金沙江“11·3”白格堰塞湖溃决洪水事件在奔子栏—石鼓段的地貌作用和沉积特征

古堰塞湖溃决洪水事件的重建是当前地学研究的热点问题之一,寻找足够的可参考的现代溃决洪水事件案例是顺利开展这项工作的基础。2018年11月13日发生在金沙江干流的白格堰塞湖超万年一遇的溃决洪水事件(学术界称之为"11·3"白格堰塞湖溃决洪水事件)就是一个难得的样本。这次溃决事件发生在枯水期,洪峰完全由溃决洪水产生,没有叠加其他来源,对评估流域地貌和沉积体系对堰塞溃决事件的响应有很好的参考价值。本文以溃决洪水事件受灾最为严重的奔子栏—石鼓段为研究区,通过详细的野外调查和初步的水力学估算发现"11·3"白格堰塞湖溃决洪水事件在奔子栏—石鼓段的地貌作用主要表现为洪水淹没区的岸坡塌岸和沉积物堆积,未发现明显的基岩侵蚀。沉积物主要由分选良好的具水平纹层的砂组成。受金沙江较低的河床比降影响,洪水产生的基底剪切应力较弱在27～142 N/m~2,不能悬浮和搬运直径5 cm以上的砾石,也不能产生明显的磨蚀和冲(撞)击作用。在发生塌岸的部分段落,洪水沉积物中有砾石坠入,甚至会出现类似浊流沉积的层序。这些现象的发现对深入理解堰塞湖溃决洪水的复杂地貌过程和沉积特征有重要参考意义。     

基于HEC-RAS及GIS的川西叠溪古滑坡堰塞湖溃决洪水重建

青藏高原东南缘岷江上游地区地质环境条件十分复杂,滑坡堵江灾害及堰塞湖溃决事件频发,重建其灾害演化过程对于地区性防灾减灾和风险控制具有重要指导意义。以川西岷江上游叠溪古滑坡堰塞湖为研究对象,首先利用高精度DEM和ArcGIS软件重建了叠溪古堰塞湖的原始规模,其原始最大湖水面积为1.1×10⁷ m²,相应的湖容量为2.9×10⁹ m³;然后采用经验公式法和HEC-RAS一维水力学模型重建叠溪古堰塞湖溃决洪水的水力学特征。计算结果表明,HEC-RAS模拟的最大溃决洪水洪峰流量为73 060 m³/s,与经验公式法计算结果(74 500~76 800 m³/s,平均值76 000 m³/s)非常接近,误差小于5%。对应的最大洪水深度和流速分别为70.1 m和16.78 m/s,模拟河段的洪水淹没范围约为6.08 km²。综合误差分析推测的溃决洪峰流量误差范围为69 000~81 000 m³/s。叠溪古滑坡堰塞湖溃决洪水在世界范围内是十分罕见的,其最直接的影响是在下游数公里范围的河谷内形成大量带状或台阶状的溃坝堆积体和巨砾石堆积“阶地”,且这种影响仍延续至今,这与前人关于高能洪水水文特征和沉积特征的研究认识高度一致,证明本研究成果是非常可靠的。此外,本研究还表明,HEC-RAS一维水力模型可用于高山峡谷地区古滑坡堰塞湖溃决洪水重建研究,可为青藏高原东南缘岷江上游古环境重建和地貌演化提供参考。     

金沙江上游特米古滑坡堰塞湖成因与演化

金沙江上游巴塘—中咱河段位于青藏高原东南缘,该河段两岸岸坡发育众多的大型古滑坡,且部分古滑坡曾堵塞金沙江形成了堰塞湖,特米大型古滑坡堰塞湖是其中之一。关于特米古滑坡堰塞湖的形成与演化过程目前尚未见有过详细的报道。本文在野外调查的基础上,结合遥感影像解译和年代学测试,对特米古滑坡堰塞湖的地貌和沉积特征进行了详细研究,并对其形成与演化过程进行了分析。研究结果表明,特米古滑坡堰塞湖很可能是由该地区的古地震活动触发大型滑坡并堵塞金沙江形成的,最大湖面面积约为1.42×10⁷ m²,库容蓄水量约为1.46×10⁹ m³。该古堰塞湖的形成时间约为1.8 ka BP,其溃决消亡的时间约为1.4 ka BP,溃决洪峰流量约为55 858 m³/s,该滑坡堰塞湖持续稳定了约400年的时间。     

