横断山板块缝合带构造剥蚀重力型堆积特征_陈剑平.pdf

书书书Journal of Engineering Geology工程地质学报10049665/2022/30(6)-1819-12陈剑平 2022 横断山板块缝合带构造剥蚀重力型堆积特征J 工程地质学报，30(6):18191830 doi:1013544/jcnkijeg20220733Chen Jianping 2022 Features of tectonic denudation gravity accumulation in plate suture zone of Hengduan Mountain regionJ Journal of EngineeringGeology，30(6):18191830 doi:1013544/jcnkijeg20220733横断山板块缝合带构造剥蚀重力型堆积特征*陈剑平(吉林大学，建设工程学院，长春 130026，中国)摘要区域山体稳定性是刘国昌先生于 20 世纪 60 年代提出区域工程地质学的内容之一，区域山体稳定性的问题受两个区域性要素的控制，即区域稳定性工程地质的区域性与地带性要素。本文以横断山区板块缝合带构造剥蚀重力型堆积特征为主要研究对象，说明区域稳定性工程地质区域性要素与横断山区铅直地带性要素对区域山体稳定性的影响。并且进一步论述了河床深厚覆盖层具有全球性特征，及其与冰期海平面下降以及区域地壳隆升两者之间的关系。关键词区域工程地质;重力型堆积;铅直分带性;板块缝合带;深切河谷中图分类号:P642文献标识码:Adoi:1013544/jcnkijeg20220733*收稿日期:20221019;修回日期:20221128基金项目:国家自然科学基金(资助号:41941017，U1702241)This research is supported by the National Natural Science Foundation of China(Grant Nos 41941017，U1702241)作者简介:陈剑平(1957)，男，博士，教授，博士生导师，主要从事工程地质力学方面的科研与教学工作 E-mail:chenjpjlueducnFEATUES OF TECTONIC DENUDATION GAVITY ACCUMULATION INPLATE SUTUE ZONE OF HENGDUAN MOUNTAIN EGIONCHEN Jianping(College of Construction Engineering，Jilin University，Changchun 130026，China)Abstractegional mountain stability is one of the contents of regional engineering geology proposed by Prof LiuGuochang in the 1960 s The problem of regional mountain stability is controlled by two regional factors，namely re-gional and zonality elements of regional stability engineering geology This paper takes the characteristics of tectonicdenudation gravity accumulation in plate suture zone of Hengduan Mountain area as the main research object and il-lustrates the influence of regional factors of regional stability engineering geology and vertical zonality factors inHengduan Mountain area on regional mountain stability The paper further discusses the global characteristics ofdeep overburden on the river bed and its relationship with sea