張 偉, 侯明才, 劉 順, 康孔躍, 祝大偉, 陳 琳

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué)),成都 610059;2.四川省核工業(yè)地質(zhì)局 二八二地質(zhì)隊,四川 德陽 618000)

西昆侖葉爾羌河流域河流階地的類型及沉積特征

張 偉1, 侯明才1, 劉 順1, 康孔躍2, 祝大偉2, 陳 琳2

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué)),成都 610059;2.四川省核工業(yè)地質(zhì)局 二八二地質(zhì)隊,四川 德陽 618000)

探討西昆侖葉爾羌河流域河流階地的類型及沉積物特征，為進(jìn)一步研究西昆侖第四紀(jì)以來的隆升歷史和對新構(gòu)造運(yùn)動的沉積響應(yīng)提供依據(jù)。從新疆葉城縣南葉爾羌河流域3條河流階地剖面的實(shí)測數(shù)據(jù)入手，以各級階地孢粉樣品的分析為主要方法。結(jié)果表明葉爾羌河流域發(fā)育的河流階地主要為基座階地和堆積階地。孢粉的主要類型在各級階地發(fā)育過程中沒有發(fā)生大的變化，表明構(gòu)造作用在階地發(fā)育過程中占主導(dǎo)。

西昆侖；葉爾羌河；河流階地；沉積物特征

葉爾羌河位于中國新疆維吾爾自治區(qū)境內(nèi)，是塔里木河的源頭，全長970多千米，穿過昆侖山區(qū)，成為克什米爾與新疆之間的一段邊界。葉爾羌河發(fā)源于克什米爾北部喀喇昆侖山脈的喀喇昆侖山口，上游發(fā)育深切峽谷，在山區(qū)形成的急流沖出昆侖峽谷后自東向西流動，形成許多支流(圖1)。55 Ma B.P.以來，印度-歐亞大陸碰撞，引起青藏高原階段性隆升。特別是2.56 Ma B.P.以來，由于受到青藏高原急劇隆升的觸動，西昆侖不斷受到擠壓并發(fā)生抬升，造成葉爾羌河及其支流在流域范圍內(nèi)迅速下切，形成基座階地；同時在河流的中下游，河流接受上游被剝蝕物質(zhì)的覆蓋，形成堆積階地[1]。

王永等(2004)通過對西昆侖山前克里雅河階地的地貌、沉積特征及年齡測定，分析了克里雅河階地的形成時代及其成因[2]。趙振明等(2006)利用西昆侖提孜那甫河與喀拉喀什河3條河谷階地的實(shí)際資料和ESR、14C年代數(shù)據(jù)，確定了3條剖面上各級階地的形成年代，并通過橫剖面對比結(jié)合縱剖面，認(rèn)為山前河谷階地的形成，氣候作用大于新構(gòu)造作用[3]。王永等(2009)利用光釋光(OSL)與熱釋光(TL)方法測定了西昆侖山前幾條主要河流階地的年代[4]。由此看,前人主要針對西昆侖山前帶河流階地的類型和各階地發(fā)育的年齡做了大量細(xì)致的研究工作，針對西昆侖腹地內(nèi)的河流階地類型和各級河流階地沉積物特征的研究少有報道。而昆侖山高原腹地內(nèi)的河流階地對于由構(gòu)造作用引起的河流下切、穩(wěn)定期的河流堆積反應(yīng)更加靈敏，同時時間上也更為接近，所以最能直接揭示第四紀(jì)以來西昆侖隆升期次和隆升速率的恰恰是高原腹地內(nèi)的河流階地。因此,本文借助于中國地質(zhì)調(diào)查局新疆J43E022019等10幅1∶50 000區(qū)調(diào)的工作，對西昆侖葉爾羌河流域河流階地的類型及沉積物特征開展系統(tǒng)的研究，旨在為深入揭示第四紀(jì)以來高原隆升期次和速率提供科學(xué)依據(jù)[5-9]。

1 河流階地類型

根據(jù)對研究區(qū)詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查，研究區(qū)發(fā)育的河流階地有基座階地和堆積階地。以下詳細(xì)介紹葉爾羌河流域發(fā)育的三級河流階地典型類型。

