陳劍平

(吉林大學(xué)， 建設(shè)工程學(xué)院， 長(zhǎng)春 130026， 中國(guó))

0 引 言

著名工程地質(zhì)學(xué)家，區(qū)域工程地質(zhì)學(xué)理論體系的創(chuàng)始人劉國(guó)昌先生早在1965年就指出“區(qū)域工程地質(zhì)學(xué)是研究工程地質(zhì)條件的區(qū)域分布及變化規(guī)律，并結(jié)合工程建筑方面及其他經(jīng)濟(jì)目的對(duì)這些工程地質(zhì)條件進(jìn)行初步評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)以至改造的科學(xué)。它是一門直接為社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)服務(wù)的一門學(xué)科”(劉國(guó)昌， 1965)。該定義為區(qū)域工程地質(zhì)學(xué)的發(fā)展指明了方向，本文擬通過(guò)橫斷山區(qū)板塊縫合帶構(gòu)造剝蝕重力型堆積特征的現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)知與理論分析來(lái)紀(jì)念著名工程地質(zhì)學(xué)家劉國(guó)昌先生誕辰110周年。

圖1 青藏高原板塊縫合帶分布特征(李旭拓， 2018， 略有修改)Fig. 1 Distribution features of plate suture zone in Qinghai-Tibet Plateau(Li， 2018， Modified) ALTF. 阿爾泰走滑斷層； LMSF. 龍門山逆沖斷層； KKF. 喀喇昆侖斷裂； XSHF. 鮮水河斷裂； ALS. 哀牢山縫合帶； ANMQS. 阿尼瑪卿縫合帶； BNS. 班公怒江縫合帶； GLS. 甘孜理塘縫合帶； IYS. 雅魯藏布縫合帶； SLS. 雙湖瀾滄江縫合帶； SJS. 南金沙江縫合帶； WJS. 西金沙江縫合帶

橫斷山區(qū)總體呈南北走向(SSE)發(fā)育于西南邊陲，構(gòu)成了阻斷東西的天然屏障，其北部連接著平均海拔4500m的世界屋脊——青藏高原，南端是平均海拔1500m的云貴川高原，由于地域廣袤且地形條件復(fù)雜，橫斷山脈南北均無(wú)明顯界線，據(jù)李炳元(1987)橫斷山之北以青海的囊謙縣為界，南以云南麗江為界，在近南北走向約700km的范圍內(nèi)高差約3km，總坡率達(dá)4.29‰。這一帶并行發(fā)育著系列高聳的山脈與深谷，在地形地貌上由喜馬拉雅橫斷山高山深谷區(qū)和川西滇西藏東高山深谷區(qū)(向樹(shù)元等， 2013)組成，山頂海拔多在4000m以上，山頂面起伏和緩分布著高度相對(duì)穩(wěn)定的夷平面，亦稱主夷平面(崔之久等， 1996)，山頂多為雪山、冰川覆蓋，谷底則是金沙江、瀾滄江、怒江構(gòu)成了三江并流的世界奇觀，其地形起伏的高度達(dá)1000m以上，為大起伏地形，不少地段超過(guò)2500m，為極大起伏地形。

三江并流區(qū)是著名的地形急變帶，地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，如圖 1所示(李旭石， 2018)，在橫斷山區(qū)及其鄰近區(qū)內(nèi)發(fā)育了多條區(qū)域性的板塊縫合帶，由東至西依次發(fā)育著古特提斯縫合帶和中-新特提斯縫合帶，其中金沙江、瀾滄江、怒江以及雅魯藏布江分別對(duì)應(yīng)著南金沙江縫合帶、雙湖瀾滄江縫合帶、班公怒江縫合帶以及形成時(shí)代最新的雅魯藏布縫合帶，高山深谷地形地貌的形成顯著受控于板塊縫合帶。

在板塊碰撞驅(qū)動(dòng)作用下低緯度的青藏高原持續(xù)隆升形成地形高陡深切、高寒、高地應(yīng)力、高地震烈度的地質(zhì)環(huán)境脆弱區(qū)，橫斷山區(qū)內(nèi)的高山深谷儼然成了構(gòu)造剝蝕重力型堆積的天然博物館。隨著一帶一路、南水北調(diào)、川藏鐵路以及重大水電工程等的建設(shè)與高山深谷區(qū)的高陡斜坡以及重力型堆積體不期而遇，潛在地質(zhì)危害迫使我們要研究橫斷山區(qū)域山體穩(wěn)定性問(wèn)題，認(rèn)識(shí)重力型堆積體的成因及分布規(guī)律，這也正是劉國(guó)昌先生于20世紀(jì)60年代倡導(dǎo)區(qū)域工程地質(zhì)學(xué)的主要內(nèi)容之一。

劉國(guó)昌(1965)就區(qū)域工程地質(zhì)條件分布規(guī)律的論述中闡明了區(qū)域工程地質(zhì)地帶性以及區(qū)域工程地質(zhì)區(qū)域性兩方面的重要性，并且論述了兩者的涵義及辯證關(guān)系。區(qū)域工程地質(zhì)學(xué)中地帶性主要指物理地質(zhì)現(xiàn)象等具有地帶性(緯度)分布規(guī)律，主要涉及與氣候相關(guān)的氣象水文、土壤、地形地貌以及植被等各要素； 而與地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以及地下水相關(guān)的各要素往往具有區(qū)域性特征。兩個(gè)方面不能割裂開(kāi)來(lái)，兩者的綜合就是區(qū)域工程地質(zhì)條件的整體。不斷的工程實(shí)踐過(guò)程中逐漸意識(shí)到區(qū)域工程地質(zhì)地帶性與區(qū)域性兩者往往不同時(shí)覆蓋相同的空間，而是一個(gè)區(qū)域可能與兩個(gè)或以上地帶性的局部重合，反之亦然。我國(guó)幅員遼闊、地域?qū)拸V，這就構(gòu)成了我國(guó)紛繁復(fù)雜的區(qū)域工程地質(zhì)條件。

