魏占璽, 馬文禮，肖建兵，殷志強,魏 剛

(1.青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局(青海省環(huán)境地質(zhì)重點實驗室)，青海 西寧 810007； 2.河北省第一測繪院，河北 石家莊 050031； 3.中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，北京 100081)

黃河上游松壩峽特大型滑坡堰塞湖及地貌效應(yīng)研究

魏占璽1, 馬文禮1，肖建兵2，殷志強3,魏 剛1

(1.青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局(青海省環(huán)境地質(zhì)重點實驗室)，青海 西寧 810007； 2.河北省第一測繪院，河北 石家莊 050031； 3.中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，北京 100081)

青藏高原貴德盆地東部的松壩峽峽谷區(qū)分布有多處特大型和巨型巖質(zhì)古滑坡，其滑動后曾堵塞黃河干流形成巨大堰塞湖。文章在野外調(diào)查、樣品測試和高分影像解譯的基礎(chǔ)上，分析了松壩峽特大型和巨型滑坡的空間特征、滑坡堰塞湖地貌形態(tài)及湖泊潰決后的環(huán)境效應(yīng)，主要取得了以下認(rèn)識：(1)貴德盆地東部晚更新世以來至少發(fā)育了7處特大型-巨型古滑坡，其中松壩峽左岸和右岸滑坡發(fā)生后堵塞黃河形成面積達150 km2的古滑坡堰塞湖；(2)該堰塞湖湖相紋泥層厚約14 m，湖相層底部和頂部14C年代分別為4 030+/-30 BP和1 090+/-30 BP，指示堰塞湖持續(xù)了約3 000 a；(3)貴德盆地東部晚更新世以來地貌演化時間順序：松壩峽左右岸滑坡發(fā)生→堰塞湖形成→古洪積扇發(fā)育→堰塞湖潰決→革匝滑坡發(fā)生→古河道擺動和近百年泥石流扇發(fā)育。

黃河上游；松壩峽； 滑坡；堰塞湖；地貌效應(yīng)

0 引言

滑坡是斜坡地貌演化過程的一種模式和表現(xiàn)形式，與地貌演變過程密切相關(guān)[1-4]。關(guān)于滑坡與地貌演化過程響應(yīng)研究，前人已開展了大量工作，如劉雪梅等(2010)[1]開展了三峽庫區(qū)萬州區(qū)地貌特征及滑坡演化過程研究，陳松等(2008)[2]開展了黃土坡滑坡發(fā)生的地質(zhì)地貌作用過程研究，陳國金等(2013)[3]進行了長江三峽庫區(qū)滑坡發(fā)育與河道演變的地質(zhì)過程分析，殷志強等(2013)[4]研究了黃河上游滑坡發(fā)育對高原隆升和河流下切演化過程。研究地貌演化對滑坡災(zāi)害的孕災(zāi)過程以及滑坡對地貌的改造模式對于認(rèn)識一個地區(qū)的滑坡形成機理和后期防治減災(zāi)對策制定具有重要意義。

位于青藏高原東北緣的黃河上游在高原隆升與黃河侵蝕下切的地貌演化過程中，滑坡、泥石流災(zāi)害頻發(fā)高發(fā)，在全世界范圍內(nèi)都具有典型性和代表性[5]。尤其是位于區(qū)內(nèi)的貴德盆地河漫灘和黃河階地發(fā)育，耕地數(shù)量多，是人類經(jīng)濟活動最頻繁的地區(qū)。但位于盆地東部的松壩峽地區(qū)，古滑坡、古洪積扇、古泥石流、現(xiàn)代泥石流分布廣泛，改變了該地區(qū)的微地貌格局，嚴(yán)重威脅著盆地內(nèi)居民區(qū)和交通設(shè)施的安全。

