岷江上游近两万年前发生了什么事件?

在对岷江1933年叠溪古镇地震滑坡调查研究中,对较场大滑坡上覆盖的较古老的土黄色厚土层进行详细研究,发现并确认这是一套静水环境下的河湖相沉积物,定名为叠溪古堰塞湖相沉积。这套湖相沉积物厚度最大可达200余m,根据14C测试,形成于约两万年以前。此后在叠溪下游以及岷江支流杂谷脑河中又发现了几个古堰塞湖沉积物,测年初步判定,也都形成于距今两万年左右。这一事实揭示两万年以前岷江上游曾发生过一次重大的变动,系列堰塞湖几乎在同一时期出现,形成了特殊的生态环境,消亡过程必然对其下游乃至川西平原环境的演化发生重要影响。堰塞湖沉积物中记载了地质环境和古气候环境变化的信息,是深入系统研究青藏高原前缘地质环境近期演化规律的极为可贵的资料。文中对这些古堰塞湖作了简要介绍,并就一些主要问题进行初步讨论。     

岷江上游叠溪古滑坡坝—堰塞湖研究进展

四川岷江上游叠溪发育有一套厚度超过200 m、保存较为完整的湖相沉积,被定名为叠溪古堰塞湖相沉积,其形成于距今30 ka前,存活了约15 ka,因此记录了青藏高原东缘晚更新世—全新世(包括末次冰期)的重大地质与环境事件。现有研究初步揭示了古堰塞的沉积特征,但对叠溪古滑坡及古堰塞湖形成与演化的系统研究还十分不足。本文通过详细的野外调查,结合现代遥感测绘技术(无人机载LiDAR),构建叠溪古滑坡的三维地质模型,研究了其地质与地貌特征。同时,采用高密度电阻率法ERT,在滑坡体上布设2条长870 m和990 m的测线,探明了滑坡体内部结构特征。通过古堰塞湖相沉积露头和钻孔的调查,结合激光粒度测试,重建了古堰塞湖的范围、规模与沉积特征。在此基础上,通过对古湖相沉积坡面上多级阶地的分析,初步探讨了古堰塞湖的消亡及其对下游史前古聚落变迁的影响。研究结果表明,叠溪古滑坡不仅完全堵塞岷江而且还堵塞了对岸支沟,堆积体方量达到(1 400~2 000)×10⁶ m³。古堰塞湖在滑坡坝后向上游延伸26 km,所形成的最大湖面覆盖面积约21.4 km²,库容蓄水量约1 670×10⁶ m³。叠溪古滑坡-堰塞湖在岷江上游形成了陡峭的河道裂点(Knickpoint),对山区河道与地貌演化具有长期影响。     

岷江叠溪古堰塞湖的研究意义

近年来,在岷江上游及其支流杂谷脑河中发现了多处滑坡古堰塞湖沉积物,并受到广泛关注,但也有不少学者质疑是否是堰塞湖相沉积物.2008年5月12日四川汶川地震引发了几十个规模较大的滑坡堰塞湖,叠溪古堰塞湖展示的重大地质历史事件再次引起学术界广泛的关注.本文根据最新调查、勘查和测试资料对古堰塞湖的形成与消亡过程做了进一步查证...     

叠溪地震堰塞湖沉积物特征及演化过程

1933年发生在青藏高原东缘岷江上游叠溪地区的7.5级地震,致岷江干流两岸岩体崩滑堵江,形成叠溪小海子堰塞湖。堰塞湖形成后,水流携带松坪沟流域内的泥砂进入堰塞湖不断沉积,形成具有顶积层、前积层和底积层3层结构的吉尔伯特型扇三角洲。基于野外调查,本文对叠溪堰塞湖三角洲沉积物的沉积特征进行研究,依据沉积物的地貌和沉积特征推断松坪沟流域至少发生过两次大型洪水事件。采用水力学中的水流能量法反演计算,结果表明这两次洪水的最大洪峰流量分别为405.4 m3·s-1和365.4 m3·s-1。叠溪堰塞湖沉积特征与历史洪峰流量的重建,对于了解震后堰塞湖地质环境及演化规律等方面具有重要意义,可为地质灾害等事件的发生频率、危害程度在工程建设方面提供参考。     

