都是最大的,隨著構(gòu)造趨于穩(wěn)定,碎石的直徑和通量都逐漸變小.nit4、Unit6和Unit8的角礫巖沉積特征也反映了構(gòu)造作用對(duì)河床和岸坡沉積物質(zhì)的影響,同時(shí)也指示了157～137 ka.B.P。出現(xiàn)了三次較為冷干的時(shí)期。

金坪子堆積體在堆積的同時(shí),金沙江主泓線也不斷的向左岸偏移,其原因可能為金沙江斷裂不斷的右旋走滑,金沙江沿德干斷裂侵蝕。

5.2 高水位(137～114 ka.B.P。)

據(jù)JZK5中Unit9的沉積特征分析,古金沙江最高水位曾達(dá)到海拔1 055 m。據(jù)凹嘎階地發(fā)育特征,其T5階地為侵蝕階地,后被次生風(fēng)成堆積覆蓋[13]。同時(shí),受水位控制,金坪子對(duì)岸岸坡發(fā)育懸谷。造成高水位的原因可能為:1)山體隆升后,金沙江從四川盆地開(kāi)始溯源侵蝕,其裂點(diǎn)還沒(méi)有上溯到金坪子;2)該時(shí)期處于MIS6向MIS5轉(zhuǎn)變的時(shí)期,氣候變化導(dǎo)致岸坡植被覆蓋率降低,入江物質(zhì)增多,河流下切能力減弱。

5.3 下切時(shí)期(114～78 ka.B.P。)

由于沒(méi)有獲得金坪子堆積體表層金沙江階地開(kāi)始形成的年代,以及凹嘎T2開(kāi)始形成的年代,但依據(jù)構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)期,河流階地的發(fā)育多受氣候變化的影響[20～22],依據(jù)區(qū)域氣候的特征來(lái)大體推斷金坪子堆積體下切的時(shí)代。140～78 kaB.P屬于暖段,氣溫比今高4.5℃,78～10 kaB.P屬于冷段,氣溫比今低4.5℃[16,17],所以我們將T2階地開(kāi)始形成的年代定為78kaB.P。。114～78 kaB.P。,氣候轉(zhuǎn)暖期,降水增多,金沙江水動(dòng)力增強(qiáng),且溯源侵蝕的裂點(diǎn)可能上溯到金坪子,故而造成該事情金沙江在此快速下切。同時(shí)由于金江斷裂的不斷左旋走滑,河流不斷侵蝕左岸,形成不對(duì)稱河谷,且河流的快速下切。氣候的轉(zhuǎn)暖也使金坪子堆積體后緣植被覆蓋率增加,基巖風(fēng)化減弱,使得Unit11中泥石流堆積黏土含量高達(dá)40%。

5.4 階地發(fā)育(78～41 ka.B.P。)

階地的下部為蝕余堆積,說(shuō)明階地在形成是氣候轉(zhuǎn)冷,河流水動(dòng)力減弱,岸坡物質(zhì)入江后多堆積在河床。階地上部為疊瓦狀卵石層和砂層,卵石直徑一般在6 cm左右,大者達(dá)20 cm,而砂層中也質(zhì)地較純,無(wú)本地碎石混入,這和現(xiàn)在的金沙江岸邊的坡積物和沖積物相混雜的堆積完全不同,說(shuō)明當(dāng)時(shí)金沙江經(jīng)歷了一次大水過(guò)程,河流流量的增加不僅帶來(lái)了大量的外來(lái)卵石,也造成金沙江下切形成階地。此時(shí)期的大洪水在長(zhǎng)江三峽壩址區(qū)的深槽中也得到驗(yàn)證[23],進(jìn)一步說(shuō)明了40～30 kaB.P。中國(guó)大陸的暖濕氣候[24]。

5.5 繼續(xù)深切階段(41～0kaB.P。)

41 kaB.P。以來(lái),金沙江繼續(xù)深切,且深切幅度較大,并下切到古金沙江的基巖岸坡以下,形成離堆山,金沙江左壁也形成直壁陡崖,其原因可能為云南高原在共和運(yùn)動(dòng)后,造成金沙江的次級(jí)構(gòu)造裂點(diǎn)或巖性裂點(diǎn)上溯到金坪子,使得下切加強(qiáng)。

而現(xiàn)代金沙江河谷中厚約20 m河床堆積則可能是由于全新世氣候轉(zhuǎn)暖,河谷中干熱氣候增強(qiáng),岸坡上針葉林上移,入江物質(zhì)增多,形成現(xiàn)今河床堆積。

6 結(jié)論

通過(guò)金坪子堆積體的DEM、鉆孔、平硐和豎井資料的分析,以及實(shí)地調(diào)查,金坪子堆積體可以分為上斜坡、泥石流扇、金坪子古溝谷堆積平臺(tái)、金沙江谷坡、金沙江階地、現(xiàn)代金沙江巨礫巖塊灘地、金沙江離堆山、硝溝溝谷等8個(gè)地貌單元和12層層序,其中其中1～9層為古金沙江河流相沖積物和坡積物、崩積物相混雜堆積的層序,其堆積時(shí)間為197～137 kaB.P。;而10～12層則為泥石流相堆積物。