盆地東部的松壩峽地區(qū)目前有阿什貢滑坡、革匝滑坡、松壩峽左右岸滑坡、席笈灘滑坡等多處巨型和特大型滑坡。筆者在國家自然科學(xué)基金項目的支持下，多次赴松壩峽峽谷區(qū)進行現(xiàn)場野外實地調(diào)查和樣品采集，并在室內(nèi)實驗測試和遙感影像分析的基礎(chǔ)上，研究發(fā)現(xiàn)這些滑坡相互之間具有密切聯(lián)系，因阿什貢滑坡和席笈灘滑坡均已進行過詳細(xì)研究，發(fā)表了論文，這里重點討論松壩峽左右岸滑坡、革匝滑坡以及滑坡之間的先后關(guān)系，揭示松壩峽黃河兩岸古滑坡、古洪積扇、古堰塞湖的分布特征、發(fā)育期次及與河道演變引起的災(zāi)害效應(yīng)，探討了滑坡對貴德盆地地貌演化的地質(zhì)作用過程。

1 松壩峽黃河兩岸地貌和滑坡展布特征

貴德盆地位于黃河上游的拉西瓦峽與松壩峽之間(圖1)，是典型的新生代斷陷盆地[6]，盆地基底由元古界、三疊系地層組成，上覆第三系紫紅色砂礫巖、砂巖和粉砂質(zhì)泥巖的西寧群，在西寧群之上不整合覆蓋了一套砂礫巖、泥巖為主的貴德群地層[7-8],同時受阿什貢-德欽寺斷裂和倒淌河-阿什貢-德貝斷裂影響，太古-元古代的變質(zhì)巖逆沖到新近系貴德群紅色碎屑巖之上[9]。盆地在高原多期隆升和黃河強烈、快速下切過程中，發(fā)育了6-7級基座階地[10]，同時由于巖體風(fēng)化破碎和高陡邊坡臨空而在黃河兩岸發(fā)育了多處古滑坡、老滑坡、大型特大型古洪積扇和現(xiàn)代泥石流扇[11-16]。筆者野外實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，貴德盆地東部松壩峽地區(qū)至少發(fā)育了7處大型-巨型滑坡和10處大型泥石流溝及泥石流扇(圖1)，這些滑坡泥石流以及古洪積扇嚴(yán)重改變了盆地內(nèi)晚更新世以來黃河和尕讓河在該地區(qū)的地貌格局。

圖1 研究區(qū)區(qū)域位置及滑坡和堰塞湖分布圖

盆地內(nèi)古滑坡主要分布在松壩峽峽谷區(qū)和席芨灘地區(qū)，巨型古滑坡具有多期次發(fā)育的特征，巖性以基巖滑坡為主。如席芨灘巨型滑坡和阿什貢巨型滑坡都至少有先后多期組成[12,14]，每期滑坡發(fā)生后均對局地有明顯的地貌改造效應(yīng)，如席芨灘巨型滑坡Ⅰ期滑動后將黃河河道向南東方向推移2.67 km，滑體覆蓋在黃河左岸的Ⅲ級階地上，從而將黃河堵塞形成堰塞湖，后者潰決后出現(xiàn)了目前的黃河河道，也使得黃河河道由近直線型變?yōu)槟壳懊黠@的凹凸岸型；阿什貢滑坡Ⅰ期和Ⅱ期是尕讓滑坡的解體滑坡，其前緣又觸發(fā)了革匝滑坡發(fā)生。這里，筆者將重點以位于盆地東部松壩峽地區(qū)的松壩峽左岸和右岸滑坡以及鄰近的革匝滑坡為研究對象，分析其形成時代、空間形態(tài)和滑坡堰塞湖的環(huán)境效應(yīng)。