岷江上游叠溪混杂堆积体的沉积特征及其成因分析

青藏高原东缘岷江上游叠溪河谷段在地质历史时期发生了一次大规模滑坡堵江事件,形成一个特大型堰塞湖。堰塞湖形成后在晚更新世晚期(约27 ka B.P.)发生了溃决,并在坝体下游形成长约5 km的天然混杂堆积体,判断其为叠溪古滑坡堰塞湖溃决后形成的溃坝堆积。该套溃坝堆积体具有叠瓦构造、孔洞构造、块状构造、杂基构造、支撑—叠置构造及韵律互层构造。从上游至下游,溃坝堆积体的出露厚度逐渐变薄,砾石碎屑成分表现出由粗变细的变化趋势。溃坝堆积体是由高流态灾难性洪流及常态流和河流态两种机制形成,相应地具有两大类沉积相:巨砾层相及砾石层相和砂层相,依据溃坝堆积的地貌结构和沉积相特征可以推断叠溪古滑坡堰塞湖至少发生过一次极其罕见的灾难性溃决洪水事件。     

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。     

岷江上游河流阶地发育特征及与古滑坡关系初步分析

河流阶地形成演化及其对滑坡的控制是近年来古滑坡研究的热点问题。笔者在对岷江上游河流阶地和古滑坡实地调查测试的基础上,对岷江上游河流阶地的级序、拔河高度、成因类型等进行了分析,绘制了阶地高程位相图和年龄位相图,并结合阶地和古滑坡年代,讨论了阶地与古滑坡的发育关系等。主要取得了以下认识:1)岷江上游的河流阶地具有分段性,成因主要为气候多期次波动与构造活动共同作用,古滑坡及堰塞湖是影响高山峡谷区河流阶地发育的重要因素;2)叠溪-茂县段在20~30 ka B.P.发生了多处大型古滑坡,其中20 ka B.P.的古滑坡可能主要是气候波动引发,30 ka B.P.发生的古滑坡可能主要受控于构造活动(地震);3)岷江上游大量分布的古滑坡堆积体与阶地发育的叠置关系有待进一步理清,开展该地区的河流阶地级序研究要充分考虑古滑坡和堰塞湖的影响.     

岷江叠溪古堰塞湖沉积物中孢粉特征

对岷江上游叠溪古堰塞湖200余米厚的堰塞湖相沉积物进行了大量采样测试分析.主要对湖相沉积物中的孢粉和沉积年代进行了测试.通过测试获得了古堰塞湖沉积物的沉积时间和气候环境特征.古堰塞湖沉积物底部形成时间约3.0万年, 靠近顶部形成时间约为1.5万年前.孢粉测试结果显示, 古堰塞湖沉积物沉积剖面可划分为9个气候环境段: (1)温凉半湿润的针阔叶混交森林草原气候环境; (2)寒冷干旱的针叶森林草原气候环境; (3)温凉半干旱的针、阔叶混交疏林草原气候环境; (4)温暖湿润的针、阔叶混交森林草原气候环境; (5)凉半干的针、阔叶混交疏林草原气候环境; (6)温湿的针叶疏林草原气候环境; (7)温凉半干旱的针阔叶混交疏林草原气候环境; (8)凉半湿润的森林草原气候环境; (9)冷干的疏林草原气候环境.研究成果揭示了青藏高原东部边缘至四川盆地过渡带3.0~1.5万年间的古气候古环境演化特征, 为区域环境研究提供了宝贵的资料.      

