川西水洛河流域构造地貌研究_刘月东.pdf

张杰，等：膏体充填技术在某矿空区治理当中的应用由于自新生代以来，印度板块与欧亚板块持续的碰撞，青藏高原地壳发生大规模缩短以及强烈隆升1-4，国内外许多研究者针对高原的隆升与扩张开展了一系列的研究，但是这些研究大都集中在热年代学领域，且高原隆升经历几个阶段存在较大争议。河流是陆地地貌单元的重要组成部分，在地表侵蚀、物质搬运、沉积过程中扮演着尤其重要的角色，是塑造、改变地表形态的主要作用力之一。河流作为连接造山带构造隆升和地表侵蚀过程的中间环节，是记录构造活动和气候*收稿日期：2022-07-25作者简介：刘月东（1984-），男，云南昆明人，高级工程师，主要从事矿床学及找矿预测研究。通讯作者：董有浦（1986-），男，山东济南人，副教授，主要从事地质构造研究。Feb.2023Vol.52.No.1（Sum 298）2023 年 2 月第 52 卷第 1 期（总第 298 期）云南冶金YUNNAN METALLURGY川西水洛河流域构造地貌研究*刘月东1，胡登攀2，李伟2，杨宪涛2，董有浦3（1.云南迪庆矿业开发有限责任公司，云南 香格里拉 674400；2.云南铜业矿产资源勘查开发有限公司，云南 昆明 650051；3.昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093）摘要：选择青藏高原东缘水洛河流域，对青藏高原东缘新生代期间构造隆升的响应过程及特征进行研究。利用数字高程模型，提取分析了水洛河的河流纵剖面形态、凹度指数和陡峭指数（ksn）等构造地貌指标。研究发现水洛河流域内存在着两期裂点，裂点将河流划分为了三个河段，每个河段的河道参数存在着较大差异；流域内部陡峭指数存在着由北向南逐渐增大的趋势。排除一系列非构造因素的影响后，最终确定了构造对研究区陡峭指数空间分布的主控作用。流域南部区域受木里断裂的影响，隆升速率较高，并在出水口处形成裂点向上游传递。此外水洛河流域广泛存在的两期裂点，也反映了在青藏高原东缘至少经历了两期构造抬升。关键词：构造地貌；水洛河；河流纵剖面；裂点；陡峭指数中图分类号：TD263文献标识码：A文章编号：1006-0308（2023）01-0001-05Tectonic Geomorphological Studies on Shuiluo River Basin in Western SichuanLIU Yue-dong1,HU Deng-pan2,LI Wei2,YANG Xian-tao2,DONG You-pu3(1.Yunnan Diqing Mining Industry Co.,Ltd.,Diqing,Yunnan 674400,China;2.Yunnan Copper Mineral Resources Exploration and Development Co.,Ltd.,Kunming,Yunnan 650051,China;3.Faculty of Land Resource Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming,Yunnan,650093,China)ABSTRACT：Studies were carried out for the response process and features of tectonic uplifting during the Cenozoic era of easternedge of the Qinghai-Tibet Plateau and Shuiluo river in eastern edge of the Qinghai-Tibet Plateau;the digital elevation model was used toextracted and analyzed the longitudinal profile morphology,concavity index,steep index and the other tectonic geomorphologicalindicators of Shuiluo river.Two-stage rupture point was found in Shuiluo river basin,the rift divide the river into three river reach,theriver course parameters of each river reach has larger differences;the steep index inside the river basin has the tendency that it graduallyincreases from south to north.A series non-tectonic factors influence were excluded,it is finally confirmed the master control role oftectonics for study of steep index spatial distribution.The southern region of river basin affects by Muli breaks,the uplift rate is high,anda rift point formation on water outlet and pass upstream.Moreover,two-stage rift widely exists in Shuiluo river basin,it also reflects thatthe eastern edge of the Qinghai-Tibet Plateau has undergone two phases of tectonic uplift at least.KEY WORDS：tectonic landforms;Shuiluo river;river longitudinal profile;rupture point;steep index1Feb.2023Vol.52.No.1(Sum 298)2023 年 2 月第 52 卷第 1 期(总第 298 期)云南冶金YUNNAN METALLURGY变化等外部驱动力信息的重要地貌单元5-8。