2 松壩峽古滑坡堰塞體和紋泥沉積

2.1松壩峽古滑坡堰塞體

野外實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)貴德盆地東部黃河谷地曾存在一個巨大的湖盆，迄今在阿什貢、二連村等地仍殘留部分湖相紋泥層，結(jié)合遙感影像分析認(rèn)為，在黃河松壩峽曾發(fā)生2處巨型古滑坡，筆者將其命名為松壩峽左岸和右岸滑坡(圖1中編號6和7)，其中松壩峽左岸滑坡后緣高程2 790 m，前緣高程2 178 m，高差為612 m。前緣堆積體堆積于黃河河漫灘上并部分阻塞河道，改變了河道位置，使得該處變?yōu)辄S河凸岸，主滑方向SE；滑體物質(zhì)組成為變質(zhì)巖，后壁直立、光滑。松壩峽右岸滑坡后緣高程2 988 m，前緣高程2 178 m，高差達819 m，其前緣為黃河凹岸，滑體堆積物已被河流沖刷干凈(圖2)。這兩處滑坡發(fā)生后嚴(yán)重堵塞黃河河道形成巨大堰塞湖，堰塞壩體寬度約1 600 m，堰塞體主要由混雜的礫巖、變質(zhì)巖組成，壩體較穩(wěn)定，該滑坡體形成可能與阿什貢-德欽寺斷裂活動有關(guān)。

圖2 貴德盆地松壩峽滑坡Google Earth影像(紅色箭頭為滑坡邊界，黃色箭頭為滑坡滑動方向)

2.2滑坡堰塞湖紋泥沉積

松壩峽古滑坡堵塞黃河后，在黃河兩岸留下了大量的水平湖相紋泥層，在野外實地調(diào)查的基礎(chǔ)上，開展了貴德盆地東部革匝村附近的黃河河谷區(qū)古滑坡、洪積扇和殘留湖相層研究(圖3)。

圖3 松壩峽峽谷區(qū)滑坡及堰塞湖湖相層位置(A、B、C分別為圖4、圖5和圖6剖面位置)

2.2.1松壩峽堰塞湖湖相剖面1

該剖面厚度約5 m(圖4)，其中0～1 m為含細(xì)礫的山前洪積物，1～3 m為紫紅色粘土層，3～4 m為白色的湖相水平紋泥層，底部高程為2 198 m；4～5 m為黃河古河道磨圓度較好的礫石層。剖面右側(cè)為溝道中的礫石層，磨圓度差，反映其是近源搬運堆積。在該剖面的湖相層底部取土壤有機碳14C樣品，年齡為4 030+/-30 BP (表1)，該樣品反映堰塞湖的形成時間，也就是松壩峽左右岸滑坡發(fā)生的時間，即4 000年左右。

圖4 堰塞體上游黃河左岸的湖相層剖面(剖面位置見圖3中A位置)

2.2.2松壩峽堰塞湖湖相剖面2

該剖面厚約3 m(圖5)，地層上分為3層，頂部0～1.5 m為淺水相的含礫洪積層；中部1.5～2.7 m為穩(wěn)定的洪積物沉積層，含有多處樹根；下部為水平的白色紋泥層。湖相層頂部與洪積物過渡帶樹根，其能反映該堰塞湖消亡時間，14C年齡為1 090+/-30 BP (表1)，因此，松巴左右岸滑坡堰塞湖潰決的時間約在1 000年，堰塞湖從形成到消亡的時間約3 000年。

圖5 含樹根的洪積物和湖相紋泥層剖面(剖面位置見圖3中B位置)

樣品號采樣地點樣品位置樣品類型14C年代/aB．P．SBX-01松壩堰塞湖紋泥層紋泥層頂部粘土4030+/-30SBX-02松壩堰塞湖紋泥層紋泥層底部粘土1090+/-30

