嘉陵江廣元段第四紀(jì)地層與地貌特征研究

王明明，史丙新，馬 超，劉 韶，湯才成

(1.四川省地震局工程地震研究院，四川 成都 610041；2.四川賽思特科技有限責(zé)任公司，四川 成都 610041)

嘉陵江廣元段第四紀(jì)地層與地貌特征研究

王明明1,2，史丙新1，馬 超1，劉 韶1，湯才成2

(1.四川省地震局工程地震研究院，四川 成都 610041；2.四川賽思特科技有限責(zé)任公司，四川 成都 610041)

本文通過(guò)嘉陵江廣元段衛(wèi)星影像的解譯和野外地質(zhì)地貌調(diào)查，將該地區(qū)的地貌分為河流沖積平原、低山丘陵和基巖山區(qū)三種類型，并統(tǒng)一劃分出河流T1、T2、T3級(jí)階地，階地堆積以典型的河流二元結(jié)構(gòu)為主，礫石的磨圓度和分選性較好。該地區(qū)第四紀(jì)地層厚度一般小于32 m，其中T1階地第四紀(jì)地層厚度較大，主要分布在15～32 m范圍內(nèi)，而T2、T3階地為基座基底，上覆第四系不甚發(fā)育，T2第四紀(jì)地層厚度小于15 m，T3階地厚度小于5 m。該地區(qū)河流階地的物質(zhì)組成、地層厚度及分布特征，與龍門山構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈地區(qū)的河流階地堆積差別較為明顯，顯示出嘉陵江廣元段河流下切作用較弱，沉積相比較單一穩(wěn)定，這表明這一地區(qū)的河流堆積主要受到氣候因素影響，與這一地區(qū)微弱的構(gòu)造活動(dòng)背景也較為吻合。

嘉陵江；第四紀(jì)地層；河流階地

河流階地的形成是水動(dòng)力條件變化和影響的結(jié)果，水動(dòng)力條件主要包括河水流量大小、河流縱剖面的坡度和水流中的沉積載荷的多少等[1-2]。造成水動(dòng)力條件變化的原因既可以是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的升降，也可以是氣候變化，更可以是二者共同作用的結(jié)果。不同地區(qū)由于其氣候和構(gòu)造背景的差異，河流沖積作用的主導(dǎo)因素可能有所不同。本文通過(guò)對(duì)嘉陵江廣元段衛(wèi)星影像的解譯和野外地質(zhì)考察，對(duì)該地區(qū)河流階地進(jìn)行了統(tǒng)一的劃分，進(jìn)而討論這一地區(qū)受到環(huán)境和構(gòu)造兩種因素影響的程度，并總結(jié)第四紀(jì)地層地貌的分布特征，研究結(jié)果將為這一地區(qū)的工程地質(zhì)單元分區(qū)提供基礎(chǔ)資料，也為利用地質(zhì)地貌及鉆孔資料研究第四紀(jì)地層與地貌特征提供了實(shí)例。