近年来，众多构造地貌研究学者致力于从造山带河道纵剖面提取不同时间尺度的构造信息5-10。因此，发源于活动造山带或流经活动造山带的河流，基岩河道的纵向剖面被认为是比其他形态特征更敏感的隆升速率信号9，10通过分析构造活动区河流剖面的系统特征，可以直接计算出岩石隆升和基底活动断裂的分布11-15。水洛河作为金沙江一条较大的支流，流经青藏高原东缘（图 1），这条河流的形成与演化可以很好地记录青藏高原东缘经历的主要构造作用，因此选择对水洛河河流纵剖面进行分析从而探讨其所经历的构造活动及隆升速率。1区域地质概况水洛河流域位于青藏高原东缘，为金沙江左岸的一级支流，干流全长约 300 km，流域面积约13 770 km2，流域高差超过 3 000 m。流域长度205.6 km，平均宽度 69.6 km17。流域内大支流有拉波河、赤土河、东义河等，各支流构造成不对称羽状水系17。水洛河流域内气候湿润，降水量空间变化大。北部稻城多年平均降雨量约 640 mm，南部木里超过了 800 mm，呈自北向南逐渐递增的趋势（图 3c）。区内构造活动相对复杂，木里断裂在流域南部切过（图 1）。木里断裂为由 NW 向 SE逆冲的推覆构造，其走向呈现类似“S”型弯曲的弧形展布形态，部分地质学家认为其早期或是与龙门山断裂相连，二者构成扬子陆块的西缘，但在后期被左旋走滑的鲜水河断裂错开18。流域内岩性较为简单，北部主要出露花岗岩基底，南部主要出露了三叠纪的砾岩、页岩；古生代的页岩和砾岩17。2研究方法在地理空间数据云网站（http：/ 90 m 的 SRTM 的 DEM 数据。基岩河道水力侵蚀模型成为近年来研究河流地貌演化的重要方法13，16-19。基岩河道的高程变化用基岩的抬升速率（U）和河流的侵蚀速率（E）之差来表示19，20：dz/dt=U（x，t）-E（1）式中：z 为河道高程，m；x 为距河口距离，m；t 为时间，a（年）19，20。水力侵蚀模型中河流的侵蚀速率用流域汇水面积 A（m2）和坡度 S（）的函数关系来表示：E=K AmSn（2）式中：E 为侵蚀速率，m/y；K 为侵蚀系数；m、n 分别为汇水面积 A（m2）和坡度 S（）的指数。由公式（1）和（2）可以推导出13，19，20：10199E29N27走滑断裂带逆冲断裂带河流040 80160 km图1水洛河流域构造简图Fig.1Construction diagram of Shuiluo river basin5 0004 0003 0002 0001 000海拔/m05101520253035050100150200250300350距出水口距离/mchi10010-110-210-310-4梯度1041061081010集水区面积/m2=0.100.80ksn=63.3=3.32.2ksn=255=1.50.2ksn=190图 2水洛河河流纵剖面与双对数曲线图（圆圈为裂点）Fig.2Longitudinal profile and double logarithmic curve chartof Shuiluo river basin(circle represents the rupture point)2张杰，等：膏体充填技术在某矿空区治理当中的应用dz/dt=U（x，t）-E Am（dz/dx）n（3）其中 U 为抬升速率，m/a；E 为侵蚀速率，m/a；当地形发育处于均衡状态时，基岩抬升速率 U（m/a）与河流的侵蚀速率 E（m/a）达到平衡13，19，20，河道高程不随时间变化，即 dz/dt=0 时，可得：（dz/dx）=（U/K）1/nA-m/n（4）其中，陡峭系数 ksU/K，河道凹度指数为=m/n；整理可得河道坡度 S（）与流域面积A（m2）之间的定量关系式19，20：S=ksA-（5）设定=0.45 作为流域内统一的参考凹度指数21，23，可以得到标准化的陡峭系数（ksn）。标准化的河道陡峭指数是反映河道比降的定量指标，可以用于比较不同河段的河道陡峭程度。本文利用基于 Matlab 开发的 Topotoolbox 工具包，以 250 m间隔对水洛河流域河流纵剖面进行整体的平滑。3结 果在水洛河流域干流上共提取到了两期裂点，裂点将水洛河划分为了上、中、下三段，各段河道地貌参数明显不同，上游河道平均陡峭指数为63.3，凹度为 0.10；中游河道平均陡峭指数为190，凹度为 1.5；下游河道平均陡峭指数为 255，凹度为 3.3（图 3）。流域归一化陡峭指数河网图同样表现为由上游向下游逐渐增大的趋势（图 3a）。图 3水洛河流域陡峭指数、岩性、降雨分布图Fig.3Steep index,lithology,rainfall distribution map of Shuiluo river basin第四系沉积物三叠系砾岩、页岩古生界页岩、砾岩0100201300401101200301400ksn/m0.9花岗岩体逆冲断裂带裂点4讨 论根据第三节中的公式可知陡峭指数（ksn）受侵蚀系数 K 的控制，而侵蚀系数 K 往往受到降雨、岩性、泥沙含量等非构造因素的影响9，23，24，因此需要评估主要非构造因素（降雨、岩性、泥沙含量）对陡峭指数的影响作用。4.1降 水降雨的增加使河流流量增大，进而导致河流侵蚀能力增强，从而使河道陡峭指数（ksn）降低9，23，24。但是本文发现在水洛河流域，降雨不是导致陡峭指数现今分布格局的主控因素。通过收集青藏高原东南部 15 个气象站近