level decline and regional crust uplift during ice ageKey wordsegional engineering geology;Gravitational accumulation;Vertical zonation;Plate suture zone;Deeply incised valley0引言著名工程地质学家，区域工程地质学理论体系的创始人刘国昌先生早在1965 年就指出“区域工程地质学是研究工程地质条件的区域分布及变化规律，并结合工程建筑方面及其他经济目的对这些工程地质条件进行初步评价、预测以至改造的科学。它是一门直接为社会主义经济建设的规划、设计服务的一门学科”(刘国昌，1965)。该定义为区域工程地质学的发展指明了方向，本文拟通过横断山区板块缝合带构造剥蚀重力型堆积特征的现场认知与理论分析来纪念著名工程地质学家刘国昌先生诞辰110 周年。图 1青藏高原板块缝合带分布特征(李旭拓，2018，略有修改)Fig 1Distribution features of plate suture zone in Qinghai-Tibet Plateau(Li，2018，Modified)ALTF 阿尔泰走滑断层;LMSF 龙门山逆冲断层;KKF 喀喇昆仑断裂;XSHF 鲜水河断裂;ALS 哀牢山缝合带;ANMQS 阿尼玛卿缝合带;BNS 班公怒江缝合带;GLS 甘孜理塘缝合带;IYS 雅鲁藏布缝合带;SLS 双湖澜沧江缝合带;SJS 南金沙江缝合带;WJS 西金沙江缝合带横断山区总体呈南北走向(SSE)发育于西南边陲，构成了阻断东西的天然屏障，其北部连接着平均海拔 4500 m 的世界屋脊 青藏高原，南端是平均海拔 1500 m 的云贵川高原，由于地域广袤且地形条件复杂，横断山脉南北均无明显界线，据李炳元(1987)横断山之北以青海的囊谦县为界，南以云南丽江为界，在近南北走向约 700 km 的范围内高差约3 km，总坡率达 4.29。这一带并行发育着系列高耸的山脉与深谷，在地形地貌上由喜马拉雅横断山高山深谷区和川西滇西藏东高山深谷区(向树元等，2013)组成，山顶海拔多在 4000 m 以上，山顶面起伏和缓分布着高度相对稳定的夷平面，亦称主夷平面(崔之久等，1996)，山顶多为雪山、冰川覆盖，谷底则是金沙江、澜沧江、怒江构成了三江并流的世界奇观，其地形起伏的高度达 1000 m 以上，为大起伏地形，不少地段超过 2500 m，为极大起伏地形。三江并流区是著名的地形急变带，地质构造十分复杂，如图 1 所示(李旭石，2018)，在横断山区及其邻近区内发育了多条区域性的板块缝合带，由东至西依次发育着古特提斯缝合带和中新特提斯缝合带，其中金沙江、澜沧江、怒江以及雅鲁藏布江分别对应着南金沙江缝合带、双湖澜沧江缝合带、班公怒江缝合带以及形成时代最新的雅鲁藏布缝合带，高山深谷地形地貌的形成显著受控于板块缝合带。在板块碰撞驱动作用下低纬度的青藏高原持续隆升形成地形高陡深切、高寒、高地应力、高地震烈度的地质环境脆弱区，横断山区内的高山深谷俨然成了构造剥蚀重力型堆积的天然博物馆。随着一带一路、南水北调、川藏铁路以及重大水电工程等的建设与高山深谷区的高陡斜坡以及重力型堆积体不期而遇，潜在地质危害迫使我们要研究横断山区域山体稳定性问题，认识重力型堆积体的成因及分布规律，这也正是刘国昌先生于 20 世纪 60 年代倡导区域工程地质学的主要内容之一。刘国昌(1965)就区域工程地质条件分布规律的论述中阐明了区域工程地质地带性以及区域工程地质区域性两方面的重要性，并且论述了两者的涵义及辩证关系。区域工程地质学中地带性主要指物理地质现象等具有地带性(纬度)分布规律，主要涉及与气候相关的气象水文、土壤、地形地貌以及植被等各要素;而与地层岩性、地质构造和新构造运动以及地下水相关的各要素往往具有区域性特征。两个方面不能割裂开来，两者的综合就是区域工程地质条件的整体。不断的工程实践过程中逐渐意识到区域工程地质地带性与区域性两者往往不同时覆盖相同的空间，而是一个区域可能与两个或以上地带0281Journal of Engineering Geology工程地质学报2022性的局部重合，反之亦然。我国幅员辽阔、地域宽广，这就构成了我国纷繁复杂的区域工程地质条件。本文以图 1 所示的 3 个河段进行板块缝合带构造剥蚀重力型堆积的发育特征，阐述横断山区域山体稳定性中构造剥蚀堆积的分布规律与刘国昌先生倡导的区域工程地质学之间的密切关系。