1.1 基座階地

階地面由2種物質(zhì)組成，上部為河流的沖積物，下部出露基巖。主要是由于地殼抬升、河流下切侵蝕形成的。河流下切侵蝕深度超過原來沖積物的厚度，切至基巖內(nèi)部而形成。

基座階地是葉爾羌河流域河流階地的主要類型，代表剖面為PM45的Ⅱ級階地。其Ⅰ級階地和Ⅲ級階地為堆積階地，位于新疆葉城縣麻扎達(dá)拉溝口，剖面坐標(biāo)為：36°24′5.36″N, 76°48′20.12″E,海拔高度3468.6 m，剖面方位34°。階地面和階坡上部為河流沖積物組成，階地下部露出基座(圖2)。

1.2 堆積階地

堆積階地全由河流沖積物組成。它的形成過程首先是河流側(cè)向侵蝕，河谷底部被拓寬，同時發(fā)生大量堆積，形成寬闊的河漫灘；然后河流強(qiáng)烈下蝕，形成階地。一般河流下切侵蝕的深度不會超過沖積物的厚度，因此在階地上只能見到全部的松散沖積物。

圖1 研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造及剖面分布略圖

圖2 麻扎達(dá)拉溝口發(fā)育的基座階地

圖3 219國道218 km處發(fā)育的堆積階地

堆積階地代表剖面為PM46，分為3級(圖3)，位于圖幅J43E022021中G219國道218 km處，剖面坐標(biāo)為：36°28′7.22″N，77°12′59.92″E，海拔高度4087.10 m，剖面方位115°。堆積階地在葉爾羌河流域上游發(fā)育。階面和階坡都為沖積物組成，不同時代沖積物呈堆積切割接觸。

2 河流階地的沉積特征

2.1 基座階地的沉積特征(PM45)

Ⅰ級階地面的海拔高度為3416.7 m，厚約21 m；以巨礫沉積為主，有少量的粗砂、細(xì)砂以及泥質(zhì)堆積；基質(zhì)多為泥質(zhì)，呈半固結(jié)狀。

Ⅱ級階地面的海拔高度為3441.8 m，厚約25 m。 階地底部為暴露的基巖，中上部為礫石、砂和泥質(zhì)組成的韻律；基質(zhì)以泥質(zhì)、鈣質(zhì)為主。

Ⅲ級階地面的海拔高度為3468.6 m，厚約27 m，沉積物主要由礫石和粗砂組成，并見有水成的成層性砂礫巖和礫石。

Ⅲ級階地發(fā)育過程中成層性較好，分選性也較好，說明河流作用更強(qiáng)；Ⅱ級階地發(fā)育過程中具有更好的韻律，說明其經(jīng)歷了幾次旋回，且暴露了基巖，河流抬升作用更強(qiáng)，受構(gòu)造作用影響大；Ⅰ級階地發(fā)育過程中，雖多為河流沖積物，但泥質(zhì)含量較高，成分更為復(fù)雜。沉積柱狀圖見圖4。

PM45剖面如下(由新到老)：

1.河流沖積堆積層。頂部為礫石，成分較為復(fù)雜，見有不明顯的疊瓦狀構(gòu)造；中s部基質(zhì)為灰黃色粉砂質(zhì)；下部為土黃色泥質(zhì)，并見有透鏡狀的水平泥質(zhì)紋層

7.02 m

2.沖積物堆積層。底部為礫巖，成分復(fù)雜；中部為灰綠色細(xì)砂質(zhì)，由床砂相細(xì)砂質(zhì)組成；上部為土黃色泥質(zhì)

14.03 m

3.黑色薄層千枚巖，為暴露的基巖

4.08 m

4.第四系沖洪積物，發(fā)育一個二元結(jié)構(gòu)。底部為礫石，成分主要為花崗巖、變質(zhì)砂巖和灰?guī)r等，較為復(fù)雜，局部見有疊瓦狀排列，規(guī)模不大；中部為灰綠色細(xì)砂，由床砂相砂礫石組成；頂部為土黃色泥質(zhì)，見有水平紋層泥質(zhì)組成的透鏡體，為河漫灘相。向上粒度逐漸變小，構(gòu)成一個旋回