岷江上游第四纪叠溪古堰塞湖的演化

采用岩性相和沉积体系的分析方法对岷江上游流域的阶地进行了研究．发现叠溪较场到太平村以北约28km的沿江河段内断续分布有湖相沉积。对太平村一带的三级阶地沉积识别出冲积扇沉积体系、湖泊沉积体系、河流沉积体系和风成、表生沉积体系。认为古堰塞湖发育2期高湖平面,其间存在低湖面期形成的古土壤层。根据最高湖泊沉积与堵江滑坡体的顶部高度对比和堰塞湖发育的时间计算,太平村地区相对叠溪校场地区存在着平均3．18m／ka的抬升运动。     

青藏高原东缘南北向河流系统及其伴生古堰塞湖研究

文章提出了青藏高原东缘南北向河流系统的概念,该系统包括岷江、青衣江、大渡河、鲜水河、雅砻江等总体呈现南北走向的河段,指出南北向河流系统的形成演化具有构造和气候双重意义.晚更新世以来,南北向河流系统发生多次堵江事件,形成数套堰塞湖沉积.选取岷江上游、青衣江上游、大渡河上游3个古堰塞湖进行沉积、构造及年代学研究.结果表明,岷江上游叠溪一带于71ka左右发生了大面积堵江事件,形成了上游长约30km的堰塞湖,堰塞坝位于叠溪以南的下游河谷,沿江分布约10km;该堰塞湖持续了60ka,于11 ka左右彻底溃坝.青衣江上游五龙乡古堰塞湖85ka前形成,35ka前溃坝,规模不详.大渡河上游开绕村古堰塞湖长于5km,堵江时间不明,20～17ka间溃坝,堰塞坝位于色玉村一带.依据这些古堰塞湖的沉积,构造,关键层位光释光测年数据,结合前人研究成果,划分出青藏高原东缘晚更新世中、晚期存在85～70ka,43～30ka和20～10ka的3个构造活跃期,可对应于青藏高原古里雅冰芯δ18O曲线体现出的C1,C3和C4的3次气候冷暖转变期.指出大规模堵江事件是快速的能量物质转化过程,地震释放强大内能,气候因素使得物质得以积累,深切河谷是堵江的有利场所.构造-气候耦合促使大型洪积扇发育、大规模堵江事件发生,进而改变河流动力、塑造河谷地貌.     

Soft-sediment deformation structures from the Diexi paleo-dammed lakes in the upper reaches of the Minjiang River,east Tibet

The north–south-trending upper reaches of the Minjiang River run along the Longmen Shan–Min Shan fault zone, a zone of abrupt topographic change along the eastern margin of the Tibetan Plateau. Multiple levels of well-preserved soft-sediment deformation structures (seismites) occur in sediments deposited in paleo-dammed lakes in the upper part of the Minjiang River Valley. These deformation structures include liquefied convolute deformation, water-escape structures, flame structures, pseudonodules, ball-and-pillow structures, sedimentary dykes, mud lenses, and large-scale folds. Several kilometers from the barrier bar of the Diexi paleo-dammed lakes, seven deformed structural layers were identified at different heights in late Quaternary stratigraphic sequences near Shawan Village, Maoxian County. Analyses of the deformation structures, landforms, and the structural environment indicate that these deformation structures were caused by earthquakes, slumps, and landslides.OSL (optical stimulated luminescence) and ¹⁴C dating of soft-sediment layers from the Shawan site indicate that intense earthquakes occurred during the period 25–20 ka B.P. Therefore, accurate geological dating of deformed features in dammed lake deposits in high mountains and canyons enables the record of moderate- to large-magnitude earthquakes to be extended to the late Pleistocene–Holocene upon the eastern Tibetan Plateau.     