1横断山区板块缝合带地质构造特征横断山区板块缝合带的形成与约 4540 Ma 中新世的印度板块与欧亚板块碰撞，特提斯洋关闭过程相关，在形成板块缝合带的同时也驱动了青藏高原的阶段性隆升，强烈隆升阶段则始于上新世末更新世初(施雅风，1998)，迄今仍在持续着强烈的隆升，为该区高地应力的赋存提供了条件，致使横断山区新构造活动十分活跃，地震活动频繁且强烈。横断山区发育的若干板块缝合带既具有区域性，也具有地带性特征(低纬度高海拔)，其区域工程地质条件十分复杂且脆弱。本节着重介绍 图 1所示 3 个研究河段的区域性特征，即位于喜马拉雅东构造结之雅鲁藏布缝合带鲁朗通麦河段，南金沙江缝合带巴塘奔子栏河段以及南金沙江东支断裂带奔子栏石鼓河段，意在说明不同板块缝合带以及同一板块构造缝合带不同位置的区域工程地质条件差异性。1.1雅鲁藏布缝合带鲁朗通麦河段鲁朗通麦河段是图 1 中林芝邻近的红色标记所示，长度约 63 km，由鲁朗河拉月曲帕隆藏布江连接构成，该河段正好位于喜马拉雅东构造结向北局部凸出弧顶的边缘带上。该缝合带是喜马拉雅地块呈弧形俯冲到拉萨地块之下，也是横断山区时代最新的缝合带，是当今地壳新构造最活跃的地体之一，鲁朗通麦河段一带缝合带的宽度最窄仅2 km，现今以左旋走滑方式活动，经通麦北西走向的嘉黎活动断裂呈右旋走滑活动。雅鲁藏布江大拐弯缝合带由典型蛇绿岩群的混杂岩构造岩片构成，主要有蛇绿岩片，变辉绿岩墙群岩片，变玄武岩岩片，火山弧岩片以及混杂带基质的绿片岩、石英片岩互层，碳酸盐岩岩块，超镁铁岩块，以及长英质片麻岩等岩性构成。与混杂岩带北侧接触的岩性主要是念青唐古拉岩群的中元古界(An Nqb)的黑云斜长片麻岩、花岗质混合岩夹大理岩，冈底斯喜马拉雅期鲁朗超单元白母单元(N1B)时期的黑云母二长花岗岩。1.2南金沙江缝合带巴塘奔子栏河段金沙江巴塘奔子栏河段自北向南奔流，长度约 190 km，大地构造单元上属于唐古拉兰坪思茅地槽褶皱系的金沙江褶皱带内，南金沙江缝合带总体延伸约 600 km 与金沙江重合度高，缝合带由宽达 5 km 以上的金沙江蛇绿岩群(DTJ)构成，主要由泥盆纪三叠纪的各类岩性碰撞变质构成，岩性复杂，以低温变质的绿片岩，蛇纹岩，斜长角闪岩、碳酸盐岩等岩性构成，与其他地层呈断层接触。该河段内发育的主要断裂是曾大同断裂(金沙江断裂带)是晚更新世活动的活断层，从巴塘至茂顶河口一带，其间在曾大同、美荣楼附近该断层沿金沙江河谷分布，上盘(西侧)雄松群片岩向东逆冲于下盘(东侧)金沙江蛇绿岩群之上。与南金沙江缝合带蛇绿岩群接触的地层岩性主要是中元古界雄松群(Pt2x)的深灰色条带状薄层含硅质结晶灰岩、大理岩等与灰绿色阳起绿泥千枚岩、阳起绿帘千枚岩及云母石英片岩夹绿片岩不等厚互层。中生界曲嗄寺组(T3q)的一套碳酸盐岩、碎屑岩、基性火山岩组合。1.3金沙江东支断裂带奔子栏石鼓河段该河段与上述河段相连，河段长约 150 km，在大地构造单元上则隶属于松潘甘孜地槽褶皱系的中甸义墩优地槽褶皱带，影响该河段的断裂主要是呈弧形展布总长度约 200 km 的金沙江东支断裂带，从奔子栏到下游其宗乡木高村一带至金江段内，金沙江东支断裂发育于金沙江左岸，其余河段主要发育于金沙江右岸。其中的拖顶开文断裂为逆冲右旋断裂，为发震断裂。金沙江东支断裂主要发育在寒武系绢云石英千枚岩与泥盆系绢云微晶片岩之间，有些发育于寒武系白云母片岩与志留系板岩、大理岩。该河段还发育有砂岩、火山岩、凝灰岩、灰岩、花岗岩以及花岗闪长岩等。2区域高陡斜坡结构特征雅鲁藏布缝合带鲁朗通麦河段，南金沙江缝合带巴塘石鼓河段都位于横断山区深切河谷的地形急变带内，为大起伏至极大起伏地形，强烈构造剥蚀的区域工程地质背景为高陡斜坡在重力场作用下128130(6)陈剑平:横断山板块缝合带构造剥蚀重力型堆积特征的卸荷变形破坏堆积的自然地质过程提供了独特的条件。但由于上述 3 个河段区域性与地带性存在差别，形成了各自河段的堆积特征，以下先叙述 3个河段的高陡斜坡结构特征。图 2发育于东久通麦一带的片理、片麻理现象Fig 2Schistosity and gneissosity phenomenon developed in the area of Dongjiu-Tongmai图 3发育于巴塘至奔子栏河段陡倾的层状地层Fig 3Steep dip stratum developed between the river section of Batang-Benzilan2.1鲁朗通麦河段斜坡结构特征该河段位于喜马拉雅东构造结弧形构造凸出端受碰撞挤压影响片理化显著，并且片理多以陡倾角为主，局部也有缓倾角的片麻理化的特征如图 2 所示，尤其在东久、通麦一带受嘉黎断裂为主的 NW 走向区域深大断裂与 NE 走向断裂交汇的影响，致使这一带处于构造应力转换与应力集中的特殊部位，导致了岩体破碎且结构十分复杂。