长江三峡地区夷平面分布特征及其形成年代.pdf
第 2 5 卷第 1 期 2 0 0 6 年 3月 中 国 岩 溶 CARS 0LoGI CA S I NI CA Vo 1 . 2 5 N0 . 1 M a r . 2 o o 6 文章编号 1 0 0 1 --4 8 1 0 2 0 0 6 0 1 一o 0 4 O O 6 长江三峡地区夷平面分布特征及其形成年代 0 引言 谢 世友 h , 袁道 先 , 王建 力 , 况 明生 1 . 西南大学资源与环境科 学学院 , t庆 4 0 0 7 1 5 I 2 . 西南大学三峡库 区生态环境曩育部t点 实验室 ,t庆 4 0 0 7 1 5 摘要 通过野外路 线考察, 典型地 区填 图, 地质 、 地形 图判读 , 航片 、 卫片验 证、 核 对及前人资料分析和年代 学方 法, 对长江三块地 区的地貌进行 了研 究。结果表明 该 区现代河谷之上存在 两级夷平 面和 一级剥夷面。高夷平面分布高度为海拔 1 7 0 0 2 0 0 0 m, 完成于老 第三纪末 ; 低夷平 面分布 高度 为海拔 1 2 0 0 1 5 0 0 m, 完 成于上 新世末 ; 剥夷面分布高度海拔为8 O O ~1 2 0 0 m, 形成年代为 3 . 4 ~ 1 . 8 MaB . P . 。 高夷 平 面在地貌 上表 现为宽浅 的坳谷洼地与低矮 的缓丘相 结合 , 呈现一派波状起伏 的 老年期地貌 景观; 低夷 平面多表现为 高大 的岩溶丘陵 与大 型洼地相 组合 的岩 溶台 面, 洼地两侧 多有 水平 溶洞发育 ; 剥夷面可 以岩溶 盆地、 山问盆地、 岩溶台面、 河谷 盆地 、 岩 溶洼地及 河流宽谷等多种地貌形式存在 , 没有 大范 围可 比性。 关簟词 三块地 区; 夷平 面;剥夷面; 形成年代 中田分类号 P 9 3 1 . 5 文献标识码 A 李 四光最早 指出中国大陆地势的一个显著特点 是 由青藏高原 向太平洋沿岸逐级下降 , 形成三个巨大 的地形台阶 第一台阶为青藏高原 , 平均海拔 4 0 0 0 “ 5 5 0 0 m; 第二台阶为 内蒙古一鄂 尔多斯一云贵高原, 平均海拔 1 0 0 0 , 2 0 0 0 m; 第三 台阶为中国东部丘陵平 原 , 平原的海拔在 O - - 2 0 0 m 之间, 丘陵低山的平均高 度不超过l O 0 0 m。 这三大台阶之间的过渡地带都是地 形突变区, 河床 比降大, 河流常深切形成峡谷 。 长江发源于青藏高原 , 顺地势东流入海 。当它流 经第一个地形陡坡带时, 形成了金沙江大峡谷 ; 当它 流经第二个陡坡带时, 形成了著名的长江三峡。 无疑, 长江是在切过三峡之后才上下 贯通 、 形成泱泱大河 的 。因此, 三峡地区的地貌发育与演化过程在长江河 谷研究中地位十分突出, 长期 以来倍受关注, 是我国 地貌学研究的代表地 区之一 。 夷平面与地文期研究是揭示区域地貌演化过程 的重要手段 。 特别在三峡地区, 因隆起带抬升作用, 长 江及其支流强烈下切 , 地形十分破碎 , 加之地处亚热 带湿润地区, 地面冲刷严重, 测年材料匮乏 , 因此前人 主要通过地形分析与区域对 比的方法对该地区的地 貌演化进行研 究r 卜 , 为我们今天的工作奠定了 良好 的基础 。但 以往的研究受种种条件限制 , 学者们的研 究结论差异较大 , 远未取得统一认识r s - 。本文选择 长江与清江间的分水岭地块为主要研究区 图 1 , 根 据野外实地考察、 航片卫片判读 、 地质地貌剖面分析 , 结合相关沉积分析、 洞穴考古及年代学研究结果 , 着 重探讨分布于三峡地区现代河谷之上的夷平面特征 及其年代问题 。 