河谷深厚覆蓋層的形成機(jī)理探討

■田云軍（新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院新疆烏魯木齊830091）

河谷深厚覆蓋層的形成機(jī)理探討

■田云軍
（新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院新疆烏魯木齊830091）

河谷深厚覆蓋層是堆積于河床底部巨厚的第四紀(jì)松散沉積物，它的存在嚴(yán)重制約了水利水電工程的勘察及開發(fā)。了解其成因?qū)こ涕_發(fā)具有積極意義，為此，本文從形成機(jī)理方面對(duì)河谷深厚覆蓋層進(jìn)行探討，得出其形成與構(gòu)造作用、氣候變化及突發(fā)地質(zhì)事件存在著密切聯(lián)系。

河谷深厚覆蓋層基本特征構(gòu)造作用氣候變化

1　前言

近些年，在對(duì)我國多數(shù)河流進(jìn)行水利水電工程勘探及開發(fā)的過程中發(fā)現(xiàn)，河谷深厚覆蓋層常成為影響水電資源開發(fā)的重要制約因素。對(duì)于其形成機(jī)理問題，不同學(xué)者的看法并不完全一致。研究河谷深厚覆蓋層的形成機(jī)理，既可以為河谷在地質(zhì)歷史時(shí)期的發(fā)展演化過程提供依據(jù)，又可以對(duì)水利水電資源開發(fā)進(jìn)行重要的指導(dǎo)。因此，本文將著重探討河谷深厚覆蓋層的形成機(jī)理。

2　河谷深厚覆蓋層的基本特征

2.1空間展布特征

深厚覆蓋層的展布形態(tài)主要受河床形態(tài)影響，如王運(yùn)生、葛兆帥等對(duì)金沙江進(jìn)行研究，認(rèn)為其展布形態(tài)是V形河槽下切作用以及堤岸發(fā)生崩塌等多個(gè)因素綜合作用的結(jié)果[1,2]；而謝道在等對(duì)新疆葉爾羌河阿爾塔什水電站進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)其覆蓋層展布形態(tài)受U形河谷影響，進(jìn)而呈左緩右陡的U形展布。因此，深厚覆蓋層的展布形式受到河谷形態(tài)影響，但展布形態(tài)多數(shù)呈早期河槽下切形成的V形谷或晚期側(cè)向侵蝕形成的U形谷[3]。

2.2結(jié)構(gòu)特征

深厚覆蓋層由粒度混雜的碎屑物組成，繼承了河流、湖泊或者突發(fā)事件如泥石流、崩塌等陸相沉積的特點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以總結(jié)為以下四點(diǎn)：

①分選不好者，碎屑物粒度不均，粗大漂礫呈骨架，出現(xiàn)架空現(xiàn)象或空隙中充填有砂泥，部分地區(qū)分選好者則以粒度小于<2mm者常見；

②磨圓程度不一，部分礫石磨圓極好，部分礫石則磨圓差，具棱角結(jié)構(gòu)；

③松散和緊密者皆有，松散者，透水性強(qiáng)，滲透性好，而緊密者，透水性弱，滲透性差；

④厚度較大，具有層狀結(jié)構(gòu)，層次多較復(fù)雜，有些地區(qū)的深厚覆蓋層出現(xiàn)成層連續(xù)性差的特點(diǎn)。

2.3成分組成

深厚覆蓋層成分因不同源區(qū)而異。在東部平原地區(qū)，深厚覆蓋層主要是河流搬運(yùn)、沉積作用形成，由于長期的搬運(yùn)分選，成分以大量的砂、粉砂、泥，夾雜有少量洪水期的礫石為特征；在中部高原地區(qū)，屬于河流源區(qū)，常以流速急、沖刷作用強(qiáng)為特點(diǎn)，常發(fā)生山洪等突發(fā)事件，因此，成分復(fù)雜多變，且多以礫石為主，砂、泥充填于空隙中；在西南高山地區(qū)，構(gòu)造作用活躍，地震、泥石流、崩塌作用強(qiáng)烈，成分多復(fù)雜，常見冰川卵石層、礫石土層、砂質(zhì)-泥質(zhì)層。

3　河谷深厚覆蓋層的形成機(jī)理探討

3.1構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與河谷深厚覆蓋層的成因關(guān)系

河流發(fā)育受到構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的制約，在斷裂發(fā)育、地層傾斜處、褶皺軸部薄弱帶或者變質(zhì)巖構(gòu)造發(fā)育處等構(gòu)造點(diǎn)可以控制河流的流向。另外，地殼垂直升降活動(dòng)，尤其在其活動(dòng)邊界，由于差異性升降，深切谷地常出現(xiàn)在活動(dòng)邊界處，為沉積物的儲(chǔ)集提供了足夠的空間，形成“構(gòu)造型”的深厚覆蓋層；在相異的構(gòu)造單元中，若巖性不同，出現(xiàn)差異性下蝕，則對(duì)河谷覆蓋層的形成厚度也會(huì)造成一定影響。以金沙江“長江第一彎”為例，其流向受到地質(zhì)構(gòu)造的制約，其宗—大具一帶具有多個(gè)構(gòu)造單元，即多個(gè)寬、窄、峽谷、斷裂盆地以及斷裂組合帶，因此，此處發(fā)育有一百到二百余米不等的河谷深厚覆蓋層。

