晚更新世以來金沙江三堆子-烏東德河段的河谷地貌

晚更新世以來金沙江三堆子-烏東德河段的河谷地貌

該流域是河流發(fā)育、水系變遷、新構造運動和氣候變化的重要依據(jù)，在國內外的研究中得到了廣泛應用。自元謀運動后,云南高原處在相對穩(wěn)定的構造環(huán)境中,局部地段發(fā)生引張變形,尤其是川滇構造帶上,該地帶地質構造復雜,新構造運動強烈,河流落差大。長江上游金沙江河段流經(jīng)青藏高原的東南緣和川滇構造帶,其河流發(fā)育過程及河谷地貌特征一直是學術研究的熱點。前人主要從第三系和第四系堆積物的分布特征,探討金沙江的發(fā)育,較少涉及現(xiàn)代金沙江河谷地貌過程的研究。本文運用沉積學、地貌學和年代學的研究方法,對晚更新世以來金沙江三堆子-烏東德河段的河谷地貌過程進行了研究,提出了新的認識。1河流階地的地貌特征金沙江下段本由河流襲奪而貫通,各河段均表現(xiàn)出不同的河谷地貌特征以及不同的地貌過程。金沙江三堆子-烏東德具有兩種性質不同的河段:三堆子-龍街河段為被襲奪河,自北向南流,長約52km,在龍街折向東;龍街-烏東德河段為襲奪河,長約60km,龍街-白馬口段金沙江自西向東流,在白馬口折向東北。我們主要考察了三堆子-龍街河段魚鲊的河谷地貌,龍街-烏東德河段凹嘎的河谷地貌和金坪子堆積體的地貌特征,以及襲奪點龍街的河谷地貌(圖1)。本文的階地面高程由etrex-summit桂冠GPS測定,最高精度為2.5m。熱釋光(TL)在河流階地沉積物的年代測定等到了充分的運用。本次研究也對階地沉積物采用TL測年,在陰影下采集樣品,用不透光塑料袋密封,然后在實驗室剝去樣品的外圍可能曝光的樣品,取中心部位的樣品測試。1.1江河流階地堆積物該河段具有再生深切的特點,表現(xiàn)為谷中谷的形態(tài)特征。上段寬谷,可能為古雅礱江河谷,共發(fā)育四級緩傾平臺。山頂海拔2000m左右,分布有第四系的沖積和洪積物,為侵蝕的高原面,第四級平臺海拔1800m左右,分布有震旦系南沱組冰磧礫巖風化殘積,過去曾被認為是金沙江的第四級階地;第二、三級平臺均為基巖平臺,為古雅礱江的侵蝕階地;第一級平臺也為基巖平臺,海拔1200m左右,谷寬約1000m,可能為古雅礱江被金沙江襲奪時的谷底。海拔1200m之下為金沙江貫通后深切形成的“V”型河谷,共發(fā)育三級階地,以及一些邊灘和心灘,江面高程海拔960m,江面寬約300m。魚鲊附近金沙江階地以堆積階地為主,堆積物具有典型的二元相結構。第三級階地面海拔1100m左右,拔河高度140m,殘余礫石層厚約20cm,礫石和碎石相混雜堆積,礫石成分主要為砂巖和石英巖,有的磨圓度較好,礫石大小混雜,大者8cm,一般在2～6cm之間。礫石層下伏亞黃色的砂粘土,上覆灰?guī)r崩落堆積物。第三級階地堆積物的重砂礦物,以大量的鐵質礦物、綠簾石、石榴石、磷灰石為主,還出現(xiàn)了蘭晶石等(表1),礫石層中沙質透鏡體的TL年齡為192.07±16.3kaB.P.。第二級階地面海拔1015m,拔河高度55m,表層為砂層,厚約3m,為土黃色粉砂質粘土,具有一定的粘化作用,含有鈣質結核;下部為礫石層,厚約15m,礫石成分主要為千枚巖、砂巖以及蛇綠巖等,礫徑一般為6cm。第二級階地堆積物的重砂礦物,以大量的鐵質礦物、綠簾石、石榴石、磷灰石為主(表1)。在第二級階地堆積物上層,距地表約1m深的砂質粘土TL年齡為94.83±8.06kaB.P.。第一級階地分布在現(xiàn)代金沙江邊,海拔970m,拔河高度10m,階地面較平坦,階地上部主要為黑褐色的沙粘土堆積,第一級階地的礦物種類最多,除了大量的鐵質礦物、綠簾石、石榴石、磷灰石、鋯石、金紅石和含鈦礦物外,還有少量的角閃石、電氣石、榍石、重晶石、輝石等,另外還有孔雀石、十字石、黃金三種其它階地中尚未發(fā)現(xiàn)的礦物(表1),年代應該為全新世(圖2)。金沙江河流階地堆積物重礦物組合的顯著特征是礦物種類比較多,以穩(wěn)定礦物為主,并含有十字石、蘭晶石等典型的變質巖礦物。過去曾把震旦紀冰磧礫巖的風化殘積視為階地堆積,據(jù)這次調查所采集的重礦樣品分析結果來看,震旦紀冰磧礫巖的的風化殘積的重礦物組合成分要簡單得多,它不含有十字石、蘭晶石等典型的變質巖礦物(表1)。