本文以圖 1所示的3個(gè)河段進(jìn)行板塊縫合帶構(gòu)造剝蝕重力型堆積的發(fā)育特征，闡述橫斷山區(qū)域山體穩(wěn)定性中構(gòu)造剝蝕堆積的分布規(guī)律與劉國(guó)昌先生倡導(dǎo)的區(qū)域工程地質(zhì)學(xué)之間的密切關(guān)系。

1 橫斷山區(qū)板塊縫合帶地質(zhì)構(gòu)造特征

橫斷山區(qū)板塊縫合帶的形成與約45～40Ma 中新世的印度板塊與歐亞板塊碰撞，特提斯洋關(guān)閉過(guò)程相關(guān)，在形成板塊縫合帶的同時(shí)也驅(qū)動(dòng)了青藏高原的階段性隆升，強(qiáng)烈隆升階段則始于上新世末-更新世初(施雅風(fēng)， 1998)，迄今仍在持續(xù)著強(qiáng)烈的隆升，為該區(qū)高地應(yīng)力的賦存提供了條件，致使橫斷山區(qū)新構(gòu)造活動(dòng)十分活躍，地震活動(dòng)頻繁且強(qiáng)烈。

橫斷山區(qū)發(fā)育的若干板塊縫合帶既具有區(qū)域性，也具有地帶性特征(低緯度高海拔)，其區(qū)域工程地質(zhì)條件十分復(fù)雜且脆弱。本節(jié)著重介紹圖 1所示3個(gè)研究河段的區(qū)域性特征，即位于喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)之雅魯藏布縫合帶魯朗—通麥河段，南金沙江縫合帶巴塘—奔子欄河段以及南金沙江東支斷裂帶奔子欄—石鼓河段，意在說(shuō)明不同板塊縫合帶以及同一板塊構(gòu)造縫合帶不同位置的區(qū)域工程地質(zhì)條件差異性。

1.1 雅魯藏布縫合帶魯朗-通麥河段

魯朗—通麥河段是圖 1中林芝鄰近的紅色標(biāo)記所示，長(zhǎng)度約63km，由魯朗河—拉月曲—帕隆藏布江連接構(gòu)成，該河段正好位于喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)向北局部凸出弧頂?shù)倪吘墡?。該縫合帶是喜馬拉雅地塊呈弧形俯沖到拉薩地塊之下，也是橫斷山區(qū)時(shí)代最新的縫合帶，是當(dāng)今地殼新構(gòu)造最活躍的地體之一，魯朗—通麥河段一帶縫合帶的寬度最窄僅2km±，現(xiàn)今以左旋走滑方式活動(dòng)，經(jīng)通麥北西走向的嘉黎活動(dòng)斷裂呈右旋走滑活動(dòng)。

雅魯藏布江大拐彎縫合帶由典型蛇綠巖群的混雜巖構(gòu)造巖片構(gòu)成，主要有蛇綠巖片，變輝綠巖墻群巖片，變玄武巖巖片，火山弧巖片以及混雜帶基質(zhì)的綠片巖、石英片巖互層，碳酸鹽巖巖塊，超鎂鐵巖塊，以及長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖等巖性構(gòu)成。

與混雜巖帶北側(cè)接觸的巖性主要是念青唐古拉巖群的中元古界(An Nqb)的黑云斜長(zhǎng)片麻巖、花崗質(zhì)混合巖夾大理巖，岡底斯喜馬拉雅期魯朗超單元白母單元(ηN1B)時(shí)期的黑云母二長(zhǎng)花崗巖。

1.2 南金沙江縫合帶巴塘—奔子欄河段

金沙江巴塘—奔子欄河段自北向南奔流，長(zhǎng)度約190km±，大地構(gòu)造單元上屬于唐古拉-蘭坪-思茅地槽褶皺系的金沙江褶皺帶內(nèi)，南金沙江縫合帶總體延伸約600km與金沙江重合度高，縫合帶由寬達(dá)5km以上的金沙江蛇綠巖群(DTJ)構(gòu)成，主要由泥盆紀(jì)—三疊紀(jì)的各類巖性碰撞變質(zhì)構(gòu)成，巖性復(fù)雜，以低溫變質(zhì)的綠片巖，蛇紋巖，斜長(zhǎng)角閃巖、碳酸鹽巖等巖性構(gòu)成，與其他地層呈斷層接觸。

該河段內(nèi)發(fā)育的主要斷裂是曾大同斷裂(金沙江斷裂帶)是晚更新世活動(dòng)的活斷層，從巴塘至茂頂河口一帶，其間在曾大同、美榮樓附近該斷層沿金沙江河谷分布，上盤(西側(cè))雄松群片巖向東逆沖于下盤(東側(cè))金沙江蛇綠巖群之上。

與南金沙江縫合帶蛇綠巖群接觸的地層巖性主要是中元古界雄松群(Pt2x)的深灰色條帶狀薄層含硅質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r、大理巖等與灰綠色陽(yáng)起綠泥千枚巖、陽(yáng)起綠簾千枚巖及云母石英片巖夾綠片巖不等厚互層。中生界曲嗄寺組(T3q)的一套碳酸鹽巖、碎屑巖、基性火山巖組合。