1 夷平面分布与特征 在三峡地 区, 高位的平坦地面与深切的现代河谷 形成 明显的地形反差, 是地形地貌研 究的良好场所 。 长江与清江在研究区内自西而东平行流动 , 两江间水 平距离仅数十公里 。 三峡段的水面高程不足l O O m, 但 它与清江间的分水岭高度差可达 2 0 0 0 m 以上 图2 。 综合应用上述手段 , 分析、 对 比、 验证结果表 明, 三峡 地 区存在 三 级夷平 面 , 其分 布高 度分 别 为1 7 0 0 ~ 基金项 目t 重庆 市科委研 究项 目 2 0 0 4 --8 2 5 8 第一作者简介 t谢1 E 1 9 6 0 -- , 男 , 教授 , 从事第四纪与 自然地理研究 . 收稿 日期 。 2 O O 5 1 2 2 4 维普资讯 第2 5 卷第1 期 谢世友等 长江三峡地区夷平面分布特征及其形成年代 4 1 囝 1 研究点 、 线 位置分布囝 砾 石与高程据 文献t 4 1 F i g . 1 M a p s h o wi n g t h e s t u d y s i t e s a n d p r o f i l e s 1 . 地质地貌削面位置 , 2 . 砾石分布点及其高程 , 3 . 考古发掘地 , 4 . 重 点调查 点 , 5 . 城镇 2 0 0 0 m 高 夷平面 、 1 2 0 0 “ “ 1 5 0 0 m 低夷平面 和 8 0 0 ~1 2 0 0 m 剥夷面 。 1 . 1 高夷平面 主要分布在远离河谷的分水岭地区, 构成长江与 清江的分水高地。 在图2中大山包、 王家坪、 茅草坝等 地 , 山原形态保存较好 , 岩溶台面特征明显 , 地面波状 起伏 , 高差较小 见图3 ; 当其出露于构造带附近或与 非可溶性岩体接触带常发育有深陷的洼地和波立谷 , 波 立谷 的谷底高程多在 1 4 0 0 1 5 0 0 m之间 , 如湖北 巴东绿葱坡 、 建始龙潭坪等处都很典型E ; 第三种表 现形式是由等高山峰密集排列组成的峰顶面, 这主要 是原始地面被切割破坏后的残留形态 , 因此多分布在 平坦山原的边缘位置或隆起带的边界地带 。 该级夷平面可 由寒武系、 志 留系、 二叠 系和三叠 系等不同时代的地层组成 , 它削切不同时代的构造 , 在大范围内保持相近的高度 , 并且与其下的夷平面常 呈陡坡过渡。我们与多数学者的看法相同, 认为1 7 0 0 - - -2 0 0 0 m夷平面是三峡地 区的最高山顶夷平面。 1 . 2 低夷平面 这级夷平面围绕高夷平面分布 , 范 围更广 , 是隆 升山地的主体地面。 其组成可以是从寒武纪到侏罗纪 各个时代的地层。由于岩性 的差异 、 分布位置的不同 和新构造运动的影响, 该级夷平面的地貌表现是多种 多样的 , 并发生变形变位 。 在连片的灰岩出露地 区, 地面多表现为高大的岩 溶丘陵与大型洼地相组合的岩溶台面。 台面上的溶丘 与洼地之间的相对高差可达 3 0 0 “ 4 0 0 m, 洼地两侧多 有水平溶洞发育 。 在地面上和溶洞中常有磨圆极高的 河流砾石, 并发现有浅绿色基性火山岩砾石和紫色安 山岩砾石[ 9 ] , 说明砾石来源于外地 , 河流长距离搬运 , 当时地面应该是完整而连续的。 当地面离开高夷平面时 , 往往变形为平顶的梁状 山脊向外延伸 , 并在多数情况下形成长江一级支流的 分水岭 。虽然在靠近现代河谷的地方, 该级夷平面已 被切割成互相分隔的山梁 , 但早期的地面痕迹 尚可辨 认 。 考察中我们在巫山县的望天坪和丰都县的鸡石 尖发现 了残 留的古风化壳和铁盘。 根据对堆积物的化 学分析和电镜观察 , 结果具有明显的石灰岩风化壳特 征, 表明当时三峡地 区处于风化壳发育的低地 环境 另文介绍 。 