图 2a 发育于通麦镇易贡藏布江右岸石英片岩中陡倾的片理化现象(镜向 315)，图 2b 是发育东久白木堆积体后缘一带的花岗片麻岩中缓倾的片麻理(镜向 310)。从图 2 可看到与片理、片麻理大角度相交的两组连续性较好的结构面。此外照片中陡立的露头面本身就是一组规模较大的结构面，以及少量随机结构面发育其中:这些结构面在空间构成了形态与体积各异的不利的结构型岩体。鲁朗通麦河段陡峻的斜坡结合上述的岩体结构，使这一带的斜坡结构因岩体的风化差异程度以及河道局部走向变化而组合出复杂的斜坡结构类型，以图 2a 为例，随斜坡走向与片理面产状的不同组合，主要形成层状顺向、逆向或斜交的陡倾斜坡结构。以图 2b 为例，随岸坡走向与片麻理面产状的不同组合，主要形成层状顺向、逆向的缓倾斜坡结构，加上岸坡卸荷结构面的参与，从而演绎出丰富多样的层状斜坡结构变形演化破坏模式。当岩体风化程度较低，片理、片麻理不起控制性作用时，往往形成块状斜坡结构。2.2巴塘奔子栏河段斜坡结构特征该河段在地质构造上受控于南金沙江缝合带，金沙江蛇绿岩群是沿该河段两岸出露最频繁的岩体，由于蛇绿岩群将泥盆系至三叠系不同岩性的地层绞织挤压构成了该河段以层状为主的复杂结构岩体，受构造影响岩层总体上呈近直立的南北走向展布，如图 3 所示，图 3a 是该河段上游近巴塘处的岗达村一带花岗闪长片麻岩岩层总体走向与金沙江流向呈小交角的陡倾岩层(镜向135)，图 3b 是该河段下游奔子栏附近绿片岩近直立的岩层(镜向 345)。这就构成了该河段近直立的岩层总体上与金沙江近平行产出的纵向岭谷特征，也就决定了该河段高陡斜坡的地质力学结构模型是弯曲拉裂倾倒变形破坏，以及顺层滑移变形破坏两种主要模式。2281Journal of Engineering Geology工程地质学报20222.3奔子栏石鼓河段斜坡结构特征该河段从地质构造上偏离了南金沙江缝合带的控制，受控于南金沙江东支断裂，虽然地层岩性以厚层碳酸盐岩出露较多而有别于巴塘奔子栏河段，但其地质构造样式与上游河段是相近的，只是受构造挤压的程度较低，因此该河段斜坡的地质力学结构模型与巴塘奔子栏河段是近似的。如图 4a 所示是该河段上游拖顶乡塘古洼卡一带金沙江右岸陡倾坡外的中薄层灰岩(镜向 75)，图 4b 是该河段偏下游的福库一带金沙江右岸近直立的千枚岩(镜向 125)。图 4发育于奔子栏至石鼓河段陡倾的层状地层Fig 4Steep dip stratum developed between the river section of Benzilan-Shigu3不同河段堆积体主要类型及特征刘国昌(1993)将区域稳定性工程地质研究的内容归结为 8 项，即地壳结构和组成、地壳动力条件、现代地应力场、现代地壳升降活动、现代断层活动、地震活动、火山活动以及区域山体稳定与地表沉降变形。在纪念刘国昌先生诞辰 110 周年之际，重温刘国昌先生的教诲，正确理解 8 项内容的内涵及其相互之间的关系至关重要。事实上 8 项研究内容既各具独立性，又存在内在关联。虽然本文仅探索8 项内容的最后一项，即区域山体稳定性，但前 7 项内容是区域山体稳定性评价的基础。本节探讨的堆积体主要类型及特征是果，而区域工程地质区域性(内因)与铅直地带性(外因)是因。前两节分别叙述了 3 个河段工程地质区域性特征和区域山体稳定性之高陡斜坡的岩体结构与斜坡结构特征，涵盖了区域稳定性工程地质的主要内容。本节主要叙述 3 个不同河段的堆积体主要类型及特征。3.1鲁朗通麦河段堆积体主要类型与特征该河段的最低点是培龙贡支沟与帕隆藏布江交汇处的海拔为 2005 m，河段位于喜马拉雅东构造结向北弧形凸出的弧顶，两岸重力型堆积广布，除了通麦镇的 3 级河流冲积阶地之外，崩、滑、流、冰碛以及冰湖等各类堆积均有分布。大规模崩滑有超大型的白木堆积体，德仑滑坡体，通麦对岸的通麦堆积体以及形成鲁朗盆地的角不弄滑坡堵江体等。此外，具有相当规模的高位的崩塌多处，还有 1967 年夏发育于帕隆山的崩塌夺走了 10 位解放军指战员生命。