1.3 金沙江東支斷裂帶奔子欄—石鼓河段

該河段與上述河段相連，河段長(zhǎng)約150km±，在大地構(gòu)造單元上則隸屬于松潘-甘孜地槽褶皺系的中甸義墩優(yōu)地槽褶皺帶，影響該河段的斷裂主要是呈弧形展布總長(zhǎng)度約200km的金沙江東支斷裂帶，從奔子欄到下游其宗鄉(xiāng)木高村一帶至金江段內(nèi)，金沙江東支斷裂發(fā)育于金沙江左岸，其余河段主要發(fā)育于金沙江右岸。其中的拖頂—開(kāi)文斷裂為逆沖右旋斷裂，為發(fā)震斷裂。

金沙江東支斷裂主要發(fā)育在寒武系絹云石英千枚巖與泥盆系絹云微晶片巖之間，有些發(fā)育于寒武系白云母片巖與志留系板巖、大理巖。該河段還發(fā)育有砂巖、火山巖、凝灰?guī)r、灰?guī)r、花崗巖以及花崗閃長(zhǎng)巖等。

2 區(qū)域高陡斜坡結(jié)構(gòu)特征

雅魯藏布縫合帶魯朗—通麥河段，南金沙江縫合帶巴塘—石鼓河段都位于橫斷山區(qū)深切河谷的地形急變帶內(nèi)，為大起伏至極大起伏地形，強(qiáng)烈構(gòu)造剝蝕的區(qū)域工程地質(zhì)背景為高陡斜坡在重力場(chǎng)作用下的卸荷-變形-破壞-堆積的自然地質(zhì)過(guò)程提供了獨(dú)特的條件。但由于上述3個(gè)河段區(qū)域性與地帶性存在差別，形成了各自河段的堆積特征，以下先敘述3個(gè)河段的高陡斜坡結(jié)構(gòu)特征。

圖 2 發(fā)育于東久通麥一帶的片理、片麻理現(xiàn)象Fig. 2 Schistosity and gneissosity phenomenon developed in the area of Dongjiu-Tongmai

圖 3 發(fā)育于巴塘至奔子欄河段陡傾的層狀地層Fig. 3 Steep dip stratum developed between the river section of Batang-Benzilan

2.1 魯朗—通麥河段斜坡結(jié)構(gòu)特征

該河段位于喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)弧形構(gòu)造凸出端受碰撞擠壓影響片理化顯著，并且片理多以陡傾角為主，局部也有緩傾角的片麻理化的特征如圖 2所示，尤其在東久、通麥一帶受嘉黎斷裂為主的NW走向區(qū)域深大斷裂與NE走向斷裂交匯的影響，致使這一帶處于構(gòu)造應(yīng)力轉(zhuǎn)換與應(yīng)力集中的特殊部位，導(dǎo)致了巖體破碎且結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。圖 2a發(fā)育于通麥鎮(zhèn)易貢藏布江右岸石英片巖中陡傾的片理化現(xiàn)象(鏡向315°)，圖 2b是發(fā)育東久白木堆積體后緣一帶的花崗片麻巖中緩傾的片麻理(鏡向310°)。從圖 2可看到與片理、片麻理大角度相交的兩組連續(xù)性較好的結(jié)構(gòu)面。此外照片中陡立的露頭面本身就是一組規(guī)模較大的結(jié)構(gòu)面，以及少量隨機(jī)結(jié)構(gòu)面發(fā)育其中： 這些結(jié)構(gòu)面在空間構(gòu)成了形態(tài)與體積各異的不利的結(jié)構(gòu)型巖體。

魯朗—通麥河段陡峻的斜坡結(jié)合上述的巖體結(jié)構(gòu)，使這一帶的斜坡結(jié)構(gòu)因巖體的風(fēng)化差異程度以及河道局部走向變化而組合出復(fù)雜的斜坡結(jié)構(gòu)類型，以圖 2a為例，隨斜坡走向與片理面產(chǎn)狀的不同組合，主要形成層狀順向、逆向或斜交的陡傾斜坡結(jié)構(gòu)。以圖 2b為例，隨岸坡走向與片麻理面產(chǎn)狀的不同組合，主要形成層狀順向、逆向的緩傾斜坡結(jié)構(gòu)，加上岸坡卸荷結(jié)構(gòu)面的參與，從而演繹出豐富多樣的層狀斜坡結(jié)構(gòu)變形-演化-破壞模式。當(dāng)巖體風(fēng)化程度較低，片理、片麻理不起控制性作用時(shí)，往往形成塊狀斜坡結(jié)構(gòu)。

2.2 巴塘—奔子欄河段斜坡結(jié)構(gòu)特征

該河段在地質(zhì)構(gòu)造上受控于南金沙江縫合帶，金沙江蛇綠巖群是沿該河段兩岸出露最頻繁的巖體，由于蛇綠巖群將泥盆系至三疊系不同巖性的地層絞織擠壓構(gòu)成了該河段以層狀為主的復(fù)雜結(jié)構(gòu)巖體，受構(gòu)造影響巖層總體上呈近直立的南北走向展布，如圖 3所示，圖 3a是該河段上游近巴塘處的崗達(dá)村一帶花崗閃長(zhǎng)片麻巖巖層總體走向與金沙江流向呈小交角的陡傾巖層(鏡向135°)，圖 3b是該河段下游奔子欄附近綠片巖近直立的巖層(鏡向345°)。這就構(gòu)成了該河段近直立的巖層總體上與金沙江近平行產(chǎn)出的縱向嶺谷特征，也就決定了該河段高陡斜坡的地質(zhì)力學(xué)結(jié)構(gòu)模型是彎曲拉裂-傾倒變形破壞，以及順層滑移變形破壞兩種主要模式。