1.2江邊地區(qū)階地堆積物龍街位于磨盤山-綠汁江斷裂帶和金沙江的交匯處,是古金沙江襲奪古雅礱江的襲奪點。右岸支流龍川江在龍街附近注入金沙江。龍川江谷地平坦,河谷中有多級剝蝕平臺,并發(fā)育有6級階地,兩岸多有泥石流溝谷發(fā)育。金沙江河谷兩側山地海拔約2200m,江面高程915m,江面寬約300m,河谷中發(fā)育兩級階地和河漫灘,龍川江入口處河漫灘寬達600～800m。金沙江第二級階地為基座階地,分布在江邊鄉(xiāng)對面的金沙江左岸,海拔975m左右,拔河高度60m左右,其中上部約5m厚為灰綠色、具有水平層理的粉砂層,階地堆積物的重礦物成分以大量的鐵質礦物、綠簾石、石榴石、磷灰石為主,還有少量的重晶石和電氣石(表1)。距頂面1.5m深的黃色砂粘土的TL年齡為52.02±4.42kaB.P.。金沙江第一級階地為基座階地,分布在金沙江右岸龍川江口江邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地,海拔925m左右,拔河高度10m左右,底部為2m厚的礫石,礫石層上覆黃色的粘土質細砂,厚度約5m(圖3),礫石層上部的黃色粉砂的TL年齡為44.52±3.78kaB.P.。龍街附近金沙江現(xiàn)代河漫灘和龍街附近金沙江第一級階地堆積物中均有大量云母出現(xiàn),在現(xiàn)代河漫灘相堆積物中還有十字石,第一級階地堆積物中還有符山石(表1),這幾種礦物在魚鲊各級階地中均沒有出現(xiàn),可能是金沙江支流帶來較多泥沙與金沙江干流泥沙相混合的結果。沈玉昌先生調查發(fā)現(xiàn),龍街附近的金沙江河床覆蓋層厚達60余m,主要為鈣質粉砂和亞粘土沉積物。據(jù)云南省水利電力廳(1960年)資料,龍街上下的金沙江河谷中,有厚約40m左右的龍街粉砂層堆積,粉砂層一直到白馬口附近仍有分布。魚鲊河段和龍街河段在河谷地貌和水動力條件方面均有相似之處,因此,我們也認為魚鲊河段河床上也有約50m厚的河床覆蓋層。1.3陰山堿階地的沉積相凹嘎河段位于武定米易隆褶束,和德干斷裂帶相直交。河谷兩側的山地海拔約2400m,江面高程海拔約810m,江面寬約100m,為中高山峽谷河段。該段河谷谷坡可分為上、中、下三段,上段海拔2000m以上,為緩傾斜的平臺,坡度約為5°左右;中段海拔在1000～2000m,谷坡坡度30°～45°之間,多發(fā)育有懸谷;下段海拔在1000m以下,為直壁陡崖,坡度在45°～70°,懸谷在該段消失。凹嘎的金沙江階地發(fā)育在烏東德峽谷的入口處,現(xiàn)共有四級階地,主要為基座階地,其中缺失第一級階地。第四級階地為基座階地,海拔約960m,拔河高度約140m,階地堆積物有礫石層和砂層組成,其重砂礦物成分以大量的鐵質礦物、綠簾石、石榴石、磷灰石為主,第四級階地堆積物中還含有蘭閃石和大量云母(表1),這兩種礦物在凹嘎的其它階地堆積物中極為少見。礫石層中的砂質透鏡體中TL年齡為114.50±9.73kaB.P.,第四級階地的外側有離堆山。第三級階地為堆積階地,海拔948m,拔河高度128m,由砂層組成,其重砂礦物成分以大量的鐵質礦物、綠簾石、石榴石、磷灰石為主,含有黃金粒(表1)。砂層底部的TL年齡為115.85±9.84kaB.P.。第二級階地為基座階地,海拔約924m,拔河高度104m,由礫石層和砂層組成,厚約44m,粉砂層的重礦物中含有多種穩(wěn)定礦物和典型變質礦物十字石(表1),其TL年齡為41.89±3.56kaB.P.。第二級階地以下,為直壁陡崖,拔河高度近90m。其中在第四級階地上部,海拔994m左右有一砂層,可能為第五級階地,但堆積物結構松散,層理不發(fā)育,應該為次生堆積(圖4)。據(jù)三峽勘測研究院JZK15鉆孔資料,凹嘎附近的金沙江河床上也有20m厚的堆積物。1.4古江深槽tl金坪子堆積體位于凹嘎河段下游約2km處,烏東德峽谷的出口處。經(jīng)我們研究,它過去為古金沙江的深槽,后被古金沙江沖積物和斜坡系列角礫狀粗顆粒充填堆積1。金坪子深槽深約750m,比現(xiàn)代金坪子堆積體附近的金沙江深槽略深一些,深槽底部的TL年代為195.00±9.70kaB.P.。