造成通麦天险的 102 滑坡群此前曾多次活跃，据王培高等(2001)在 1991 年夏形成体积达 510104m3的堵江体。据祝介旺等(2010)在 1991 1994 年间由 102 滑坡群引起断道天数达 493 d，19942000 年间每年断道也都在 50 d 以上。排龙天险的策源地是排龙乡培龙贡支沟，据杨逸畴(1997)1951 年培龙沟曾暴发过较小规模的冰川泥石流，1983 年夏曾有堆积扇方量约为 10 105m3泥石流堵江。1985 年夏再次发生泥石流，形成长 1.2 km、宽 400 500 m、厚 30 40 m 的泥石流堆积扇堵江体，造成严重的伤亡与经济损失。培龙贡支泥石流堵江残留现象如图 5 所示(镜向 125)，堵江体的上游是平静的堰塞湖，下游则是激流险滩的帕隆藏布江。距通麦西北 20 km 易贡藏布江左岸的扎木弄沟曾于 1900 年发生体积超 1108m3的堵江体，形成了易贡湖，2000 年再次发生体积约 2.8 3.0 108m3的高速远程堵江滑坡，据刘宁等(2000)当时虽未直接造成伤亡，但堵江体溃决造成下游财产损失，特别在印度境内的布拉马普特拉河沿岸 7 个邦造成了重大的人员伤亡与经济损失。3.2巴塘奔子栏河段堆积体主要类型与特征该河段与南金沙江缝合带蛇绿混杂岩群较好地重合，历史上是人迹罕至的荒僻之地，随着旭龙水电站、苏洼龙水电站以及滇中引水等工程的规划与建328130(6)陈剑平:横断山板块缝合带构造剥蚀重力型堆积特征图 5排龙泥石流堵江体溃决后残留与堰塞湖现象Fig 5The phenomenon of remnant of Pailong debris flow after the collapse of river blocking body and dammed lake设，本世纪初才逐渐有迁移人口聚居两岸。该河段江面海拔从巴塘岗达村的 2410 m 至奔子栏的 2000 m，在干流及一级支流两岸广泛分布着冰碛体、堵江体、崩、滑、流堆积体、面状坡积、倒石堆、冲洪积以及堵江堰塞湖粉黏粒堆积层。从巴塘岗达至下游王大龙约 20 km 的河段内分布着四处晚更新世以来的堵江残体，堵江残体的体积均1107m3，其中岗达、索多西和绒差绒 3 个堵江体的成因机制均为陡逆倾斜坡的倾倒变形破坏机制。规模最大的王大龙堵江体，总体积达 13.35108m3，堵江长度约 6 km，最厚的堵江高度达 393 m，残体分布面积 8.90 km2，分布高程从江边的 2300 m至后缘 3400 m。现场判断堆积体成因主要是在早期冰碛体的基础上，也有滑坡与泥石流的参与，四处堵江体的上游均发现堰塞湖的粉黏粒静水沉积物的连续分布，最大厚度达 60 m，据其顶底层的湖相沉积物 TL 测年，其年龄为距今 1.46.3 ka 之间。该河段茂顶河上下游约 20 km 范围内也发育四处堵江残体，1969 年在支斯山发生体积达6107m3的崩滑体，造成 14 h 的堵江断流。在支斯山下游约8 km 发育有洒茂顶高位堵江滑坡体，体积 7.5 107m3如图 6 左侧的堵江滑坡所示(镜向 145)。在洒茂顶下游约 2.5 km 的茂顶河口发现了体积约5.2106m3的泥石流堵江残留，上述 3 处堵江均未形成堰塞湖淤积。在茂顶河口下游约 10 km 处的青龙村发现体积达 2.1108m3的曲龙堵江体，在该堵江上游的右岸发现长度近 1 km，厚度约 110 m 的紫红色粉黏粒湖积物(陈剑平等，2016)。通过对湖相沉积层顶底取样的 TL 测年结果表明湖积物底部距今 150 ka，顶部距今约 80 ka(韩旭东，2018)。此外奔子栏的德钦第二小学两岸以及奔子栏上游的定曲河左岸也发现有堵江堰塞沉积层，根据湖积物的TL 测年均是晚更新世以来的事件。规模巨大且连续分布的崩滑流堆积以及冰碛堆积在茂顶河口以及奔子栏一带尤为突出，如图 6 所示是徐龙沟至茂顶河口约 4 km 的河段内崩塌、滑坡连续分布的现象，图中部是规模较小的崩塌、滑坡以及泥石流综合贡献形成的堆积体，右侧高达 470 m的是堆绒通滑坡其体积约为 6.3107m3，在堆绒通滑坡的对岸还分布着茂顶河滑坡等数个巨型堆积体。3.3奔子栏石鼓河段堆积体主要类型与特征该河段偏离了南金沙江缝合带，主要受南金沙江东支断裂的控制，江面高程从奔子栏的 2000 m 至石鼓镇的 1800 m，由于海拔相对较低，自拖顶乡下游沿江村镇密布，人口密度较大。