2.3 奔子欄-石鼓河段斜坡結(jié)構(gòu)特征

該河段從地質(zhì)構(gòu)造上偏離了南金沙江縫合帶的控制，受控于南金沙江東支斷裂，雖然地層巖性以厚層碳酸鹽巖出露較多而有別于巴塘—奔子欄河段，但其地質(zhì)構(gòu)造樣式與上游河段是相近的，只是受構(gòu)造擠壓的程度較低，因此該河段斜坡的地質(zhì)力學(xué)結(jié)構(gòu)模型與巴塘—奔子欄河段是近似的。

如圖 4a所示是該河段上游拖頂鄉(xiāng)塘古洼卡一帶金沙江右岸陡傾坡外的中薄層灰?guī)r(鏡向75°)，圖 4b是該河段偏下游的福庫(kù)一帶金沙江右岸近直立的千枚巖(鏡向125°)。

圖 4 發(fā)育于奔子欄至石鼓河段陡傾的層狀地層Fig. 4 Steep dip stratum developed between the river section of Benzilan-Shigu

3 不同河段堆積體主要類型及特征

劉國(guó)昌(1993)將區(qū)域穩(wěn)定性工程地質(zhì)研究的內(nèi)容歸結(jié)為8項(xiàng)，即地殼結(jié)構(gòu)和組成、地殼動(dòng)力條件、現(xiàn)代地應(yīng)力場(chǎng)、現(xiàn)代地殼升降活動(dòng)、現(xiàn)代斷層活動(dòng)、地震活動(dòng)、火山活動(dòng)以及區(qū)域山體穩(wěn)定與地表沉降變形。在紀(jì)念劉國(guó)昌先生誕辰110周年之際，重溫劉國(guó)昌先生的教誨，正確理解8項(xiàng)內(nèi)容的內(nèi)涵及其相互之間的關(guān)系至關(guān)重要。事實(shí)上8項(xiàng)研究?jī)?nèi)容既各具獨(dú)立性，又存在內(nèi)在關(guān)聯(lián)。雖然本文僅探索8項(xiàng)內(nèi)容的最后一項(xiàng)，即區(qū)域山體穩(wěn)定性，但前7項(xiàng)內(nèi)容是區(qū)域山體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。本節(jié)探討的堆積體主要類型及特征是果，而區(qū)域工程地質(zhì)區(qū)域性(內(nèi)因)與鉛直地帶性(外因)是因。

前兩節(jié)分別敘述了3個(gè)河段工程地質(zhì)區(qū)域性特征和區(qū)域山體穩(wěn)定性之高陡斜坡的巖體結(jié)構(gòu)與斜坡結(jié)構(gòu)特征，涵蓋了區(qū)域穩(wěn)定性工程地質(zhì)的主要內(nèi)容。本節(jié)主要敘述3個(gè)不同河段的堆積體主要類型及特征。

3.1 魯朗—通麥河段堆積體主要類型與特征

該河段的最低點(diǎn)是培龍貢支溝與帕隆藏布江交匯處的海拔為2005m，河段位于喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)向北弧形凸出的弧頂，兩岸重力型堆積廣布，除了通麥鎮(zhèn)的3級(jí)河流沖積階地之外，崩、滑、流、冰磧以及冰湖等各類堆積均有分布。大規(guī)模崩滑有超大型的白木堆積體，德侖滑坡體，通麥對(duì)岸的通麥堆積體以及形成魯朗盆地的角不弄滑坡堵江體等。此外，具有相當(dāng)規(guī)模的高位的崩塌多處，還有1967年夏發(fā)育于帕隆山的崩塌奪走了10位解放軍指戰(zhàn)員生命。

造成通麥天險(xiǎn)的102滑坡群此前曾多次活躍，據(jù)王培高等(2001)在1991年夏形成體積達(dá)510×104m3的堵江體。據(jù)祝介旺等(2010)在1991～1994年間由102滑坡群引起斷道天數(shù)達(dá)493d， 1994～2000年間每年斷道也都在50d以上。

排龍?zhí)祀U(xiǎn)的策源地是排龍鄉(xiāng)培龍貢支溝，據(jù)楊逸疇(1997)1951年培龍溝曾暴發(fā)過(guò)較小規(guī)模的冰川泥石流， 1983年夏曾有堆積扇方量約為10×105m3泥石流堵江。1985年夏再次發(fā)生泥石流，形成長(zhǎng)1.2km、寬400～500m、厚30～40m的泥石流堆積扇堵江體，造成嚴(yán)重的傷亡與經(jīng)濟(jì)損失。培龍貢支泥石流堵江殘留現(xiàn)象如圖 5所示(鏡向125°)，堵江體的上游是平靜的堰塞湖，下游則是激流險(xiǎn)灘的帕隆藏布江。

距通麥西北20km易貢藏布江左岸的扎木弄溝曾于1900年發(fā)生體積超1×108m3的堵江體，形成了易貢湖， 2000年再次發(fā)生體積約2.8～3.0×108m3的高速遠(yuǎn)程堵江滑坡，據(jù)劉寧等(2000)當(dāng)時(shí)雖未直接造成傷亡，但堵江體潰決造成下游財(cái)產(chǎn)損失，特別在印度境內(nèi)的布拉馬普特拉河沿岸7個(gè)邦造成了重大的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失。