南海北部古河流演变对欧亚大陆东南缘早新生代古地理再造的启示

欧亚大陆东南缘早新生代古地理演变包含了华南沿海中生代山脉的逐步消减与南海的逐步扩张形成等重大事件。南海北部始新统—下中新统“源-汇”路径研究发现,南海沉积物物源在该时期发生了巨大改变。在始新世和早渐新世,源自南海西部古隆起的“昆—莺—琼”河流系统向南海东部地区输送了大量沉积物,包括珠二坳陷在内的南海北部南侧大部分地区受南海西部物源的控制,仅在珠一坳陷接受来自华南大陆珠江的沉积物;晚渐新世,南海西部物源逐步被北部珠江物源取代;到早中新世,珠江来源沉积物全面越过番禺低凸起进入珠二坳陷,大量来自华南内陆的沉积物被珠江运输至南海盆地,“昆—莺—琼”古河流进一步萎缩,仅在南海西部琼东南盆地分布,并且由西向东沉积物源区昆嵩地块逐渐被海南岛取代。南海西部自晚中新世以来发育的中央峡谷正是该古河流的残余。南海新生代早期“昆—莺—琼”河流系统的发现及珠江演变过程的构建,对于深刻认识该地区新生代早期古地理特征、整个欧亚大陆东南缘的古地貌重建以及盆地的油气勘探均具有重要意义。     

高能洪水沉积研究综述

第四纪巨型堰塞湖溃决产生的高能洪水是地球及其他星球上已知规模最大的陆地淡水事件。越来越多的研究证明高能洪水事件具有普遍性,广泛发育于欧亚大陆、北美洲和南美洲等地区。研究者发现不同地区高能洪水事件的沉积特征具有一定的共性,但其典型沉积序列却依然缺失。本文首先回顾了全球已报道高能洪水案例并介绍了高能洪水的定义,总结了高能洪水沉积的特征与地层层序,归纳了其典型沉积序列及其标志性特性。同时,沉积证据是高能洪水的唯一记录,本文通过沉积层序的解读以期重建单次或多次高能洪水的流量过程、水动力条件和物质输送方式。典型高能洪水沉积物多呈块状构造,席状展布,缺乏黏土和粉砂粒级,发育层合并现象、“漂浮”碎屑、内碎屑、脱水构造和同生变形构造。高能洪水典型沉积序列由下往上包括底部粗粒平行、大型斜坡沉积、水平纹层、波纹和沙垄交错层理、粉砂层和顶部泥石流沉积。该沉积序列由高浓度悬浮质的快速沉积主导,可对应于单次的水流增强与减弱;从洪水过程曲线的时间尺度理解,其代表了洪水的涨水和消落过程,其间伴随着水流的周期性强烈脉动。最后,简单介绍了我国已发现的高能洪水事件,展望了我国的高能洪水研究。     

金沙江上游雪隆囊古滑坡堰塞湖溃坝堆积体的发现及其环境与灾害意义

西藏芒康县金沙江上游雪隆囊河谷史前时期(全新世晚期)发生了一次明显的堰塞事件,形成了一个湖水体积约3.1×108 m3的大型堰塞湖。该堰塞湖形成后期发生溃决并引发异常大洪水,这一溃决事件发生在大约1 117 A.D.。地震诱发山体滑坡可能是金沙江发生堰塞的直接原因。在雪隆囊古堰塞坝体的下游一侧到其下游3.5 km的范围内,发现大量由砾石、砂和少量黏土组成的混杂堆积体,判定其为滑坡堰塞湖的溃坝堆积,是滑坡坝体及上游河床物质在坝体溃决后快速堆积形成。整套溃坝堆积体具有支撑-叠置构造、叠瓦构造和杂基构造等沉积特征,还具有一种特殊的沉积构造:即在垂向剖面上发育粗砾石层与细砂砾层的韵律互层,但剖面中缺少砾或砂的透镜体。这种沉积构造("互层构造")是溃坝堆积相区别于冲-洪积相、泥石流相等的一种重要判别标志。采用水力学模型反演确定雪隆囊古滑坡堰塞湖溃决洪水的平均流速为7.48 m/s,最大洪峰流量为10 786 m3/s。雪隆囊溃坝堆积体沉积特征及其环境的研究,不但有助于揭示古洪水事件发生的过程和机制,同时对于认识金沙江上游地区的环境演变也具有重要意义。     