注:所用14C半衰期為5 568年，a B.P.為距今1 950年的年代。

2.2.3松壩峽堰塞湖湖相剖面3

革匝滑坡堆積體下部湖相層頂部高程：2 202 m(圖6)，剖面位置：101°36′23.24″，36°8′26.34″，湖相層出露厚度約3 m，層理非常清楚，粘土，灰白色。剖面頂部為1 m的河湖相沉積，可能為后期的坡積物，河湖相下部2.5 m為革匝滑坡體堆積物，再下面為約3 m厚的湖相水平紋泥沉積物，該剖面因有機碳含量低未測得14C年齡，根據(jù)革匝滑坡堆積體與堰塞湖湖相層頂部的上下疊置關(guān)系，革匝滑坡堆積體覆蓋在湖相紋泥層之上，反映了革匝滑坡的發(fā)生時間為堰塞湖形成晚期或消亡后，推測革匝滑坡的發(fā)生時間應(yīng)晚于1 000 a BP。

圖6 革匝滑坡堆積體與湖相紋泥層剖面(剖面位置見圖3中C位置)

根據(jù)盆地內(nèi)革匝村附近湖相層頂部高程2 212 m，認(rèn)為古堰塞湖最后消亡時的高度為2 212 m，據(jù)此推算該堰塞湖的湖水范圍從堰塞體附近一直延伸到上游的拉西瓦峽，沿河長度39.3 km，堰塞湖面積150.68 km2，湖相層厚度14 m。但由于盆地內(nèi)黃河干流兩岸滑坡、泥石流極其發(fā)育和最近百年來人類強烈的工程活動，河湖相紋泥層保存并不完整，僅在革匝村、二連村等地有完整保留。

2.3古堰塞湖區(qū)的地貌變化

松壩古堰塞湖續(xù)存期間，河流侵蝕基準(zhǔn)面抬升了約14 m，由于侵蝕基準(zhǔn)面抬升，黃河的側(cè)蝕和下蝕作用減弱，二連村地區(qū)的古洪積扇形態(tài)較完整，黃河干流兩岸的泥石流不發(fā)育，二連村公路邊陡坎未形成。后期堰塞壩體完全潰決后，隨著侵蝕基準(zhǔn)面下降，河道兩側(cè)的地貌發(fā)生了明顯變化，主要表現(xiàn)為北岸的滑坡、泥流，南岸的泥石流廣泛發(fā)育(圖1)，如北岸的席芨灘滑坡、革匝滑坡以及二連村地區(qū)的3條大型泥石流溝出現(xiàn)；南岸的查達滑坡和高爾夫球場等多處泥石流扇陸續(xù)形成，黃河左岸二連村地區(qū)也由河流切出了深達50 m的陡崖。

2.4堰塞湖消亡后環(huán)境效應(yīng)

堰塞湖續(xù)存期間，河流侵蝕基準(zhǔn)面明顯抬升，黃河兩岸的古泥石流和洪積扇發(fā)育。同時形成了多處湖相紋泥層。堰塞湖潰決后，隨著河道侵蝕基準(zhǔn)面下降，河道兩側(cè)的地貌發(fā)生了明顯變化，主要表現(xiàn)為北岸的滑坡、泥流，南岸的泥石流廣泛發(fā)育，如北岸的席芨灘滑坡[14]、阿什貢滑坡[12]、革匝滑坡以及二連村地區(qū)的8條大型泥石流溝，南岸的查達滑坡和多處泥石流扇。黃河左岸二連村地區(qū)由河流切出了深達50 m的陡崖，席芨灘Ⅰ期滑坡的前緣已被黃河改造為平坦的Ⅱ級階地面，說明滑坡發(fā)生后一度堵塞黃河，水流從滑坡體前緣上部漫過，滑體接受了較長時間的河流改造才形成了平坦的階地面。

松壩滑坡古堰塞湖的湖相沉積在一定程度上改變了黃河貴德段的正常侵蝕切割和堆積，使得河流的下蝕能力明顯減弱，同時堰塞湖的湖積臺地在革匝、二連村等河谷區(qū)營造了開闊的平臺空間，目前這些地區(qū)已被開墾為農(nóng)田，因此堰塞湖在影響區(qū)域地貌演化的同時，也為人類在復(fù)雜山區(qū)創(chuàng)造了若干宜居場所[17]。