圖 5 排龍泥石流堵江體潰決后殘留與堰塞湖現(xiàn)象Fig. 5 The phenomenon of remnant of Pailong debris flow after the collapse of river blocking body and dammed lake

3.2 巴塘—奔子欄河段堆積體主要類型與特征

該河段與南金沙江縫合帶蛇綠混雜巖群較好地重合，歷史上是人跡罕至的荒僻之地，隨著旭龍水電站、蘇洼龍水電站以及滇中引水等工程的規(guī)劃與建設(shè)，本世紀(jì)初才逐漸有遷移人口聚居兩岸。

該河段江面海拔從巴塘崗達(dá)村的2410m至奔子欄的2000m，在干流及一級(jí)支流兩岸廣泛分布著冰磧體、堵江體、崩、滑、流堆積體、面狀坡積、倒石堆、沖洪積以及堵江堰塞湖粉黏粒堆積層。

從巴塘崗達(dá)至下游王大龍約20km的河段內(nèi)分布著四處晚更新世以來(lái)的堵江殘?bào)w，堵江殘?bào)w的體積均>1×107m3，其中崗達(dá)、索多西和絨差絨3個(gè)堵江體的成因機(jī)制均為陡逆傾斜坡的傾倒變形破壞機(jī)制。規(guī)模最大的王大龍堵江體，總體積達(dá)13.35×108m3，堵江長(zhǎng)度約6km，最厚的堵江高度達(dá)393m，殘?bào)w分布面積8.90km2，分布高程從江邊的2300m至后緣3400m?，F(xiàn)場(chǎng)判斷堆積體成因主要是在早期冰磧體的基礎(chǔ)上，也有滑坡與泥石流的參與，四處堵江體的上游均發(fā)現(xiàn)堰塞湖的粉黏粒靜水沉積物的連續(xù)分布，最大厚度達(dá)60m，據(jù)其頂?shù)讓拥暮喑练e物TL測(cè)年，其年齡為距今1.4～6.3ka之間。

該河段茂頂河上下游約20km范圍內(nèi)也發(fā)育四處堵江殘?bào)w， 1969年在支斯山發(fā)生體積達(dá)6×107m3的崩滑體，造成14h的堵江斷流。在支斯山下游約8km發(fā)育有灑茂頂高位堵江滑坡體，體積7.5×107m3如圖 6左側(cè)的堵江滑坡所示(鏡向145°)。在灑茂頂下游約2.5km的茂頂河口發(fā)現(xiàn)了體積約5.2×106m3的泥石流堵江殘留，上述3處堵江均未形成堰塞湖淤積。在茂頂河口下游約10km處的青龍村發(fā)現(xiàn)體積達(dá)2.1×108m3的曲龍堵江體，在該堵江上游的右岸發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)度近1km，厚度約110m的紫紅色粉黏粒湖積物(陳劍平等， 2016)。通過(guò)對(duì)湖相沉積層頂?shù)兹拥腡L測(cè)年結(jié)果表明湖積物底部距今150ka±，頂部距今約80ka±(韓旭東， 2018)。此外奔子欄的德欽第二小學(xué)兩岸以及奔子欄上游的定曲河左岸也發(fā)現(xiàn)有堵江堰塞沉積層，根據(jù)湖積物的TL測(cè)年均是晚更新世以來(lái)的事件。

規(guī)模巨大且連續(xù)分布的崩滑流堆積以及冰磧堆積在茂頂河口以及奔子欄一帶尤為突出，如圖 6所示是徐龍溝至茂頂河口約4km的河段內(nèi)崩塌、滑坡連續(xù)分布的現(xiàn)象，圖中部是規(guī)模較小的崩塌、滑坡以及泥石流綜合貢獻(xiàn)形成的堆積體，右側(cè)高達(dá)470m的是堆絨通滑坡其體積約為6.3×107m3，在堆絨通滑坡的對(duì)岸還分布著茂頂河滑坡等數(shù)個(gè)巨型堆積體。

3.3 奔子欄—石鼓河段堆積體主要類型與特征

該河段偏離了南金沙江縫合帶，主要受南金沙江東支斷裂的控制，江面高程從奔子欄的2000m至石鼓鎮(zhèn)的1800m，由于海拔相對(duì)較低，自拖頂鄉(xiāng)下游沿江村鎮(zhèn)密布，人口密度較大。除拖頂鄉(xiāng)上游東岸局部可見(jiàn)雪山以及石鼓鎮(zhèn)下游有玉龍雪山與哈巴雪山外未見(jiàn)其他雪山。

圖 6 茂頂河口河段堆積體連續(xù)分布區(qū)Fig. 6 Continuous distribution area of accumulation bodies in the reach of Maoding Estuary