长江中下游地区新华夏构造体系的“米字型”结构特征

构造体系由强变形构造带和弱变形地域共同构成,这些构造带和变形带可以用结构面的形式表达。构造体系结构面的分布分析,更加适用于变形规律研究,便于追索构造应力场及其演化。以长江中下游地质结构与导矿-控矿要素研究为基础,总结了新华夏构造体系结构面的“米字型”分布特征。新华夏系“米字型”构造,由NNE 25°方向挤压断裂和褶皱带、NNW 345°方向(大义山式)张扭断裂、NEE 75°方向(泰山式)压扭构造和NWW 300°方向(长江式)的横张构造组成。其演化分先后三个阶段;NNW 345°方向—NEE 75°方向的共轭剪切构造阶段、NNE 25°方向挤压构造阶段和NWW 300°方向的张性剪切构造阶段。新华夏构造体系的“米字型”构造样式的识别,为研究构造体系的应力-应变成因、探讨构造体系的形成演化以及浅部构造和深部构造相关性研究提供了重要的地质构造基础。在其它类型的构造体系中,结构面也具有“米字型”分布特征。     

“黔中隆起”和贵州晚古生代古地理演化及其对铝土矿的控矿作用*

早古生代的区域隆升形成的古地貌和晚古生代海平面变化明显控制了贵州晚古生代古地理与古地貌的演化,“黔中隆起”表现尤为明显。然而对“黔中隆起”的形成时间及演化存在较大争议,限制了对贵州铝土矿的沉积古地理与古地理演化史的认识。通过野外踏勘、资料收集和整理,建立了贵州晚寒武世至二叠纪数个重要地质历史时期的古地理图,对“黔中”隆起的形成时间、演化等进行了再认识,揭示其与贵州铝土矿成矿的耦合关系。寒武纪至早志留世早—中期,“黔中隆起”北缘缺失与之相关的古陆边缘相沉积,黔中地区大规模的隆起时间应以下志留统韩家店组潮坪相沉积的出现作为开始。在“黔中隆起”的显著影响下,黔中和遵义地区经历长期而强烈的风化剥蚀,于早石炭世分别形成喀斯特洼地和漏斗、峡谷地貌,为九架炉组含铝岩系的形成提供了物质条件和成矿场所,并在晚古生代冰盖消长带来的海平面和气候变化的影响下,通过强烈的淋滤作用形成铝土矿。黔北务正道地区经历了长期的风化剥蚀后,在海平面高频变化下形成有利于下二叠统大竹园组铝土矿形成的滨岸湿地环境和洼地地貌。贵州早二叠世的铝土矿与晚古生代冰期具有更明显的耦合关系。     

成都平原马街遗址古洪水事件遗存考古发现与研究

2014年5月,对四川成都郫县马街遗址古洪水事件做了调查,该遗址经度为103°55'39″E,纬度为30°53'37.1″N,遗址海拔为黄海高程499.758 m,遗址的2014CPMT1-T2探方中有古代生长在地下的树根1处、冲刷带来的独木舟1处、古树干9处。经光学方法鉴定,其中的古树根和古树木主要是秋枫树(Bischafia javanica)。这些木质沉积物平面倾向大都沿NW-NE-SW平面沉积,反映出这些沉积物被水流冲来的方向主要是郫县西北都江堰地区。测得T1-T2探方树干2、3、5和木椽9这4个AMS¹⁴C年代数据年龄为(2 420±70)~(2 566±78)a BP,由于都江堰是战国时期太守李冰于公元前256年率众修建,从马街遗址T1-T2探方出土的古洪水木质沉积物年代分析看,其应是公元前405年—公元前551年都江堰工程尚未开始前的周代(公元前1122年—公元前256年)由古岷江洪水从北向南冲刷到此沉积所致。整个剖面锆石形态鉴定分析结果表明,随着深度的不同,其形态组成有所差异,尤其在约2.6~2.4 ka BP时段的锆石微形态组合中,浑圆柱状比例较大,而四方双锥所占比例略小,表明这段时期可能经历了洪水事件,其大量浑圆状锆石是经过长距离搬运到此的沉积物证据。     