1 工作區(qū)地質(zhì)概況

從地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境分析，研究區(qū)包括了青藏高原東緣及四川盆地的一部分，摩天嶺地塊和龍門山構(gòu)造帶是青藏高原東邊界的重要成員。以龍門山斷裂帶為界，研究區(qū)東、西兩側(cè)的構(gòu)造變形及其地震活動(dòng)性出現(xiàn)的明顯的差異。龍門山構(gòu)造帶及其以西的摩天嶺地塊，斷裂規(guī)模大、活動(dòng)性強(qiáng)，地震頻發(fā)，尤其是6級(jí)以上強(qiáng)震主要集中于塊體邊界斷裂上，是活動(dòng)構(gòu)造區(qū)。以東的四川盆地?cái)嗔褬?gòu)造不甚發(fā)育，規(guī)模小，活動(dòng)性弱，僅有一些零星的中強(qiáng)地震活動(dòng)記載。嘉陵江廣元段即位于四川盆地北部邊緣，大巴山褶皺帶西南側(cè)，為處于摩天嶺地塊與華南地塊交界處附近，塊體相對(duì)穩(wěn)定，附近沒(méi)有活動(dòng)斷層通過(guò)(參見(jiàn)圖1)。該地區(qū)為嘉陵江、白龍江及南河三條河交匯的河谷地帶，地勢(shì)整體由北向東南傾斜，地形起伏較大，海拔高程在450～1 100 m之間。嘉陵江由北向西南流經(jīng)廣元市區(qū)，白龍江由北向南流經(jīng)這一地區(qū)，并在廣元市西南側(cè)的昭化鎮(zhèn)匯入嘉陵江，發(fā)育于米倉(cāng)山的南河從廣元市東南側(cè)流經(jīng)廣元市區(qū)，最后在天成大橋西側(cè)匯入嘉陵江(參見(jiàn)圖2)。由于這一地區(qū)河流較多，在區(qū)域內(nèi)形成了寬闊的河谷地帶，河流階地較為發(fā)育，而河流階地也是本地區(qū)主要的第四紀(jì)地層。該地區(qū)內(nèi)的地形地貌主要受到這些河流侵蝕作用的影響，通過(guò)對(duì)該地區(qū)高分辨率衛(wèi)星影像的解譯，可以將該地區(qū)的地貌劃分為三種類型，分別為河谷沖積平原地貌、低山丘陵地貌和基巖山區(qū)地貌。河谷沖積平原地貌主要指區(qū)域內(nèi)嘉陵江及其支流白龍江、南河等水系所形成的沖積平原地貌。沖積平原地貌是地殼相對(duì)沉降區(qū)，由河流上游水系所搬運(yùn)的松散物質(zhì)在適宜的地貌環(huán)境下堆積而成的。河谷沖積平原主要由河流T1、T2階地和河漫灘組成，沖積平原規(guī)模較大，平行于各水系略呈帶狀或片狀分布，地面平坦，坡降小。

圖1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

該地區(qū)為嘉陵江、白龍江及南河三條河交匯的河谷地帶，地勢(shì)整體由北向東南傾斜，地形起伏較大，海拔高度在450～1 100 m之間。嘉陵江由北向西南流經(jīng)廣元市區(qū)，白龍江由北向南流經(jīng)這一地區(qū)，并在廣元市西南側(cè)的昭化鎮(zhèn)匯入嘉陵江，發(fā)育于米倉(cāng)山的南河從廣元市東南側(cè)流經(jīng)廣元市區(qū)，最后在天成大橋西側(cè)匯入嘉陵江(圖2)。由于這一地區(qū)河流較多，在區(qū)域內(nèi)形成了寬闊的河谷地帶，河流階地較為發(fā)育，而河流階地也是本地區(qū)主要的第四紀(jì)地層。

圖2 嘉陵江廣元段衛(wèi)星影像圖區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

該地區(qū)內(nèi)的地形地貌主要受到這些河流侵蝕作用的影響，通過(guò)對(duì)該地區(qū)高分辨率衛(wèi)星影像的解譯，可以將該地區(qū)的地貌劃分為三種類型，分別為河谷沖積平原地貌、低山丘陵地貌和基巖山區(qū)地貌。

河谷沖積平原地貌主要指區(qū)域內(nèi)嘉陵江及其支流白龍江、南河等水系所形成的沖積平原地貌。沖積平原地貌是地殼相對(duì)沉降區(qū)，由河流上游水系所搬運(yùn)的松散物質(zhì)在適宜的地貌環(huán)境下堆積而成的。河谷沖積平原主要由河流T1、T2階地和河漫灘組成，沖積平原規(guī)模較大，平行于各水系略呈帶狀或片狀分布，地面平坦，坡降小。