4.54 m

5.沖洪積物堆積層。底部為礫石，成分較為復(fù)雜，分選中等，磨圓度為中-好；中部為灰綠色細(xì)砂，由床砂相砂礫石組成，頂部為土黃色泥質(zhì)

8.19 m

6.泥石流堆積物，由砂、礫石組成。底部為礫石，分選性差，磨圓度為次圓角狀-次棱角狀；中部為粉砂，上部為土黃色泥質(zhì)

8.22 m

7.泥石流堆積物。底部為礫石，礫石成分較第6層發(fā)生明顯變化，為不同期次的泥石流層，粒度也較粗，分選性較差，磨圓度為次圓狀-次棱角狀；中部為土黃色、灰色粗砂，局部發(fā)育的粗砂透鏡體中見有平行層理；頂部為土黃色泥質(zhì)

圖4 基座階地沉積柱狀圖

12.5 m

8.洪積物堆積層。底部為礫石，成分為花崗巖、板巖和變質(zhì)砂巖等組成，分選性中等，磨圓度為次棱角狀-次圓狀，局部呈不明顯的疊瓦狀排列；中部為深灰色、土黃色粗砂，并見有粗砂組成的透鏡體；上部為土黃色泥質(zhì)，為河漫灘沉積

10.14 m

9.洪積物堆積層，發(fā)育一個二元結(jié)構(gòu)。底部為礫石，成分較為復(fù)雜，分選性中等，磨圓度為次圓狀-次棱角狀；中部為黃色、深灰色粗砂質(zhì)，由床砂相粗砂組成；頂部為土黃色泥質(zhì)，為河漫灘相沉積

4.36 m

2.2 堆積階地的沉積特征(PM03)

Ⅰ級階地面的海拔高度為3482.3 m，厚約11.5 m。階地上部沉積物為泥石流，無層理；下部沉積物為沖積物，成層性較好。沉積物主要由礫石、土黃色泥質(zhì)和灰色粗砂、細(xì)砂組成。

Ⅱ級階地面的海拔高度為3493.2 m，厚約13.6 m。階地上部為黏土，下部為礫石，沉積物為泥石流，成層性中等。見有礫石透鏡體中發(fā)育明顯的成層現(xiàn)象，底部礫石定向排列，方位為335°∠35°。沉積物主要由礫石、粗砂和泥質(zhì)組成。

Ⅲ級階地面的海拔高度為3507.4 m，厚約14.2 m。沉積物為沖積物，成層性好，主要由礫石、粗砂和泥質(zhì)組成，并見有泥質(zhì)構(gòu)成的水平層理。

Ⅲ級階地發(fā)育過程中，河流作用較強(qiáng)，分選性較好；Ⅱ級階地發(fā)育過程中，泥質(zhì)含量較高，部分位置發(fā)育較好的礫石定向性；Ⅰ級階地發(fā)育過程中分選性較差，但可見較好的韻律性。沉積柱狀圖見圖5。

圖5 堆積階地沉積柱狀圖

PM03剖面如下(由新到老)：

17.該層頂部為砂、礫石堆積；中部以巨礫為主，其次為粗砂，厚約2 m；下部為礫石與砂互層。礫石成分以變質(zhì)砂巖、板巖為主，偶見大理石，礫徑為2～15 cm，最大可達(dá)30 cm，呈次棱角狀-次圓狀，分選差，砂、礫石含量比約為3∶2

3.02 m

16.該層為I級階地，主要為礫石、粗砂沉積。頂部以巨礫沉積為主，偶見粗砂沉積。礫石成分以變質(zhì)砂巖、板巖為主，見大理巖礫石，大小約為5～15cm，最大可達(dá)30 cm，呈明顯的陡傾角疊瓦狀排列，排列方向?yàn)?40°～350°∠15°～25°。礫石呈平扁橢圓狀，分選較差，為次棱角-次圓狀，厚度為1～1.5 m；下部為礫石層與砂層的互層，礫石成分與頂部基本一致，礫徑為2～8 cm，最大可達(dá)25 cm，分選中等，為次圓狀，疊瓦狀排列不明顯，多呈水平排列。下部礫石層厚度巖層呈半固結(jié)狀，膠結(jié)物多為泥質(zhì)、鈣質(zhì)