江汉—洞庭地区与黄广—九江地区更新统划分与对比

为进一步厘清长江中游江汉—洞庭地区与黄广—九江地区更新统划分与对比,在区域地质调查基础上,识别出区内早更新世砾石层与上覆网纹红土之间的不整合关系,辅以年代学研究,开展了长江中游江汉—洞庭地区与黄广—九江地区第四系研究,建立了区域地层划分与对比格架。研究表明: 白沙井砾石层、阳逻砾石层、宜昌砾石层、九江砾石层等是区内短程河流的冲洪积相沉积,时代为早更新世晚期(Qp₁),而上覆网纹红土则形成于中更新世(Qp₂),二者之间为不整合接触,并以此为基础构建了区内第四纪更新世地层格架; 白沙井砾石层、阳逻砾石层、宜昌砾石层、九江砾石层与上覆网纹红土所代表的水动力条件和沉积环境的重大调整是长江三峡续接贯通的环境响应,暗示了长江上游“川峡二江”续接贯通的时限为早—中更新世之交。     

西藏昌都白格滑坡斜坡地质结构特征及成因机制

在西藏昌都市江达县波罗乡发生的两次高位大型滑坡,形成堰塞体阻断金沙江,其溃决洪水对下游造成了巨大损失.本文基于野外地质调查与工程验证、遥感影像、倾斜摄影测量、岩体微观特征,结合区域地质资料进行分析研究.结果表明:(1)白格滑坡发育于金沙江构造混杂岩带,坡体属于河谷型构造破碎松散体;(2)坡体物质主要由弱变形构造透镜体岩块和强变形错动带(糜棱岩带、碎裂岩带、断层泥)组成,镜下岩石结构破坏严重,岩石强度显著降低;(3)断层破碎带控制滑坡体两侧及后缘边界,为滑坡提供了侧向及后缘的切割面;(4)不连续错动带为白格滑坡的滑动层,在重力卸荷作用下发生贯通,导致坡体发生多期次崩滑;(5)综合坡体失稳启动分析,白格滑坡为"推移式+牵引式"混合型滑坡;(6)白格滑坡是在内动力和外动力耦合作用相互交替下促进形成,加之金沙江对坡脚掏蚀,松散体在重力卸荷作用下剪切破坏致使滑坡发生.白格滑坡事件可为研究金沙江构造混杂岩带中大型滑坡形成机制提供依据,同时也为该区域防灾减灾研究提供理论指导.      

堰塞湖溃坝堆积物的粒度特征及其沉积环境——以雪隆囊古堰塞湖为例

金沙江上游新构造运动活跃,崩塌、滑坡、堰塞湖等地质灾害广泛发育,是古、今堰塞湖多发的地区.以金沙江上游雪隆囊大型古滑坡堰塞湖溃坝堆积物为例,对溃坝堆积物的粒度特征及其与沉积环境的关系进行了研究.并对雪隆囊滑坡堰塞湖溃坝堆积物的粒度进行了测试.结果表明：1）从溃坝堆积体的上段→中段→下段,粒度频率曲线分别为单峰、多峰、双峰,粒径有明显的细化趋势（粗→细）;2）溃坝堆积物的分选系数从上段→中段→下段依次减小,表明分选性逐渐变好;3）溃坝堆积物的粒度累积曲线上游段为两段式,中、下游段为三段式,水动力条件从上段→中段→下段依次减弱.以上这些特点综合反映了该研究区内水动力条件由溃坝堆积体上游到下游在逐渐减弱.     