低山丘陵地貌為低山基巖區(qū)及河流T3階地堆積物、基巖基座組成，以基巖及上覆堆積物為主體。該地區(qū)丘陵地貌分布于河谷兩側(cè)，平均海拔高度在520～600 m范圍內(nèi)，高出河谷盆地40～120 m，主要位于區(qū)內(nèi)河流兩側(cè)?；鶐r山區(qū)為區(qū)內(nèi)主要的地貌類型，發(fā)育較為廣泛，平均海拔高度程在600 m以上，高出河谷盆地的平均海拔高程在150～400 m間，組成山區(qū)地貌的主要巖性為侏羅紀(jì)粉砂巖，砂巖及泥巖互層等。

2 河流階地劃分

在區(qū)內(nèi)嘉陵江及其支流兩岸均發(fā)育有多級(jí)次的河流階地地貌，我們根據(jù)衛(wèi)星影像解譯結(jié)果，結(jié)合野外實(shí)地調(diào)查對(duì)區(qū)內(nèi)的階地分布進(jìn)行了統(tǒng)一的劃分，主要分為T1、T2和T3階地，并通過(guò)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，對(duì)嘉陵江廣元段的不同級(jí)階地時(shí)代進(jìn)行了初步的確定(參見(jiàn)圖3、圖4)。

圖3 嘉陵江廣元段河流階地剖面

圖4 嘉陵江廣元段河流階地分布

2.1 河床和河漫灘

嘉陵江河谷內(nèi)多心灘和高漫灘，在河床兩側(cè)呈扇形分布，河漫灘沖積層主要為全新統(tǒng)粉砂質(zhì)、砂質(zhì)粘土組成，分布在現(xiàn)代河床中，高出河水面2米以下；低漫灘則與河床連為一體，主要由砂、礫石組成，該區(qū)域河漫灘的形態(tài)呈平行于江水的垅崗式，向斷續(xù)分布，垅崗之間有小的線狀洼地和沼澤地。

2.2 河流T1階地

T1階地沿嘉陵江及其支流河谷兩岸呈不規(guī)則帶狀分布，階地面微傾于江心和下游，拔河高度約5～8 m，屬堆積階地類型。前緣與高漫灘或河床相毗連，階地上沉積有沖積砂、礫石層及粘土和砂粘土等松散物質(zhì)，為全新世堆積(圖5)。

圖5 擺宴村附近嘉陵江T1階地

2.3 河流T2階地

河流T2階地沿河谷兩岸分布，分布范圍較廣，拔河高度15～25 m，多為基座階地。頂部覆蓋有厚約1 m的褐紅色、褐黃色粘土層，上部為厚4～6 m的細(xì)砂層和含砂礫石層互層，礫石磨圓度較好，礫徑5～30 cm，分選差，階地底部為褐黃色細(xì)砂巖、粉砂巖，該階地為上更新世堆積(參見(jiàn)圖6)。

2.4 河流T3階地

河流T3階地出露范圍較小，零星出露，為基座階地，拔河高度50～70 m。堆積物主要為磨圓度較好的礫石層，厚3～5 m，礫徑5～10 cm，局部可見(jiàn)到礫徑達(dá)20～50 cm，下部為褐紅色細(xì)砂巖，階地面被剝蝕為殘丘狀(參見(jiàn)圖7)。

2.5 河流T2階地

河流T2階地沿河谷兩岸分布，分布范圍較廣，拔河高度15～25 m，多為基座階地。頂部覆蓋有厚約1m的褐紅色、褐黃色粘土層，上部為厚約4～6 m的細(xì)砂層和含砂礫石層互層，礫石磨圓度較好，礫徑5～30 cm，分選差，階地底部為褐黃色細(xì)砂巖、粉砂巖，該階地為上更新世堆積(圖6)。

圖6 零八一廠附近嘉陵江T2階地(鏡向SW)