2.72 m

15.該層為I級階地，主要為砂、礫石堆積。礫石成分以變質(zhì)砂巖、板巖為主，見大理巖礫石，礫徑為2～15 cm，最大可達(dá)30 cm，為次棱角-次圓狀，分選差

1.98 m

14.該層為礫石層與砂層的互層。礫石成分以變質(zhì)砂巖、板巖為主，偶見大理巖，大小為3～8 cm，最大可達(dá)25 cm，為次圓狀，分選較差，多呈水平排列。礫石層厚度為0～10 cm，砂層厚度為0～6 cm。巖層呈半固結(jié)狀，基質(zhì)以泥質(zhì)、鈣質(zhì)為主

4.52 m

13.該層為Ⅱ級階地，頂部為礫石層，以巨礫沉積為主，有少量的砂沉積。礫石成分以變質(zhì)砂巖、板巖為主，見大理巖礫石，分選差，磨圓度為次圓狀；礫石呈疊瓦狀排列，排列方向：10°～15°∠20°～35°，礫徑為5～15 cm，最大可達(dá)50 cm

1.18 m

12.該層為Ⅱ級階地，主要以砂、小礫石堆積為主，礫石成分為變質(zhì)砂巖、板巖及大理巖，礫徑為5～15 cm，最大可達(dá)30 cm，分選差，呈棱角狀-次圓狀

0.4 m

11.該層為Ⅱ級階地，上部為砂、礫石沉積，礫石呈陡傾角的定向疊瓦狀排列，排列方向?yàn)?0°～45°∠35°～40°，礫徑為5～10 cm，最大可達(dá)20 cm，磨圓度呈次棱角-次圓狀，分選中等；下部為礫石與砂層互層，礫石成分為變質(zhì)砂巖、板巖，見大理巖礫石，分選中等，礫徑為2～5 cm，最大可達(dá)15 cm，呈次圓狀，礫石疊瓦狀排列不明顯，多呈平行排列，厚約10～15 cm，砂層厚約5～8 cm。巖層呈半固結(jié)狀，基質(zhì)多為泥質(zhì)

0.77 m

10.該層為Ⅱ級階地，以小礫石堆積為主，礫石成分以變質(zhì)砂巖、板巖為主，偶見大理巖，礫徑一般為2～15 cm，最大可達(dá)35 cm，礫石呈棱角狀-次圓狀，分選較差

3.47 m

9.該層為Ⅱ級階地，主要為砂、巨礫沉積。巨礫成分以變質(zhì)砂巖、板巖為主，偶見大理巖礫石，礫徑為2～10 cm，最大可達(dá)25 cm；分選較差，呈次棱角-次圓狀；礫石疊瓦狀排列不明顯，多呈水平排列?？傮w呈半固結(jié)狀，基質(zhì)以泥質(zhì)、鈣質(zhì)為主。礫石層厚度為0～10 cm，砂層厚度為0～5 cm

1.59 m

8.該層為砂、礫沉積互層。礫石成分以變質(zhì)砂巖、板巖為主，偶見大理巖礫石。礫石呈定向疊瓦狀排列，排列方向?yàn)?0°～48°∠10°～18°；分選中等，呈橢球狀，磨圓度呈次棱角-次圓狀；礫徑一般為2～8 cm，最大可達(dá)15 cm。巖層呈半固結(jié)狀，基質(zhì)以泥質(zhì)、鈣質(zhì)為主

1.63 m

7.該層以礫石沉積為主，含粗砂沉積。礫石成分以變質(zhì)砂巖、板巖為主，偶見大理巖礫石；礫徑一般為5～20 cm，最大可達(dá)30 cm；礫石呈扁橢球狀，磨圓度呈次棱角-次圓狀，分選差。偶見巨礫沉積，巨礫呈定向疊瓦狀排列，排列方向?yàn)?0°～45°∠20°～30°。巖層呈半固結(jié)狀，基質(zhì)以泥質(zhì)為主