Geomorphic,sedimentary and hydraulic reconstruction of a glacial lake outburst flood in northern Alberta,Canada

Glacial lake outburst floods occurred frequently during the last deglaciation of the Laurentide Ice Sheet. Within the Interior Plains, these floods carved large spillway systems; however, due to a lack of abundant sediment, deposits within prairie spillways are rarely preserved. Here, we present geomorphic and sedimentary evidence and hydraulic modelling of the eastern Beaver River Spillway, formed by the catastrophic drainage of the ice‐dammed glacial Lake Algar, in north central Alberta. During this flood, coarse‐grained sediment eroded from local till formed large pendant bars. Within the first ~50 km of the spillway (Reach 1), pendant bars contain downstream orientated foresets overlain by horizontally bedded coarser gravels. The remaining pendant bars (Reach 2), present downflow of a moraine barrier, differ, comprising massive, matrix‐supported, inversely graded gravels capped by a boulder layer. We use a HEC‐GeoRAS/HEC‐RAS system in conjunction with palaeostage indicators to estimate the steady‐state water surface elevation. Modelling results show that peak discharge within Reach 1 of the eastern Beaver River Spillway was approximately 14 000–21 000 m³ s^?1. For Reach 2, 30 km downstream, the peak discharge was estimated at 23 000–40 000 m³ s^?1 (n_bulked 18 000–26 000 m³ s^?1). The downstream discharge increase, consistent with the sedimentary change in pendant bar deposits, is attributed to sediment bulking of the flood flow. This provides the opportunity to observe a range of flow conditions, and associated sedimentology, from a single flood event. The reconstructed flow conditions, coupled with lake volume estimates from the ponding above the moraine barrier suggest a minimum flow duration of 3–5 days.     

金沙江上游特米古滑坡堰塞湖形成与溃决时间讨论

开展古滑坡堰塞湖形成演化过程研究,可以揭示古灾害地质环境效应,重建区域构造历史活动序列和古气候演变特征。特米古滑坡发育于金沙江上游巴塘段,滑坡堆积地貌和堰塞湖相沉积物保存较好,是研究区内古地质环境的良好载体。在遥感解译、无人机测绘、现场调查和地质测年的基础上,结合前人研究成果,分析探讨了特米古滑坡发育特征、堰塞湖形成时间与溃决演化过程。结果表明,特米古滑坡是特大型岩质历史堵江滑坡,滑坡堰塞湖实际形成时间应该远早于2.15 ka BP,历史上曾发生过多次溃决,完全溃决时间大约为1.08 ka BP,堰塞湖稳定保存时间大于1.07 ka。金沙江巴塘段大型堵江滑坡群并非由单次地质事件形成,而是由金沙江断裂带多次强烈地震诱发。     

金沙江上游特米古滑坡堰塞湖形成与溃决时间讨论

开展古滑坡堰塞湖形成演化过程研究,可以揭示古灾害地质环境效应,重建区域构造历史活动序列和古气候演变特征.特米古滑坡发育于金沙江上游巴塘段,滑坡堆积地貌和堰塞湖相沉积物保存较好,是研究区内古地质环境的良好载体.在遥感解译、无人机测绘、现场调查和地质测年的基础上,结合前人研究成果,分析探讨了特米古滑坡发育特征、堰塞湖形成时...     

金沙江白格滑坡运动过程特征数值模拟与危险性预测研究

2018年10月、11月于金沙江川藏交界处江达县波罗乡白格村先后发生两次体积约2400×104 m3和850×104 m3的滑坡,两次滑坡平均运动距离1400 m,堵塞金沙江形成堰塞湖。首次形成的堵江滑坡坝天然溃决,未造成人员伤亡;然而第2次滑坡堵塞第1次滑坡自然溃口,导致堰塞湖库容迅速增加到3.85×108 m3。政府部门立即开展抢险工作,通过人工修建溢洪道的方法成功泄洪,极大程度上降低洪水风险。本文利用PFC3D颗粒流软件模拟两次滑坡的发生、运动、堆积过程,并在反演结果的基础上对白格滑坡滑源区残留潜在不稳定部分未来失稳的运动路径和堆积范围进行预测,对其危险性进行科学评价。结果表明:（1）滑坡在重力作用下失稳,除了受初始势能的影响外,微地貌也是决定滑坡运动路径与距离的关键因素之一;（2）PFC3D颗粒流数值模拟方法适用于类似于白格滑坡这类碎屑流类型的滑坡,两次滑坡反演得到的堆积厚度、堆积范围均与真实结果相近;（3）利用两次事件反演所得参数,可以预测若滑源区潜在不稳定部分同时失稳,则形成约70 m高的滑坡坝,可能再次堵塞金沙江。     

Characteristics of glacier outburst flood in the Yarkant river,Karakorum mountains