除拖顶乡上游东岸局部可见雪山以及石鼓镇下游有玉龙雪山与哈巴雪山外未见其他雪山。该河段分布着代表性的巨型堆积体主要是堆拉、美顶、左力、丁追、孔只贡、吉仁河、霞珠村、拉卡尼等近 20 个堆积体，少见倒石堆，沿江分布多达 20个早期泥石流堆积，且偏下游泥石流堆积扇密度增大。此外，规模最大的堆积体是发育于石鼓镇下游玉龙 雪 山 附 近 的 三 股 水 堆 积 体，沿 江 长 度 约4.5 km，最宽处约 1.1 km，平均堆积厚度约 100 m，正好位于金沙江长江第一湾南流故道的北端与现今金沙江的连接处，后缘斜坡高达 1100 m，在 2440 m的平台上发育着古老的冰蚀湖拉市海(杨波等，2022)，超大型的三股水堆积体成因复杂，但其基本地质力学模型是弯曲拉裂倾倒变形破坏模式，受更新世冰川作用形成冰碛体的综合影响所致。该灾变事件可能与金沙江第一湾的突然改道东流有密切的关系。整个河段内河谷两岸多分布有河流冲积相4281Journal of Engineering Geology工程地质学报2022图 6茂顶河口河段堆积体连续分布区Fig 6Continuous distribution area of accumulation bodies in the reach of Maoding Estuary堆积，仅在长江第一湾附近见有连续性较好厚度约3 m 左右的细颗粒湖相沉积，是堵江还是廻水湾沉积尚难甄别。图 7喜马拉雅与横断山脉对西南暖湿气流的屏障作用Fig 7The barrier effect on southwest warm and wet air flow of Himalaya and Hengduan Mountains4不同河段区域山体稳定性主要特征导致不同河段堆积体差异的原因既有工程地质区域性的原因，也有区域工程地质地带性的原因。一般情况下区域工程地质地带性主要与纬度相关，但在低纬度高海拔的高山深谷区，区域工程地质地带性则主要表现为铅直分带性。如图 7 所示受喜马拉雅与横断山脉的影响来自印度洋的西南暖湿气流难以逾越高大的群山，但雅鲁藏布大拐弯一带 NE走向深切的河谷，犹如青藏高原被撕开的一道深深的裂口，暖湿气流顺此裂口直抵通麦一带形成相对集中的降雨，在海拔 4500 m 以上宜形成雪山，倒翁农巴、通都农巴、曲玛日以及世界上地形高差最大的南迦巴瓦峰等都是海拔 4000 m 以上的雪山冰川。致使青藏高原东南缘成为海洋型冰川的分布区(赵银等，2022)。由于高耸山峰的焚风效应，使得横断山区内即便是高程大于 4000 m 的高山地带也未必形成雪峰。同时由于焚风效应的作用在横断山脉三江并流一带的深谷内降水则是随着高程的降低而减少，这就使得横断山脉内深切的河谷的部分河段出现了干热谷效应，导致了区域工程地质地带性的铅直差异性显著。巴塘奔子栏河段位于横断山脉腹地，受焚风效应的影响，该河段属于干热河谷段，随着海拔降低降雨 量 显 著 减 少，谷 底 的 年 降 雨 量 不 足 300mma1，且四季干旱炽热，生长荆棘类低矮灌木零星分布，海拔 3000 m 以上降雨量可达 600 mma1以上，高大乔木成林，海拔 4500 m 以上形成雪山冰峰，如图 8 所示是巴塘县下游的苏洼龙乡立体气候的横断面示意图，气温则随着海拔增高逐渐降低，形成了一沟之内日历四季的立体气候。奔子栏石鼓河段，从上游到下游河面宽度从4060 m 逐渐变宽达 80 m 以上，山顶高程也逐渐降低到 4000 m 以下，加之石鼓一带受到印度洋西南季风与西太平洋东南季风的影响向上游降雨逐渐减弱528130(6)陈剑平:横断山板块缝合带构造剥蚀重力型堆积特征图 8焚风效应形成干热河谷立体气候分带规律Fig 8Foehn effect formed the three-dimensional climate zoning law of the dry hot valley(周长艳等，2010)，至拖顶乡上游至巴塘河段干热河谷效应渐次增强。图9 是 3 个河段的区域工程地质铅直地带性的缩影，图 9a 是鲁朗通麦河段的特点，年降雨量1500 mma1，植被茂盛，山顶为雪山(镜向 165);图 9b 是巴塘奔子栏河段干热河谷的立体气候现象(镜向 140)，降雨量随高程递增，谷底干旱，向上从森林过度到峰顶的雪山;图 9c 是奔子栏石鼓河段的现象，年降雨量与植被均介与上述两个河段之间(镜向 280)。以气象水文为主的铅直地带性因素对区域性山体稳定性的影响虽是外动力的，但其对斜坡的改造作用是显著的。