中更新世末期,金沙江金坪子段就已形成深切的高山峽谷地貌景觀。晚更新世以來(lái),金沙江在金坪子段并沒(méi)有下切到中更新世末期的高程,可能說(shuō)了青藏高原東緣在中更新世末期就已到達(dá)現(xiàn)今的高度,并處在剝蝕抬升的均衡階段。晚更新世以來(lái),金坪子堆積體的發(fā)育過(guò)程主要受到構(gòu)造、氣候變化的影響。云南高原在197～157 ka.B.P。處于相對(duì)構(gòu)造穩(wěn)定時(shí)期,氣候處于相對(duì)冷干時(shí)期,岸坡上部的針葉林下移,金沙江河谷內(nèi)堆積物較少,谷坡上坡積物經(jīng)歷多次風(fēng)化形成較細(xì)的碎石,且經(jīng)長(zhǎng)距離搬運(yùn),形成層理。0.17 ～0.14 MaB.P則是MIS6的較冷時(shí)期,碳酸巖碎石在谷坡上在淋溶和蒸發(fā)作用下形成角礫巖。157～137 ka.B.P。,青藏高原東緣經(jīng)歷了一次顯著的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)-共和運(yùn)動(dòng),山體強(qiáng)烈隆升。金沙江谷坡上堆積了直徑13 m的巨大巖塊,岸坡上堆積較多粒徑5～20 cm的碎石,分選差。隨著構(gòu)造活動(dòng)趨于穩(wěn)定,河床和岸坡中堆積碎石的直徑也逐漸較小,磨圓度逐漸增加。構(gòu)造活動(dòng)不僅影響了沉積物的粒徑,而且也形成較大沉積通量。三層角礫巖指示了157～137 ka.B.P。出現(xiàn)了三次較為冷干的時(shí)期。137～114 ka.B.P。,氣候由冷干向暖濕轉(zhuǎn)變時(shí)期,氣候變化導(dǎo)致岸坡植被覆蓋率降低,入江物質(zhì)增多,河流下切能力減弱,金坪子處河谷被堆積充填,金沙江水位曾達(dá)到海拔1 055 m。114～41ka.B.P。,氣候轉(zhuǎn)為暖濕,金沙江水量增加,金坪子處快速深切。40～30 kaB.P。,中國(guó)大陸的暖濕氣候,發(fā)育形成階地。41 kaB.P。以來(lái),金沙江繼續(xù)深切,且深切幅度較大,并下切到古金沙江的基巖岸坡以下,形成離堆山,

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The Response of Geomorphological Process of the Diam icton in Jinpingzi in Jinsha River to Neotectonics and Climate Change of Easten Tibet

XU Qin-mian1YANG Da-yuan2GE Zhao-shuai3

(1.Tianjin Institute of Geology and M ineral Resources,China Geological Survey,Tianjin 300170; 2.Department of Urban and Resources Sciences,Nanjing University,Nanjing 210093; 3.School of City and Environmental,Xuzhou Normal University,Xuzhou,Jiangsu 221116)

The diamicton of Jinpingzi,which looks like a slide according to morphological character,lies on the Kangdian tectonic zone.It is a composite diamicton that formed due to several dynamic actions at the different periods,and is a product of three geomorphic systems i.e.the ancient Jinsha river,the old Jinsha river and themodern Jinsha river,which occurred alternately.

According to the DEM of the diamicton of Jinpingzi and the field investigation,there are eight geomorphic units in the diamicton of Jinpingzi,which are the upside slope,the debris flow fan,the accumulational flatform on palaeogully of Jinpingzi,the valley slide of the Jinsha river,the terrace of the Jinsha river,the beach face composed of boulders and rock masses,themeander core and the Xiaogou gully.The TL age of the terrace in the surface of the diamicton of Jinpingzi is(41.13 3.49)kaB.P。。

Themultidisciplinary study(sedimentology,chronology,lithostratigraphy)of the sediment of the dill of the landform suggests that the diamicton of Jinpingzi is composed of twelve stratums.The stratums form the first to the ninth are composed of colluviums,alluviums and slope wash,while the others are composed of debris flow。

According to geomorphologic and sedimentologic characters of the diamicton of Jinpingzi,we can conclude that there are three geomorphologic processes,which are accumulation and sidesway(197～137 kaB.P。),divagation and incision(137～41kaB.P。)and intensity incision(41～0 kaB.P。).inally themeander core formed after the deeplyincising of Jinsha river,and the cliff of the breccia formed。

The Alpine Gorges has been formed during Late Medio-Pleistocene in the Jinpingzi reach of Jinsha river,and has reached themodern attitude.During Late Pleistocene,the uplift of the study area is driven by erosional unloading, the developmentof dicmicton in Jinpingzihas been effected by climate change。197～137 ka B.P。,which was a relatively cold-dry period,the breccias of unit2,4,6 and 8 had formed,the sedimentary characteristics of unit3,5,7 and 9 had form by effect of Gonghe tectonic movment.When the period changed from MIS6 to MIS5,fluvial incision dynamics descended,and higher water level had formed during 137～114 ka B.P.The Jinsha River had incised intensively during 114～78 ka B.P.because fluvial dynamics of the older Jinsha River increased under the warm-wet climate.Themain body of terrace is composed of fluvial lag which had been formed in cold-dry period in 78～41 ka B.P。,the upper terrace is composed of imbricate gravels and sandswhich had been formed in an inundation period in 41 ka B.P.The Jinsha River has penetrated the diamicton and into the bedrock,then themeander core and the cliff opposite to the diamicton have formed since 41 ka B.P。

diamicton;the latemiddle Pleistocene;geomorphological process

胥勤勉 男 1979年出生 碩士 助理研究員 河流與海岸帶地貌學(xué) E-mail:xuqinmian@163.om

P512.2

A

1000-0550(2011)05-0935-11

①高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目(編號(hào):20060284028)資助。

2010-06-25;收修改稿日期:2010-11-22