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