3.36 m

6.該層為Ⅱ級階地平臺，以小礫石、砂堆積為主。礫石成分以變質(zhì)砂巖、板巖為主，偶見大理巖；礫徑為2～10 cm，最大可達(dá)25 cm；呈棱角狀，分選差，層厚為0～60 cm

1.3 m

5.該層主要為礫、砂互層。礫石沉積層厚10～20 cm，成分以變質(zhì)砂巖、板巖為主，偶見大理巖；礫徑為5～10 cm，最大可達(dá)20 cm；呈扁橢球狀；定向排列明顯，呈陡傾角疊瓦狀排列，排列方向?yàn)?2°∠30°～45°。砂沉積層厚10～30 cm，粒徑為1～3 cm；呈次棱角狀-次圓狀；疊瓦狀排列，排列方向?yàn)?0°～35°∠10°～20°

1.08 m

4.該層為粗砂堆積，夾有礫石沉積。礫石成分以變質(zhì)砂巖、板巖為主，偶見大理巖礫石；礫石大小2～8 cm，最大30 cm；分選較差，磨圓度呈次棱角-次圓狀；礫石呈疊瓦狀排列，排列方向?yàn)?0°∠5°。巖層呈半固結(jié)狀，膠結(jié)物為泥質(zhì)和鈣質(zhì)

1.02 m

3.該層以礫、粗砂為主。礫石成分以變質(zhì)砂巖、板巖為主，偶見大理巖礫石；礫徑為2～5 cm，最大可達(dá)10 cm；礫石呈扁橢球狀，分選中等，磨圓度呈次棱角-次圓狀；礫石呈疊瓦狀排列，排列方向?yàn)?5°∠8°。中上部見有透鏡狀細(xì)礫沉積，成分以變質(zhì)砂巖、板巖為主；顆粒呈橢球狀-圓狀，礫徑大小為0.5～2 cm，厚度為0～15 cm；以次圓狀為主，其次為次棱角狀。巖層呈半固結(jié)狀，膠結(jié)物為泥質(zhì)和鈣質(zhì)

2.63 m

2.該層以巨礫、粗砂為主。礫石成分以變質(zhì)砂巖、板巖為主，偶見大理巖礫石；呈次棱角-次圓狀，分選差；礫石多成扁平狀，礫徑大小10～20 cm，最大可達(dá)60 cm；呈疊瓦狀排列，排列方向21°∠8°。巖層呈半固結(jié)狀，雜基以泥、砂為主

1.1 m

1.該層為倒石堆坡積物，主要由礫石和粗砂組成。礫石成分以變質(zhì)砂巖、板巖等為主；礫徑為5～10 cm，最大可達(dá)20 cm；呈次圓狀，分選性較差。沿導(dǎo)線前行方向礫石由小變大，松散堆積

6.63 m

3 河流階地發(fā)育的控制因素

在實(shí)測葉爾羌河流域上游河流階地剖面的同時，各級階地采集孢粉化石樣品，并進(jìn)行孢粉化石鑒定，結(jié)果如表1。

以上樣品所見孢粉類型基本相同，即主要為松類、麻黃、樺、蒿、藜屬和禾本科等花粉。其中松屬花粉是中新生代常見類型，樺屬為新生代常見類型；禾本科在漸新世開始少見，新近紀(jì)及之后常見；藜和蒿屬是上新世至現(xiàn)代干旱區(qū)常見類型。因此，從孢粉類型來看，這些樣品應(yīng)該是上新世之后沉積的。這些樣品中的孢粉絕大部分是立體保存，有些還保留有原生質(zhì)，說明這些花粉都是現(xiàn)生而落入泥、沙樣品中的；考慮到有極少花粉成壓扁或半立體保存，說明有少量可能是第四紀(jì)以來沉積的。綜合以上因素，認(rèn)為這些樣品的時代應(yīng)為全新世。所見孢粉中麻黃屬、藜屬和蒿屬是典型的旱生植物，故氣候應(yīng)為干旱氣候，即與現(xiàn)代新疆沙漠氣候一致。