表 1 列出了 3 个河段区域山体稳定性的基本特征，可以看出区域山体稳定性同时受控于工程地质的区域性与地带性两个因素。图 93 个河段的区域工程地质地带性特征Fig 9egional engineering geological zonal features of three river reaches需要说明的是，3 个河段内堆积体分布的特征绝大部分是晚更新世以来构造剥蚀与堆积自然历史地质过程的某个节点，现今的地质灾害则是正在发生的以及早期堆积体复活或综合因素的作用下局部失稳给人类生存造成的影响。从表 1 可以看出地质灾害突出的主要是鲁朗通麦河段内新生的崩塌，公路等人工因素导致堆积体复活以及与气候变化相关的冰湖泥石流等，为了避免地灾，318 国道的一些险要路段已经改用隧道的方式避害;奔子栏石鼓河段则主要是人类活动诱发古堆积体的局部活动，导致极少数的滑坡移民迁址;巴塘奔子栏河段目前人类活动影响很小，加之谷底干热导致堆积残体保留良好，但若气候变化导致干热河谷降雨增加则巴塘奔子栏河段的地质灾害敏感性将可能突显。5地壳隆升、冰川活动对区域剥蚀与堆积的控制前述 3 个河段的区域堆积特征主要是发育于河6281Journal of Engineering Geology工程地质学报2022表 13 个河段区域山体稳定性主要特征对比Table 1Comparison of main characteristics of mountain stability in three river reaches鲁朗通麦河段巴塘奔子栏河段奔子栏石鼓河段区域性缝合带雅鲁藏布缝合带南金沙江缝合带南金沙江东支断裂带特殊构造喜马拉雅东构造结弧形端蛇绿岩混杂岩群碰撞地块喜马拉雅地块-拉萨地块东羌塘昌都地块甘孜义敦地块新构造活动晚更新世以来中早更新世，局部晚更新世地震藏中地震带，强地震活动鲜水河滇东地震带，强地震活动地壳隆升速率67 mm a15 mm a15 mm a1特征岩性板片岩、片麻岩绿片岩、板片岩千枚岩、板片岩，碳酸岩地应力场构造形迹交汇高地应力集中高地应力区高地应力区岩体结构块状、板片状中薄层板片状中厚层板片状斜坡结构顺、逆、块状结构边坡近直立纵向岭谷近直立纵向岭谷地形高陡，超大起伏高陡，超大起伏高陡、大起伏地貌构造侵蚀高山地貌构造侵蚀中高山地貌地带性河道狭窄(峡谷型)、险滩密布狭窄(峡谷型)、险滩密布向下游河道渐宽气候西藏江南干热河谷(立体气候)暖湿山谷降雨随高程减少(1500 mm a1)随高程增加(3001000 mm a1)变化不明显(800 mm a1)植被植被茂密植被种类随海拔变化植被良好地下水裂隙水、孔隙水裂隙水、孔隙水裂隙水、孔隙水、岩溶水堆积体成因类型冰碛、崩、滑、流，冲洪积冰碛、崩、滑、流，冲洪积崩、滑、流，冲洪积特征堆积冰碛、堵江、冰湖、泥石流堵江、局部冰碛、堆积体偶见冰碛、泥石流发育地质灾害崩塌、滑坡、泥石流崩塌、少量滑坡滑坡人类活动较稠密稀疏较稠密表 2代表性坝址河床覆盖层厚度统计表Table 2Statistical table of bed covering thickness of representative dam site河流坝址覆盖层厚/m河流坝址覆盖层厚/m河流坝址覆盖层厚/m河流坝址覆盖层厚/m金沙江苏洼龙912金沙江两家人628金沙江乌东德8007长江三峡35澜沧江古水268澜沧江糥扎渡213怒江松塔877怒江福贡40怒江赛格44拉萨河旁多400尼洋河多布360格尔木河三岔河302黄河李家峡348黄河小浪底80黄河王家滩110松花江哈达山25嫩江尼尔基40新安江新安江10闽江水口29程江(粤)梅西30尼罗河Aswan225(埃)印度河Tarbela230(巴)SaskatchewanBig horn63(加)Elqui iverPuclaro113(智)床以上的各类堆积，根据国内大量的水利水电工程对河床工程地质的勘探均发现了河床深厚覆盖层，国外的相关报道也不例外，表 2 仅列举几个代表性坝址河床深厚覆盖层的数据。蔡耀军等(2013)统计了西南地区 140 个坝址覆盖层的厚度，并指出河床覆盖层除了冲洪积层、堰塞湖积之外，也存在粗大颗粒的近源堆积，其成因类型多样，新构造升降、第四纪冰川与现代冰川等。许强等(2010)根据大渡河流域河谷深厚覆盖层指出河谷深切和深厚覆盖具有流域性、区域性特点，指出全球气候变化和海平面升降引起河谷深切和深厚覆盖。