2.6 河流T3階地

河流T3階地出露范圍較小，零星出露，為基座階地，拔河高度50～70 m。堆積物主要為磨圓度較好的礫石層，厚3～5 m，礫徑5～10 cm，局部可見(jiàn)到礫徑達(dá)20～50 cm，下部為褐紅色細(xì)砂巖，階地面被剝蝕為殘丘狀(圖7)。

圖7 廟子嶺附近白龍江T3階地

3 第四紀(jì)地層厚度及分布特征

研究區(qū)內(nèi)第四紀(jì)地層主要為河流相沉積，局部有坡積零星分布于河谷地帶的兩側(cè)山坡和坡腳。為進(jìn)一步深入了解研究區(qū)范圍內(nèi)的第四紀(jì)地層厚度及其分布特征，本文收集了這一地區(qū)的鉆孔資料，由于該地區(qū)未見(jiàn)有第三系地層出露，收集的各鉆孔資料中的基巖埋深即為第四紀(jì)地層厚度(參見(jiàn)表1)。

表1 研究區(qū)范圍內(nèi)鉆孔基巖埋深一覽表

4 討論和結(jié)論

汶川地震發(fā)生以后，很多學(xué)者對(duì)龍門山斷裂帶地表破裂帶沿線的河流階地進(jìn)行了廣泛的調(diào)查，有些還在河流階地上進(jìn)行了探槽開(kāi)挖工作[3-5]，通過(guò)對(duì)前人相關(guān)調(diào)查及研究結(jié)果的分析，總結(jié)出了強(qiáng)構(gòu)造活動(dòng)區(qū)河流階地的特征。強(qiáng)活動(dòng)區(qū)的河流下切作用較強(qiáng)，河流堆積以磨圓度和分選性均較差的砂礫石混雜堆積為主，且階地后緣常與洪積扇、坡積層等進(jìn)行混雜堆積，很少出露典型的河流二元結(jié)構(gòu)[6-9]，這些地區(qū)第四紀(jì)地層除沖積地層外，也出露較多洪積扇和殘破積層，顯示出構(gòu)造活動(dòng)影響較為明顯。此外，嘉陵江在青川斷裂附近通過(guò)處發(fā)育有5～7級(jí)階地，由于剝蝕作用較強(qiáng)，高階地僅可見(jiàn)基巖底座殘留，上覆堆積物均剝蝕殆盡[10]。龍門山中段都江堰、汶川地區(qū)和龍門山南段寶興地區(qū)的第四系厚度最深處均超過(guò)50 m，顯示出河流較強(qiáng)烈的下切作用，沉積了較厚的第四紀(jì)地層。

嘉陵江廣元段位于四川盆地北部邊緣，龍門山斷裂帶東南側(cè)，流域范圍距離活動(dòng)斷層較遠(yuǎn)，總體構(gòu)造環(huán)境較為簡(jiǎn)單，構(gòu)造活動(dòng)微弱，研究區(qū)發(fā)育有T1～T3即河流階地，沉積相以典型的河流二元結(jié)構(gòu)為主，礫石磨圓度較好，分選好，以河流沖積相沉積為主，第四紀(jì)地層最深處不超過(guò)35 m。通過(guò)與龍門山斷裂帶沿線的河流階地進(jìn)行對(duì)比，揭示出本研究區(qū)與強(qiáng)構(gòu)造活動(dòng)地區(qū)的河流階地沉積相、第四紀(jì)地層分布及厚度等特征存在著較大的差異，結(jié)合研究區(qū)的構(gòu)造位置，顯示出嘉陵江廣元段第四紀(jì)堆積主要為氣候因素主導(dǎo)的河流沖積作用，河流下切作用較弱，受到構(gòu)造活動(dòng)影響較為微弱(參見(jiàn)表2)。

表2 強(qiáng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)區(qū)與弱構(gòu)造運(yùn)動(dòng)區(qū)地貌特征差異