Conclusions 1. The drainage of the Kyagar glacier dammed lake and the Tram Kangri glacier dammed lake at the upper Shaksgam is the main reason for glacier outburst floods in the Yarkant river. The Kyagar glacier dammed lake is characterized by subglacial drainage, while the Tram Kangri glacier dammed lake by mainly lateral drainage and, secondly, by subglacial drainage. 2. The drainage mechanism of the Tram Kangri ice dam determines the main characteristics of flood hydrography of the Kagun station, while the Kyagar glacier dammed lake plays an important role in the formation of floods. 3. Glacier outburst floods in the Yarkant river are characterized mainly by high peak discharge, big rising rate, small total volume and short duration. The floods happen mostly from late summer to early autumn. A period of 6 to 10 years in occurrence of large scale glacier outburst floods exist. The periodicity depends mainly on large scale drainage in the Kyagar ice-dammed lake. 4. Formation and dimensions of glacier dams at the upper Shaksgam were determined by long-term variations of the regional climate, whereas the changes of storage capacity in the lake reflect cold and warm changes of alpine region. Therefore, frequent glacier outburst floods indicate glacier advance and climatic variations.     

Flow dynamics,sedimentation and erosion of glacial lake outburst floods along the Middle Pleistocene Scandinavian Ice Sheet (northern central Europe)

During the Middle Pleistocene late Saalian glaciation of northern central Europe numerous pro‐glacial lakes formed along the southwestern margin of the Scandinavian Ice Sheet. Little is known about the drainage history of these lakes, the pathways of glacial lake outburst floods and their impacts on erosion, sedimentation and landscape evolution. This study investigated the impact of the late Saalian Weser and Münsterland Lake (Germany) outburst floods. In particular, we reconstructed the routing and flow dynamics of the lake outburst flood and analysed the flood related sediments. We employed one‐dimensional hydraulic modelling to calculate glacial lake outburst flood hydrographs. We modelled the flow pathway and local flow conditions along the pathway based on the boundary conditions of two different hydrographs and two different ice‐margin positions. The modelling results were compared with geomorphological and sedimentological field data in order to estimate the magnitude and impact of the flood on erosion and sedimentation. Two major lake drainage events are reconstructed for the study area, during which approximately 90–50 km³ of water was released. Modelling results indicate that the lake outburst floods created a high‐energy flood wave with a height of 35–50 m in confined valley areas that rapidly spread out into the Lower Rhine Embayment eventually flowing into the North Sea basin. The sedimentary record of the outburst floods comprises poorly sorted coarse‐grained gravel bars, long‐wavelength bedforms and sandy bedforms deposited by supercritical and subcritical flows. Some parts of the sandy flood deposits are rich in reworked mammoth bones or mammoth and horse teeth, pointing to reworking of older fluvial sediments, hydraulic concentration and subsequent re‐sedimentation of vertebrate remains. These deposits are preserved in sheltered areas or at high elevations, well above the influence of postglacial fluvial erosion. The flood‐related erosional features include up to 80‐m‐deep scour pools, alluvial channels and streamlined hills.     

2018年10月和11月金沙江白格两次滑坡-堰塞堵江事件分析研究

2018年10月11日和11月3日,在西藏自治区江达县波罗乡白格村与四川省白玉县绒盖乡则巴村交界处金沙江西藏岸（右岸）先后两次发生大规模高位滑坡,堵塞金沙江,形成堰塞湖。尤其是第二次滑坡-堰塞堵江,因坝体过高（堰塞湖水位可到50 m）,堰塞湖库容较大（超过5×108 m3）,不得不通过修建导流槽主动降低堰塞湖水位。经过人工干预,第二次堰塞体于11月13日被完全冲开,险情得以解除,但下泄的洪水在下游四川、云南境内仍造成严重的洪涝灾害。本文通过对两次滑坡的现场地质调查,结合历史遥感影像解译、InSAR监测、无人机航拍、地面变形监测等技术手段,查明了白格滑坡区斜坡的变形历史、两次滑坡及其堰塞堵江的基本特征及其动态演化特征,简述了第二次滑坡-堰塞体的应急处置以及为保证现场施工安全所开展的"实战性"监测预警工作。在同一部位先后两次发生大规模滑坡堵江事件并对其采取了及时有效的应急处置,其案例非常典型,对类似地质灾害事件具有很好的参考借鉴意义。