在古金沙江金坪子深槽被充填的過程中,古金沙江曾發(fā)生了堵江,并被迫側移改道,發(fā)育現(xiàn)代的金沙江河谷。在古金沙江堵江的過程中,最高洪水位曾達到海拔1070m,TL年代為137.0±6.8kaB.P.,在金沙江側移改道的過程中,在金坪子堆積體的外緣,海拔850～915m發(fā)育有一級階地,由礫石層和砂層組成,階地堆積物上部砂層的TL年齡為41.13±3.49kaB.P.。2江下段階地的時空差異階地位相分析是對一條河流上、下不同地點同一時代形成的階地的高度變化進行對比分析,查明階地高度變化的原因。另外,“階地位相分析”中的所謂“相”的含義,它應該指具有同等古地理意義的階地堆積物分布高程的比較。針對該河段的具體做法就是對于保存階地沉積物的階地應減去河漫灘相和河床相的沉積物的厚度,統(tǒng)一換算成當時河床的高程,未見階地底部時,礫石層厚度按照現(xiàn)代河床覆蓋層厚度。金沙江各河段性質差異很大,其沉積物厚度的差異也很大,因此要因地制宜地判斷各河段、各級階地沉積時期的河床高程。魚鲊河段的第三級階地,僅出露的礫石層,且礫石層地面海拔1100m,則第三級階地的河床海拔1050m;第二級階地的河漫灘相和河床相厚18m,第二級階地的河床海拔997m;第一級階地只見河漫灘相,因此按照現(xiàn)代的洪枯水位差和河床覆蓋層厚度換算第一級階地形成時的河床高程,野外觀測的洪枯水位差約為5m,因此第一級階地的河床海拔915m;據(jù)長江委長江勘測規(guī)劃設計研究院資料,金沙江魚鲊段水深約為30m,現(xiàn)代金沙江河床海拔880m。龍街第二級階地僅有5m厚的砂層,河床海拔970m;第一級階地河漫灘相和河床相厚7m,河床海拔918m;而現(xiàn)代龍街的河床海拔825m。凹嘎第四級階地的河床海拔約為950m;第三級階地為堆積階地,沉積物為河漫灘相,而凹嘎為峽谷河段,洪枯水位變化較大,約為20m,河床覆蓋層為20m,因此第三級階地的河床海拔為908m;野外觀測到第二級階地河床海拔880m;據(jù)三峽勘測研究院資料,現(xiàn)代河床海拔770m(表2)。根據(jù)古金沙江金坪子深槽被充填時最高洪水位,我們認為凹嘎曾發(fā)育了第五級階地,后被侵蝕,現(xiàn)在主要為次生堆積。我們把研究河段有關地點修復后的階地高程進行比較,可以看到同級階地階地面高程向下游方向不是等比降逐步下降的。金沙江下段各地同級階地的生成時代有比較大的差別,一個原因是有的地方階地上的堆積物可能已經(jīng)是次生堆積,另一原因可能是某級階地堆積物的形成本身可能會有幾萬年時間的延續(xù),如果階地堆積物保存不完整,那么同級階地現(xiàn)在階地面的堆積物的年齡,可能就會有較大的差別。第三,可能還與樣品的代表性及測年精度有關。金沙江下段各地階地的高度和階地堆積物的生成時代都不是同步的,它代表各河段深切速率、深切幅度與河流堆積物的發(fā)育,通常會有較大的差別,其原因可能為,金沙江下段各河段的性質本不相同,金沙江下段的深切也不完全同步,各河段之間多有構造裂點與巖性裂點。因此,金沙江下段各河段的發(fā)育歷史會有一定的時空差別。對于這樣的山地河流本不宜做傳統(tǒng)的階地位相分析。3移道后下切速率流水下切河流河道在基巖中的切割。我們利用各地各級階地形成時期的河床高程和階地年齡進行粗略估算下切速率。中更新世晚期,金坪子堆積體開始充填堆積,江水被堵,魚鲊至金坪子河段均表現(xiàn)為堆積。古金沙江在金坪子側移改道后,河床比降、水力坡度增大,所以金坪子河段的平均下切速率比較高,平均下切速率為196～217cm/ka。凹嘎河段距離金坪子較近,其平均下切速率受到它的控制,達到了145～172cm/ka。魚鲊河段主要因回水而使得水力坡度減小,以及古金沙江改道后,裂點溯源上切滯后等原因,而使得下切速率較低,其下切速率主要受控于云南高原的隆升速率,平均的下切速率為82～97cm/ka。龍街位于磨盤山-綠汁江斷裂帶和金沙江相直交處,是古金沙江襲奪古雅礱江的襲奪點,構造比較破碎,河床堆積物比較松散,而古金沙江改道后,水力坡度增加和裂點的上溯,而使得下切速率最高,達到257～305cm/ka。4金坪子河段與魚河段在不同位置的形態(tài)特征下,各部分內1)初步確定了金沙江下游I-Ⅳ