堰塞湖沉积物粒度特征分析——以岷江上游叠溪古堰塞湖为例

对叠溪149个古堰塞湖沉积物样品作了物质组成分析、粒度参数计算和概率累积曲线的统计,结合有关资料对比分析了不同沉积环境中沉积物的粒度特征。结果显示湖相沉积上游段的沉积物主要是粉砂质砂和砂质粉砂,中游和下游段的沉积物较细,主要是黏土质粉砂和粉砂。受河流扰动的影响,湖相沉积上游段沉积物的粒径较粗,平均粒径在4～6φ之间,多为负偏度,峰态宽平,分选性差;中游和下游段的平均粒径在6～8φ之间,均为正偏度,峰态中等,沉积物的分选比上游段好。堰塞湖沉积物是由三个或四个粒度次总体组成,其中上游段沉积物含有4个次总体,中游和下游段含有3个次总体,受物源区的控制,上游段中推移总体的含量远大于中、下游段。这些特征均表明堰塞湖上游段沉积物的搬运方式和沉积环境与中、下游段明显不同。与其他环境中的沉积物相比,堰塞湖沉积物的截点偏细,跃移组分分选性最差。     

藏东南波堆藏布江谷地古冰碛堰塞湖初步研究

藏东南作为青藏高原内外动力作用最强烈的地区之一,是河流堰塞-溃决洪水链式灾害频发地区。研究该区域古堰塞湖的形成与演化,对认识、评估灾害风险具有重要意义。研究结果表明,波堆藏布江谷地保存有一套湖相沉积地层,通过地貌填图和光释光测年等手段,并结合前人研究成果,推测海因里希事件1（H1）以来波堆藏布江谷地可能发生了一期古堰塞湖事件。该古堰塞湖可能是由波堆藏布江侧蚀白玉沟沟口冰碛垄,致使冰碛物滑塌并阻江形成的,古湖的最大湖面面积约为18.8 km²,库容蓄水量约为0.13 km³。该古堰塞湖的形成时间可能介于H1~10 ka之间,其溃决时间可能在~6 ka之后,后期河流溯源侵蚀及下切作用形成了多级以湖相地层为基座的阶地。     

青藏高原东缘叠溪海盆地40～30kaBP高分辨率快速气候变化记录

对岷江上游地区叠溪古堰塞湖底部沉积物进行AMS14C定年,得到其沉积时间起始时间约为40.5kaBP。通过沉积物粒度特征的研究得知,粒度指标可以反映降水量变化进而反映气候干湿变化,此外,粒度均值曲线与格陵兰冰心(GISP2)及南京葫芦洞石笋氧同位素曲线的显著相似性说明,粒度特征对全球性气候变化有响应,可以反映气候的冷暖变化。由此,研究区古气候演变可以划分为3个阶段:阶段Ⅰ(40.5～33.4kaBP)气候冷干,阶段Ⅱ(33.4～31.7kaBP)气候暖湿,阶段Ⅲ(31.7～31.1kaBP)气候较暖湿。而粒度均值曲线与冰心及石笋氧同位素曲线的差异,一方面可能是由于地理位置的差异,另一方面可能与当时太阳辐射变化情况以及季风作用有关。     

松宗古湖——藏东南帕隆藏布江末次盛冰期 发育的一个冰川堰塞湖*

青藏高原东南部帕隆藏布江松宗地区晚更新世期间发生了一次可以识别的支谷冰川阻江形成冰川堰塞湖——松宗古湖的事件。松宗滑坡处的湖相沉积剖面厚度≥88m,其中厚达18.33m并具湖相沉积代表性的连续粉质粘土层底部和顶部的光释光年龄分别为22.5±3.3kaB.P.和16.1±1.7kaB.P. , 属末次盛冰期。松宗滑坡处河谷两侧冰碛台地与湖相沉积的接触关系和空间特征指示该湖相沉积与末次盛冰期董曲支谷冰川阻塞帕隆藏布江有关。湖相地层的剖面沉积特征揭示出这个冰川堰塞湖可能贯穿于整个末次盛冰期,但整个帕隆藏布并没有形成统一的山谷冰川。