3 貴德盆地東部晚更新世以來地貌演化

結(jié)合魏剛等(2016)[14]和ZHAO Wuji 等(2016)[15]人關(guān)于貴德盆地滑坡泥石流的研究成果，綜合貴德盆地東部晚更新世以來古滑坡、堰塞湖、河道演化和滑坡泥石流發(fā)育特征研究，根據(jù)它們之間的切穿、改造、破壞、覆蓋、掩埋等關(guān)系，分析確定各地貌形跡的周邊形成環(huán)境、相互之間的先后形成順序，可以得出滑坡泥石流與河流地貌演化之間的先后次序關(guān)系(圖7)。

(1)松壩峽左岸和右岸滑坡：這兩處古滑坡發(fā)育時間較早，前緣滑體已被沖刷干凈，發(fā)生時間為4 000 a BP左右。

(2)盆地堰塞湖：形成于松壩峽左岸和右岸滑坡發(fā)生堵塞黃河后，堰塞湖湖相層在革匝以及上游，一直到貴德黃河大橋附近均有零星分布，厚度約14 m。

(3)二連和高爾夫球場泥石流扇：由于黃河侵蝕基準(zhǔn)面抬升，黃河左岸泥頁巖、右岸的碎屑巖風(fēng)化物在降水?dāng)y帶下地表徑流堆積于二連村和高爾夫球場附近，形成大型古泥石流扇，發(fā)育時間約為4 000年。

(4)堰塞湖潰決：松壩峽左岸和右岸古滑坡堰塞體失穩(wěn)后，湖水沿河道發(fā)生外流，盆地內(nèi)黃河侵蝕基準(zhǔn)面隨之下降，革匝滑坡發(fā)生，時間約為1 000 aB.P.。

(5)二連村黃河左岸陡崖形成：侵蝕基準(zhǔn)面下降后，由于黃河側(cè)蝕作用，切出目前西久公路二連村段左側(cè)的陡崖。

(6)古河道擺動和現(xiàn)代泥石流扇發(fā)育：由于黃河兩岸大規(guī)?；?、泥石流作用，黃河河道發(fā)生南北擺動，并有向北移動的趨勢，侵蝕了二連的泥流扇前緣，形成陡崖，并在近百年內(nèi)的不同時期留下了2期黃河古河道遺跡(圖8)，這一期間，二連泥流從中部切穿古洪積扇形成了多達5期次泥流扇[15]。

圖7 貴德盆地東部滑坡泥石流演化時間先后次序

黃河古河道-Ⅰ期，即河流的現(xiàn)代河道(圖8中的綠線)，河道很寬，由流水河道及其兩側(cè)河床構(gòu)成，河道中間多露有小島，雨季多被流水覆蓋，地表以砂礫為主，部分有植被覆蓋。河床兩側(cè)為古河道和泥石流沖積扇，多已成為農(nóng)田和魚塘。

古河道-Ⅱ期，稱為河流故道更合適，在遙感影像圖上清晰可見，表現(xiàn)為暗色的寬谷(圖8中的藍線)，其主要是現(xiàn)代河床兩側(cè)的河漫灘地帶或遺棄不久的故道。當(dāng)現(xiàn)在發(fā)生大洪水或上游水電站放水時，這些河道也可能被河水再次淹沒，成為流水河道或其一部分。這些河道與現(xiàn)在河道的密切過渡關(guān)系指示多是距今很近的古河道，有豐富的淺層地下水[18]，因此地表植被尤其是農(nóng)作物生長茂盛，古河道兩側(cè)成為良田或居民區(qū)。從Ⅰ期河道和Ⅱ期河道分界可看出人為作用明顯，由于人類活動增強只有幾十年或近百年的歷史，故Ⅱ期河道的廢棄時間不會超過百年。