孢粉結(jié)果顯示葉爾羌河流域上游各級階地發(fā)育過程中，氣候較穩(wěn)定，未發(fā)生氣候變化，所以階地發(fā)育的主要控制因素為構(gòu)造作用。

4 結(jié) 論

葉爾羌河流域的河流階地中，沉積物由礫石、粗砂和泥質(zhì)黏土組成，混雜堆積，不管是河流沖積物還是泥石流堆積物中礫石成分都和流域內(nèi)其他地層中巖石成分相同，且成層性比坡積物明顯要好，顯示為近源沉積。

按河流區(qū)域來分，葉爾羌河上游河流階地沉積物中，黏土含量較少，主要由砂和礫石組成，且底部砂的粒徑較小，而上部的粒徑較大。沉積物的磨圓度較好，分選性底部較好，但上部較差。礫石排列無定向性。中下游河流階地沉積物中，黏土含量增加，由礫石、砂和泥質(zhì)組成，次圓狀礫石和粗砂含量增加，顯示磨圓度變好，分選性較差。礫石排列呈疊瓦狀，傾向?yàn)?0°～45°，傾角為10°～30°。

表1 各級階地孢粉主要類型

按階地類型來分，基座階地由于受河流侵蝕作用較大，沉積物主要由礫石和粗砂組成，黏土含量較少，且基座階地頂部和底部沉積物粒度變化不大。堆積階地發(fā)育時所受的構(gòu)造作用較基座階地弱，沉積物中細(xì)砂和黏土含量明顯增多；加之受河流作用改造，發(fā)育平行層理，在堆積階地沉積物的粒徑由底到頂逐漸變小。

孢粉分析結(jié)果表明，研究區(qū)全新世河流發(fā)育的控制因素為構(gòu)造作用，且構(gòu)造作用具有階段性的特征。在PM45階地形成過程中，受到青藏高原隆升速率加快的影響，西昆侖腹地內(nèi)的構(gòu)造運(yùn)動使得葉爾羌河流域發(fā)生區(qū)域性抬升，造成基準(zhǔn)面發(fā)生變化，從而使得河流下切變深，形成基座階地。現(xiàn)在研究的青藏高原隆升速率，大部分只研究到中新世；而對于中新世到現(xiàn)代的隆升關(guān)系卻沒有詳細(xì)的介紹，本文的研究正好是對于這一研究的補(bǔ)充。

本項(xiàng)研究的野外工作得到張輝善、李承棟、任清軍、祝大偉、陳琳等同志的幫助，在此向他們表示感謝。

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MaintypesandsedimentarycharacteristicsofterracesofYarkandRiverwatershedinWestKunlun,China

ZHANG Wei1, HOU Ming-cai1, LIU Shun1, KANG Kong-yue2, ZHU Da-wei2, CHEN Lin2

1.StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;2.No.282GeologicalParty,SichuanBureauofGeologyforNuclearIndustry,Deyang618000,China

This paper discusses the main types and the sedimentary characteristics of river terraces in Yarkand River to supply evidences for further researching the uplifting history and the sedimentary response to neotectonics since Qualernary period. The data is from 3 measured sections of the river terraces in West Kunlun and the main method is to analyze the samples of sporopollen at all levels of terraces. The results show that the river terraces developed in Yarkand River watershed are mainly pedestal terraces and accumulation terraces. Furthermore, the main forms of sporopollen have not been changed greatly in their growth. This suggests that tectogenesis dominates in the formation of river terraces.

West Kunlun; Yarkand River; terrace; sedimentary characteristics

10.3969/j.issn.1671-9727.2013.02.08

1671-9727(2013)02-0170-09

2012-09-15

中國地質(zhì)調(diào)查局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目

張偉(1987-)，男，碩士研究生，研究方向：沉積地質(zhì)學(xué), E-mail:wegar_zhang@126.com。

P534.63

A