該河段分布著代表性的巨型堆積體主要是堆拉、美頂、左力、丁追、孔只貢、吉仁河、霞珠村、拉卡尼等近20個(gè)堆積體，少見(jiàn)倒石堆，沿江分布多達(dá)20個(gè)早期泥石流堆積，且偏下游泥石流堆積扇密度增大。此外，規(guī)模最大的堆積體是發(fā)育于石鼓鎮(zhèn)下游玉龍雪山附近的三股水堆積體，沿江長(zhǎng)度約4.5km，最寬處約1.1km，平均堆積厚度約100m，正好位于金沙江長(zhǎng)江第一灣南流故道的北端與現(xiàn)今金沙江的連接處，后緣斜坡高達(dá)1100m，在2440m的平臺(tái)上發(fā)育著古老的冰蝕湖拉市海(楊波等， 2022)，超大型的三股水堆積體成因復(fù)雜，但其基本地質(zhì)力學(xué)模型是彎曲拉裂-傾倒變形破壞模式，受更新世冰川作用形成冰磧體的綜合影響所致。該災(zāi)變事件可能與金沙江第一灣的突然改道東流有密切的關(guān)系。整個(gè)河段內(nèi)河谷兩岸多分布有河流沖積相堆積，僅在長(zhǎng)江第一灣附近見(jiàn)有連續(xù)性較好厚度約3m左右的細(xì)顆粒湖相沉積，是堵江還是廻水灣沉積尚難甄別。

圖 7 喜馬拉雅與橫斷山脈對(duì)西南暖濕氣流的屏障作用Fig. 7 The barrier effect on southwest warm and wet air flow of Himalaya and Hengduan Mountains

4 不同河段區(qū)域山體穩(wěn)定性主要特征

導(dǎo)致不同河段堆積體差異的原因既有工程地質(zhì)區(qū)域性的原因，也有區(qū)域工程地質(zhì)地帶性的原因。一般情況下區(qū)域工程地質(zhì)地帶性主要與緯度相關(guān)，但在低緯度高海拔的高山深谷區(qū)，區(qū)域工程地質(zhì)地帶性則主要表現(xiàn)為鉛直分帶性。如圖 7所示受喜馬拉雅與橫斷山脈的影響來(lái)自印度洋的西南暖濕氣流難以逾越高大的群山，但雅魯藏布大拐彎一帶NE走向深切的河谷，猶如青藏高原被撕開(kāi)的一道深深的裂口，暖濕氣流順此裂口直抵通麥一帶形成相對(duì)集中的降雨，在海拔4500m以上宜形成雪山，倒翁農(nóng)巴、通都農(nóng)巴、曲瑪日以及世界上地形高差最大的南迦巴瓦峰等都是海拔4000m以上的雪山冰川。致使青藏高原東南緣成為海洋型冰川的分布區(qū)(趙銀等， 2022)。

由于高聳山峰的焚風(fēng)效應(yīng)，使得橫斷山區(qū)內(nèi)即便是高程大于4000m的高山地帶也未必形成雪峰。同時(shí)由于焚風(fēng)效應(yīng)的作用在橫斷山脈三江并流一帶的深谷內(nèi)降水則是隨著高程的降低而減少，這就使得橫斷山脈內(nèi)深切的河谷的部分河段出現(xiàn)了干熱谷效應(yīng)，導(dǎo)致了區(qū)域工程地質(zhì)地帶性的鉛直差異性顯著。

巴塘—奔子欄河段位于橫斷山脈腹地，受焚風(fēng)效應(yīng)的影響，該河段屬于干熱河谷段，隨著海拔降低降雨量顯著減少，谷底的年降雨量不足300mm·a-1，且四季干旱熾熱，生長(zhǎng)荊棘類低矮灌木零星分布，海拔3000m以上降雨量可達(dá)600mm·a-1以上，高大喬木成林，海拔4500m以上形成雪山冰峰，如圖 8所示是巴塘縣下游的蘇洼龍鄉(xiāng)立體氣候的橫斷面示意圖，氣溫則隨著海拔增高逐漸降低，形成了一溝之內(nèi)日歷四季的立體氣候。

圖 8 焚風(fēng)效應(yīng)形成干熱河谷立體氣候分帶規(guī)律Fig. 8 Foehn effect formed the three-dimensional climate zoning law of the dry hot valley

奔子欄—石鼓河段，從上游到下游河面寬度從40～60m逐漸變寬達(dá)80m以上，山頂高程也逐漸降低到4000m以下，加之石鼓一帶受到印度洋西南季風(fēng)與西太平洋東南季風(fēng)的影響向上游降雨逐漸減弱(周長(zhǎng)艷等， 2010)，至拖頂鄉(xiāng)上游至巴塘河段干熱河谷效應(yīng)漸次增強(qiáng)。

圖9是3個(gè)河段的區(qū)域工程地質(zhì)鉛直地帶性的縮影，圖 9a是魯朗—通麥河段的特點(diǎn)，年降雨量1500mm·a-1，植被茂盛，山頂為雪山(鏡向165°)； 圖 9b是巴塘—奔子欄河段干熱河谷的立體氣候現(xiàn)象(鏡向140°)，降雨量隨高程遞增，谷底干旱，向上從森林過(guò)度到峰頂?shù)难┥剑?圖 9c是奔子欄—石鼓河段的現(xiàn)象，年降雨量與植被均介與上述兩個(gè)河段之間(鏡向280°)。以氣象水文為主的鉛直地帶性因素對(duì)區(qū)域性山體穩(wěn)定性的影響雖是外動(dòng)力的，但其對(duì)斜坡的改造作用是顯著的。表 1列出了3個(gè)河段區(qū)域山體穩(wěn)定性的基本特征，可以看出區(qū)域山體穩(wěn)定性同時(shí)受控于工程地質(zhì)的區(qū)域性與地帶性兩個(gè)因素。

圖9 3個(gè)河段的區(qū)域工程地質(zhì)地帶性特征Fig. 9 Regional engineering geological zonal features of three river reaches