3.2氣候變化與河谷深厚覆蓋層的成因關(guān)系

目前，學(xué)者們普遍認(rèn)同氣候變化對(duì)河谷深厚覆蓋層的形成存在很重要的影響這一觀點(diǎn)。自第四紀(jì)以來，曾出現(xiàn)四次大的冰期，分別為貢茲冰期、民德冰期、里斯冰期和玉木冰期。

一方面，四次冰期都對(duì)應(yīng)著一次大幅度的海平面下降，造成河流的最終侵蝕基準(zhǔn)面發(fā)生很大程度的下降，進(jìn)而下蝕作用加強(qiáng)，沉積作用減弱。在間冰期時(shí)，海平面升高，河流的最終侵蝕基準(zhǔn)面隨之升高，此時(shí)河流下蝕作用減弱，搬運(yùn)能力減弱，堆積作用加強(qiáng)，沉積物在河床中發(fā)生大量堆積。

另一方面，冰川消融，在支谷谷口處終債物發(fā)生堆積作用，冰川具有很強(qiáng)的搬運(yùn)作用，刨蝕堅(jiān)硬的基巖并將其搬運(yùn)至山谷處堆積，阻塞流水前進(jìn)，最終形成冰成湖并沉積大量碎屑物質(zhì)，形成了“氣候型”的深厚覆蓋層。

3.3突發(fā)地質(zhì)事件與河谷深厚覆蓋層的成因關(guān)系

地質(zhì)歷史時(shí)期中，河谷地區(qū)常發(fā)生各種突發(fā)地質(zhì)事件，包括泥石流、崩塌、滑坡等事件。自第四紀(jì)至今，地殼發(fā)生了強(qiáng)烈的構(gòu)造作用，尤其在西南地區(qū)受到青藏高原的隆起影響，河流下蝕加強(qiáng)、地震頻發(fā)，加之其他因素的影響，在高山峽谷地區(qū)常發(fā)生各種突發(fā)事件，堵塞河谷，造成大量大型巨礫、巖石碎塊以及砂泥碎屑物在部分河段發(fā)生堆積，形成河谷深厚覆蓋層。據(jù)學(xué)者研究統(tǒng)計(jì)，僅在大渡河河谷就發(fā)生了273處的滑坡事件，大多數(shù)滑坡發(fā)生于海拔高度在1000至2000m的高山區(qū)，這些滑坡為河谷沉積提供了大量物源；除滑坡外，泥石流也為深厚覆蓋層的形成創(chuàng)造了有利的條件。據(jù)記載，在1984年大渡河瀑布溝河段曾突發(fā)特大泥石流事件，將居民樓、大橋、鐵路等設(shè)施嚴(yán)重摧毀，與此同時(shí)，堆積了巨厚的巖石碎塊和泥沙物質(zhì)。

4　總結(jié)

（1）河谷深厚覆蓋層的形成與構(gòu)造作用密切相關(guān)，地殼的升降運(yùn)動(dòng)對(duì)其影響更為明顯。構(gòu)造作用不僅可以控制河流的流向，還可以為河谷深厚覆蓋層的形成提供空間條件。

（2）氣候變化與河谷深厚覆蓋層的形成存在著有機(jī)的聯(lián)系。一方面，氣候變化導(dǎo)致海平面升降，間接導(dǎo)致河流的最終侵蝕基準(zhǔn)面降低或升高，隨之河流的搬運(yùn)和沉積能力也產(chǎn)生變化，最終影響深厚覆蓋層的形成。

（3）突發(fā)地質(zhì)事件對(duì)深厚覆蓋層的形成具有重要意義。在河流的局部地段，泥石流、崩塌、滑坡等事件的發(fā)生，為河谷沉積提供了豐富的物源條件。

[1]葛兆帥，劉慶友，胥勤勉，等.金沙江下段河槽地貌特征與地貌過程[J].第四紀(jì)研究，2006(03):421-428.

[2]王運(yùn)生，鄧茜，羅永紅，等.金沙江其宗河段河床深厚覆蓋層特征及其工程效應(yīng)研究[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2011(01):40-45.

[3]謝道在.新疆葉爾羌河阿爾塔什水電站壩址深厚覆蓋層成因及工程效應(yīng)研究[D].成都理工大學(xué),2013.

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-1-30-1