圖8 貴德盆地東部典型地段黃河故道遙感影像分析圖

4 結(jié)論

筆者在野外調(diào)查、樣品測試和遙感圖像解析的基礎(chǔ)上，分析了貴德盆地松壩峽古滑坡的空間特征、堰塞湖范圍和湖相層的時代，研究了堰塞湖潰決后的環(huán)境效應(yīng)和地質(zhì)作用過程，主要取得了四點認(rèn)識。

(1)證實貴德盆地東部松壩峽在晚更新世以來曾存在一個巨大的古堰塞湖，長度約39.3 km，堰塞湖面積150.68 km2，其因松壩峽左岸和右岸古滑坡堵塞黃河而形成。

(2)松壩峽左岸和右岸滑坡堵河形成的堰塞湖湖相紋泥層厚約14 m，湖相層底部和頂部14C年代分別為4 030+/-30 BP和1 090+/-30 BP，指示堰塞湖湖水先后持續(xù)了約3 000年。

(3)堰塞湖續(xù)從期間，因侵蝕基準(zhǔn)面提高而使得貴德盆地東部在滑坡泥石流作用下形成了寬谷，為人類現(xiàn)在居住和耕作提供了適宜場所。

(4)盆地東部晚更新世以來地貌演化時間順序為：松壩峽左右岸滑坡發(fā)生→堰塞湖形成→古洪積扇發(fā)育→堰塞湖潰決→革匝滑坡發(fā)生→古河道擺動和近百年泥石流扇發(fā)育。

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Studyonthelarge-scalelandslidedammedlakeofSongbagorgeanditsgeomorphologicaleffectoftheupperreachesofYellowRiver

WEI Zhanxi1,MAWenli1,XIAO Jianbing2,YIN Zhiqiang3,WEI Gang1

(1.KeyLaboratoryofQinghaiEnvironmentalGeology,QinghaiEnvironmentalGeologicalProspectingBureau,Xining,Qinghai810007,China；2.FirstSurveyingandMappingInstituteofHeibeiProvince,Shijiazhuang,Hebei050031,China；3.ChinaInstituteofGeo-EnvironmentMonitoring,Beijing100081,China)

There are several large scale and ancient landslides in the Songba Gorge area in the eastern part of the Guide basin NE TP, which blocked the Yellow River to form a huge dammed lake. On the basis of field investigation, sample test and high-resolution image interpretation, this paper analyzes the spatial characteristics of the landslides, geomorphology of dammed lake and the environmental effect after the lake outburst. The main achievements are as follows: (1) At least seven super large scale landslides have been developed since the Late Pleistocene in the eastern part of the Guiyang Basin, and the landslide on the left bank and the right bank of Songba Gorge have blocked the Yellow River and formed a big dammed lake with an area of 150 km2. (2) The thickenss of lacustrine lake layers are about 14 m and the bottom of the lake layer and the top depositional ages are 4 030+/-30 BP and 1 090+/-30 BP by AMS14C, indicating that the barrier lake lasted for about 3 000 years. (3) There are very closely relationships between the landslides, debris flows and the river course fluctuations, often the landslides blocked and buried rivers and changed the normal process of YR. (4) The order of geomorphic evolution since the Late Pleistocene in the eastern Guide Basin: Songbaxia gorge landslides → dammed lake → ancient alluvial fans → dammed lake outburst → Geza landslide →ancient river swing and debris flows hazard forming.

the upper reaches of the Yellow River; Songba Gorge; landslide; dammed lakes; geomorphological effect

P642

A

1003-8035(2017)03-0016-08

10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2017.03.03

2017-05-21;

2017-06-09

國家自然科學(xué)基金(41372333)

魏占璽(1977-)，男，工程師，主要從事地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和風(fēng)險評價研究工作。E-mail: 911107214@qq.com

殷志強(1980-)，男，博士，高級工程師，主要從事滑坡災(zāi)害與第四紀(jì)地貌演化研究工作。 E-mail:yinzq@mail.cigem.gov.cn