需要說(shuō)明的是，3個(gè)河段內(nèi)堆積體分布的特征絕大部分是晚更新世以來(lái)構(gòu)造剝蝕與堆積自然歷史地質(zhì)過(guò)程的某個(gè)節(jié)點(diǎn)，現(xiàn)今的地質(zhì)災(zāi)害則是正在發(fā)生的以及早期堆積體復(fù)活或綜合因素的作用下局部失穩(wěn)給人類生存造成的影響。從表 1可以看出地質(zhì)災(zāi)害突出的主要是魯朗—通麥河段內(nèi)新生的崩塌，公路等人工因素導(dǎo)致堆積體復(fù)活以及與氣候變化相關(guān)的冰湖泥石流等，為了避免地災(zāi)， 318國(guó)道的一些險(xiǎn)要路段已經(jīng)改用隧道的方式避害； 奔子欄—石鼓河段則主要是人類活動(dòng)誘發(fā)古堆積體的局部活動(dòng)，導(dǎo)致極少數(shù)的滑坡移民遷址； 巴塘—奔子欄河段目前人類活動(dòng)影響很小，加之谷底干熱導(dǎo)致堆積殘?bào)w保留良好，但若氣候變化導(dǎo)致干熱河谷降雨增加則巴塘—奔子欄河段的地質(zhì)災(zāi)害敏感性將可能突顯。

表 1 3個(gè)河段區(qū)域山體穩(wěn)定性主要特征對(duì)比Table1 Comparison of main characteristics of mountain stability in three river reaches

表 2 代表性壩址河床覆蓋層厚度統(tǒng)計(jì)表

5 地殼隆升、冰川活動(dòng)對(duì)區(qū)域剝蝕與堆積的控制

前述3個(gè)河段的區(qū)域堆積特征主要是發(fā)育于河床以上的各類堆積，根據(jù)國(guó)內(nèi)大量的水利水電工程對(duì)河床工程地質(zhì)的勘探均發(fā)現(xiàn)了河床深厚覆蓋層，國(guó)外的相關(guān)報(bào)道也不例外，表 2僅列舉幾個(gè)代表性壩址河床深厚覆蓋層的數(shù)據(jù)。

蔡耀軍等(2013)統(tǒng)計(jì)了西南地區(qū)140個(gè)壩址覆蓋層的厚度，并指出河床覆蓋層除了沖洪積層、堰塞湖積之外，也存在粗大顆粒的近源堆積，其成因類型多樣，新構(gòu)造升降、第四紀(jì)冰川與現(xiàn)代冰川等。許強(qiáng)等(2010)根據(jù)大渡河流域河谷深厚覆蓋層指出河谷深切和深厚覆蓋具有流域性、區(qū)域性特點(diǎn)，指出全球氣候變化和海平面升降引起河谷深切和深厚覆蓋。

筆者根據(jù)搜集到國(guó)內(nèi)250余個(gè)，國(guó)外30余壩址河床深厚覆蓋層數(shù)據(jù)，表明我國(guó)西南、西北，東北、東南都存在河床深厚覆蓋層，國(guó)外北非、北美、南美，歐洲也不例外。據(jù)此可初步認(rèn)為河床深厚覆蓋層不僅具有流域性和區(qū)域性，并且具全球性特征，當(dāng)然還希望有更多的河床覆蓋層數(shù)據(jù)支持。

解釋全球性河床深厚覆蓋層的現(xiàn)象，需考慮全球性的動(dòng)力因素，因此首先想到的是由內(nèi)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，但板塊之間作用的強(qiáng)度與方式差異顯著，其結(jié)果主要表現(xiàn)出區(qū)域性而非全球性。全球氣候變化導(dǎo)致海平面升降雖然是外動(dòng)力驅(qū)動(dòng)為主的，但具備了全球性特征。據(jù)施雅風(fēng)(1998)近2.5Ma以來(lái)青藏高原的海拔已達(dá)2000m，即形成了低緯度高海拔的高原環(huán)境，從而導(dǎo)致了亞洲季風(fēng)格局的穩(wěn)定出現(xiàn)，此后在青藏高原持續(xù)隆升到4500m的平均高度，這導(dǎo)致了青藏高原及其周邊至少出現(xiàn)了4次冰期，末次冰期結(jié)束于約11ka之前。中國(guó)的冰川地貌學(xué)家對(duì)青藏高原的研究積累了系統(tǒng)的測(cè)年資料，并建立了新的可與深海同位素曲線以及歐洲和北美冰期系列對(duì)應(yīng)的中國(guó)第四紀(jì)冰期系列(崔之久等， 2011)，從而證實(shí)冰期具有全球性特征。

海平面降低與冰期是相對(duì)應(yīng)的，據(jù)馮應(yīng)俊(1983)的研究表明距今16ka年前我國(guó)東海的海平面比現(xiàn)今低160m，直至距今7ka前才恢復(fù)到現(xiàn)今的水平。晚更新世時(shí)日本海比現(xiàn)今低140m(徐家聲等， 1993)，加拿大庫(kù)克海比現(xiàn)今海平面至少低95m(董貽平， 1989)，印度洋比現(xiàn)今低125m(Wagle et al.，1997)。因此，晚更新世期間海平面下降具有全球性特征。