嘉陵江廣元段屬于嘉陵江中游，處于四川盆地北部邊緣出山口附近，河谷較為開(kāi)闊，地勢(shì)較為平坦，河流兩側(cè)發(fā)育有T1～T3級(jí)階地，堆積主要以典型的河流二元結(jié)構(gòu)為主，礫石的磨圓度和分選性較好，第四紀(jì)地層厚度小于32 m，其中T1階地第四紀(jì)地層厚度較大，主要分布在15～32 m范圍內(nèi)，而T2、T3階地為基座基底，上覆第四系不甚發(fā)育，T2第四紀(jì)地層厚度小于15 m，T3階地厚度小于5 m。該地區(qū)河流階地的物質(zhì)組成、第四系厚度及分布特征，與龍門山構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈地區(qū)的河流階地堆積差別較為明顯，顯示出嘉陵江廣元段河流下切作用較弱，沉積相比較單一穩(wěn)定，這表明這一地區(qū)的河流堆積主要受到氣候因素影響，與這一地區(qū)微弱的構(gòu)造活動(dòng)背景也較為吻合。

5 結(jié)論

嘉陵江廣元段屬于嘉陵江中游，處于四川盆地北部邊緣出山口附近，河谷較為開(kāi)闊，地勢(shì)較為平坦，河流兩側(cè)發(fā)育有T1～T3級(jí)階地，堆積主要以典型的河流二元結(jié)構(gòu)為主，礫石的磨圓度和分選性較好，第四紀(jì)地層厚度小于32 m，其中T1階地第四紀(jì)地層厚度較大，主要分布在15～32 m范圍內(nèi)，而T2、T3階地為基座基底，上覆第四系不甚發(fā)育，T2第四紀(jì)地層厚度小于15 m，T3階地厚度小于5 m。

該地區(qū)河流階地的物質(zhì)組成、第四系厚度及分布特征，與龍門山構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈地區(qū)的河流階地堆積差別較為明顯，顯示出嘉陵江廣元段河流下切作用較弱，沉積相比較單一穩(wěn)定，這表明這一地區(qū)的河流堆積主要受到氣候因素影響，與這一地區(qū)微弱的構(gòu)造活動(dòng)背景也較為吻合。

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ResearchontheCharacteristicsofQuaternaryStratigraphyandGeomorphicinGuangyuanSectionoftheJialingRiver

WANG Mingming1，2，SHI Bingxin1, MA Chao1，LIU Shao1, TANG Caicheng2

(1.Sichuan Earthquake Agencydministration , 2 Sichuan Seistech Corporation, Ltd., Chengdu 610041, China；2.Sichuan Seistech Corporation, Ltd., Chengdu 610041, China)

According to the interpretation of satellite images and field geological survey, the landforms in this area can be divided into three types: fluvial plain, hill region and bedrock mountain terrain. The river terrace is divided to T1, T2,and T3., Tthe deposition of terraces is dominated by dual structure, and the roundness and sorting of gravels are better. The thickness of the Quaternary is less than 32 m, the thickness of T1 mainly distributed in the range of 15～32 m. Because of the base substrate, the overlying Quaternary rarely developed in T1 and T2. ,T the thickness of T2 and T3 is less than 15m and 5m respectively. The characteristics of composition and distribution of river terraces in this area are obviously different with those in the Longmenshan mountain. These, showing that the down cutting in the Guangyuan section of the Jjialing Rriver is weak and the sedimentary facies is single and stable. The results indicate that the fluvial deposit is mainly affected by the climate factors, and which is consistent with the weak activity structure background in this area.

The Jialing Rriver;Quaternary;tTerrace

P56

:B

:1001-8115(2017)03-0019-06

2017-07-07；

：2017-07-31

王明明(1984-),男，安徽省阜陽(yáng)市人，博士，主要從事工程地震方面的工作.

10.13716/j.cnki.1001-8115.2017.03.005