笔者根据搜集到国内 250 余个，国外 30 余坝址河床深厚覆盖层数据，表明我国西南、西北，东北、东南都存在河床深厚覆盖层，国外北非、北美、南美，欧洲也不例外。据此可初步认为河床深厚覆盖层不仅具有流域性和区域性，并且具全球性特征，当然还希望有更多的河床覆盖层数据支持。解释全球性河床深厚覆盖层的现象，需考虑全球性的动力因素，因此首先想到的是由内动力驱动的板块构造运动，但板块之间作用的强度与方式差异显著，其结果主要表现出区域性而非全球性。全728130(6)陈剑平:横断山板块缝合带构造剥蚀重力型堆积特征球气候变化导致海平面升降虽然是外动力驱动为主的，但具备了全球性特征。据施雅风(1998)近2.5 Ma 以来青藏高原的海拔已达 2000 m，即形成了低纬度高海拔的高原环境，从而导致了亚洲季风格局的稳定出现，此后在青藏高原持续隆升到 4500 m的平均高度，这导致了青藏高原及其周边至少出现了 4 次冰期，末次冰期结束于约 11 ka 之前。中国的冰川地貌学家对青藏高原的研究积累了系统的测年资料，并建立了新的可与深海同位素曲线以及欧洲和北美冰期系列对应的中国第四纪冰期系列(崔之久等，2011)，从而证实冰期具有全球性特征。海平面降低与冰期是相对应的，据冯应俊(1983)的研究表明距今 16 ka 年前我国东海的海平面比现今低 160 m，直至距今 7 ka 前才恢复到现今的水平。晚更新世时日本海比现今低 140 m(徐家声等，1993)，加拿大库克海比现今海平面至少低95 m(董贻平，1989)，印度洋比现今低125 m(Wagleet al，1997)。因此，晚更新世期间海平面下降具有全球性特征。海平面是区域性的最强侵蚀基准面，侵蚀基准面大幅度降低为河流的深切提供了必要条件，同时冰川是塑造山川地形最重要外动力地质作用，Mol-nar et al(1990)指出冰川侵蚀加剧将会释放出大量碎屑物质。现今青藏高原海拔 4500 m 以上的冰川地貌，散布于山间广泛分布的块石堆积，深厚的冰斗、冰湖以及流石滩等，既有现代间冰期冰川作用的结果，也有历史冰期冰川作用的结果。并且冰期内冰川作用的范围更大，冰川侵蚀的能力更强，是地形地貌的重要塑造期。冰期期间侵蚀基准面大幅度降低必然加速了河谷深切速率，同时冰川区的冰川侵蚀加速了斜坡形态的改造，也必然加速斜坡的卸荷松动，岩体弱化，已经在西南高山深谷区发现卸荷裂隙可 以 出 现 在 大 于 200 m 的 深 部(徐 佩 华 等，2004)，这为深厚变形体的孕育与形成提供了重要的区域工程地质条件。因此，冰期是浅表层重力地质剥蚀与堆积过程的活跃期，冰期期间携带粗大颗粒的流体具有更强剥蚀能力，即冰期以剥蚀、深切为主。间冰期海平面上升，据冯应俊(1983)的研究表明直至距今 7 ka 前海平面才恢复到现今的水平。也就是说相对于数万年的冰期而言近 7 ka 以来河谷对地球改造的营力从以剥蚀、深切为主转变为以弱剥蚀或堆积为主。这便是现今河流深厚覆盖层形成的原因。另一方面地壳区域隆升也是导致河谷深切的重要因素，即海平面大幅度下降与青藏高原快速隆升都可能加速河谷深切的速率，但就全球性而言应当主要考虑冰期海平面大幅下降这一因素。地壳的隆升是区域性的而非全球性的，因此地壳隆升会影响区域性河谷下切的速率，据肖序常等(1998)晚上新世以来，青藏高原开始进行了快速至极快速隆升;特别是更新世以来，青藏高原隆升速率更快;近 10 ka的全新世以来，青藏高原局部隆升速率10 mma1。对于晚更新世冰期期间，青藏高原及其邻近周边地区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双重效应，这导致了青藏高原及其周边河流深切的速率高于其他地区。注意到青藏高原周边新构造活跃地区覆盖层厚度普遍大于丘陵平原区，如藏、川、云、贵等覆盖层厚可达 100 m乃至 400 m，丘陵区如两广、闽、浙、赣、鄂、豫、晥、湘、苏、鲁等地区的覆盖层厚度主要是 20 m，很少厚达 50 m 的事实，这说明了青藏高原及其边缘地区在冰期期间河谷深切的作用不仅受到全球性海平面下降的影响，同时还受到了青藏高原快速隆升影响，即双重效应的结果。此外，离冰川较近松散物源丰富，也是上游河段河床覆盖层较厚的另一原因。另一方面，在一条河流相近的区域不同位置的覆盖层厚度存在差异性，这与地壳局部差异性升降有关，刘经南等(2002)用 GPS 对全国地壳升降的研究证实了地壳内部存在差异升降的事实。而有些河流局部覆盖层出现超厚