海平面是區(qū)域性的最強(qiáng)侵蝕基準(zhǔn)面，侵蝕基準(zhǔn)面大幅度降低為河流的深切提供了必要條件，同時(shí)冰川是塑造山川地形最重要外動(dòng)力地質(zhì)作用，Molnar et al. (1990)指出冰川侵蝕加劇將會(huì)釋放出大量碎屑物質(zhì)?，F(xiàn)今青藏高原海拔4500m以上的冰川地貌，散布于山間廣泛分布的塊石堆積，深厚的冰斗、冰湖以及流石灘等，既有現(xiàn)代間冰期冰川作用的結(jié)果，也有歷史冰期冰川作用的結(jié)果。并且冰期內(nèi)冰川作用的范圍更大，冰川侵蝕的能力更強(qiáng)，是地形地貌的重要塑造期。冰期期間侵蝕基準(zhǔn)面大幅度降低必然加速了河谷深切速率，同時(shí)冰川區(qū)的冰川侵蝕加速了斜坡形態(tài)的改造，也必然加速斜坡的卸荷松動(dòng)，巖體弱化，已經(jīng)在西南高山深谷區(qū)發(fā)現(xiàn)卸荷裂隙可以出現(xiàn)在大于200m的深部(徐佩華等， 2004)，這為深厚變形體的孕育與形成提供了重要的區(qū)域工程地質(zhì)條件。因此，冰期是淺表層重力地質(zhì)剝蝕與堆積過(guò)程的活躍期，冰期期間攜帶粗大顆粒的流體具有更強(qiáng)剝蝕能力，即冰期以剝蝕、深切為主。

間冰期海平面上升，據(jù)馮應(yīng)俊(1983)的研究表明直至距今7ka前海平面才恢復(fù)到現(xiàn)今的水平。也就是說(shuō)相對(duì)于數(shù)萬(wàn)年的冰期而言近7ka以來(lái)河谷對(duì)地球改造的營(yíng)力從以剝蝕、深切為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀鮿兾g或堆積為主。這便是現(xiàn)今河流深厚覆蓋層形成的原因。

另一方面地殼區(qū)域隆升也是導(dǎo)致河谷深切的重要因素，即海平面大幅度下降與青藏高原快速隆升都可能加速河谷深切的速率，但就全球性而言應(yīng)當(dāng)主要考慮冰期海平面大幅下降這一因素。地殼的隆升是區(qū)域性的而非全球性的，因此地殼隆升會(huì)影響區(qū)域性河谷下切的速率，據(jù)肖序常等(1998)晚上新世以來(lái)，青藏高原開(kāi)始進(jìn)行了快速至極快速隆升； 特別是更新世以來(lái)，青藏高原隆升速率更快； 近10ka的全新世以來(lái)，青藏高原局部隆升速率>10mm·a-1。對(duì)于晚更新世冰期期間，青藏高原及其鄰近周邊地區(qū)的河流的下切作用受到了海平面降低以及青藏高原快速隆升作用的雙重效應(yīng)，這導(dǎo)致了青藏高原及其周邊河流深切的速率高于其他地區(qū)。注意到青藏高原周邊新構(gòu)造活躍地區(qū)覆蓋層厚度普遍大于丘陵-平原區(qū)，如藏、川、云、貴等覆蓋層厚可達(dá)100m乃至400m，丘陵區(qū)如兩廣、閩、浙、贛、鄂、豫、晥、湘、蘇、魯?shù)鹊貐^(qū)的覆蓋層厚度主要是20m±，很少厚達(dá)50m的事實(shí)，這說(shuō)明了青藏高原及其邊緣地區(qū)在冰期期間河谷深切的作用不僅受到全球性海平面下降的影響，同時(shí)還受到了青藏高原快速隆升影響，即雙重效應(yīng)的結(jié)果。此外，離冰川較近松散物源豐富，也是上游河段河床覆蓋層較厚的另一原因。

另一方面，在一條河流相近的區(qū)域不同位置的覆蓋層厚度存在差異性，這與地殼局部差異性升降有關(guān)，劉經(jīng)南等(2002)用GPS對(duì)全國(guó)地殼升降的研究證實(shí)了地殼內(nèi)部存在差異升降的事實(shí)。而有些河流局部覆蓋層出現(xiàn)超厚的現(xiàn)象，這可能與局部偶發(fā)的超大規(guī)模堵江事件密切相關(guān)。

6 結(jié) 論

區(qū)域構(gòu)造剝蝕與堆積是自然地質(zhì)歷史過(guò)程的產(chǎn)物，從地質(zhì)災(zāi)害的角度審視剝蝕與堆積過(guò)程時(shí)往往會(huì)將其歸結(jié)為區(qū)域山體穩(wěn)定性的問(wèn)題。本文討論的是橫斷山區(qū)域山體穩(wěn)定性的問(wèn)題，其控制因素就是區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)，因?yàn)椋鍓K縫合帶是規(guī)模最大的構(gòu)造形跡之一，控制了橫斷山區(qū)之山川河流走向的往往是板塊縫合帶。內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用奠定了區(qū)域山體穩(wěn)性的區(qū)域性建造特征，低緯度高海拔的鉛直地帶性則從外動(dòng)力地質(zhì)作用的層面對(duì)區(qū)域山體穩(wěn)定性的改造作用產(chǎn)生了深刻的影響。

此外，解釋橫斷山區(qū)域山體變形與破壞規(guī)律方面，以往我們更多地注重江河水面以上堆積體的信息，但河床下深厚覆蓋層相對(duì)較為穩(wěn)定可能會(huì)提供更多的自然地質(zhì)歷史區(qū)域山體改造的信息，這對(duì)深入研究高陡斜坡的變形破壞成因機(jī)制可能帶來(lái)更多的參考。