海拔 1 2 0 0 “ - 1 5 0 0 m这级夷平面不仅削切不同时 期的构造与岩层 , 在广大 范围内保持稳定的高度 , 而 且流水作用证据充分 , 夷平面上铁质风化壳的存在反 映已到达准平原发育最后阶段的风化时期 。 1 . 3 剥夷面 低夷平面之下 的地面高度变化很大 , 主要 与岩 性、 构造、 流域和距现代河谷的远近有关。 由于影响因 素众多 , 其形态特征更是多种多样。 长江两岸的大支流可向分水岭高地内部延伸 , 在 顺构造软弱岩层侵蚀的情况下 , 有时以宽谷形式伸入 到夷平面内部 , 当不同方 向的宽谷汇合时形成马鞍状 分水岭或宽谷廊道 。如长江抱龙河与清江盆家河 , 长 江长滩河支流后河与清江的分水岭都是马鞍状宽谷 , 其高程接近 1 2 0 0 m。长江龙驹河 、 清江长偏河在向分 水岭延伸时 , 也形成 1 2 0 0 m左右的地面, 清江花天河 维普资讯 维普资讯 第2 5 卷第1 期 谢世友等。 长江三峡地区夷平面分布特征及其形成年代 4 3 图 3 茅草坝夷平面分布 图 Fi g . 3 Di s t r i b u t i o n o f p l a n a t i o n f e a t u r e s i n M a o c a o b a a r e a 1 . 2 0 0 0 m;2 .1 7 0 0 2 0 0 0 m; 3 . 1 5 0 0 1 7 0 0 m; 4 . 1 5 0 0 m; 5 . 落水洞 ; 6 . 洼地 北岸也形成高度相近的宽谷 。 在利川盆地 , 由于远离长江与清江干流 , 灰岩地 面在低夷平面的基础上向下以溶蚀作用为主 , 形成了 目前海拔 1 1 0 0 m 左右的溶盆景观。其地表流水 虽已 归入清江水系 , 但却是通过腾龙洞以溶洞续接 , 并未 改变利川盆地外围的岩溶 台面形态。 同样是 由三叠纪嘉陵江灰岩组成的地面 , 在奉节 县兴隆区境 内, 因距长江较近 , 地面已被大支流切过 , 地表表现为峰丛与洼地的组合形态, 溶斗、 落水洞、 塌 陷坑等漏陷地貌星 罗棋布并有众多盲谷发育, 地面起 伏很大 , 地表十分破碎, 与利川溶盆景观形成鲜明对 比。 在 巫山县海拔 8 3 0 m 的大庙一带, 早年北东 向的 古宽谷地形保存完整[ 6 ] , 在宽谷边缘的溶洞中发现了 著名的“ 巫山猿人川 E 。 。 。 在秭归盆地 , 该级夷平面表现为向盆地中心倾斜 的红盆地形 。而沿长江河谷 , 在云阳、 奉节之间, 该级 夷平面则表现为 向长江倾斜的连续地面 , 具有河谷盆 地的特点。 总之 , 8 o 0 ~1 2 0 0 m这级夷平面, 可以岩溶盆地、 山间盆地、 岩溶 台面 、 河谷盆地、 岩溶洼地及河流宽谷 等多种地貌形式存在 , 各地面的高度不一致, 有各 自 的局部侵蚀基面。反映当时地面夷平程度较低 , 尚未 形成统一的水文 网。根据 D a v i s 侵蚀循 环理论 , 这是 壮年期的地貌特征 。 因此, 可用“ 剥夷面” 概称之 , 以区 别于前述的两级夷平面 。 2 夷平面形成年代探讨 2 . 1 高夷平面形成年代 高夷平面形成年代 目前还只能用相关沉积和构 造事件来推断其形成年代 。 在三峡地 区内部及周边地带普遍沉积早第三纪 红层。 黔江正阳盆地与来凤盆地是隆起带内部的山间 断陷盆地。 该红层表现为一套从山麓相逐渐过渡为河 湖相最后是广泛的湖相沉积 , 是一套从褶皱后的强烈 侵蚀开始, 逐渐剥蚀夷平 的堆积 , 一般视其为 当地最 高山顶夷平面的相关沉积[ 1 u。在峡东地区, 该套地层 在岩相上也表现为由粗到细的变化 , 其内部为整合接 触 , 但与上第三纪地层为角度不整合。在长江南岸的 仙女 山盆地中, 该套地层的分布高度 已超过 1 5 0 0 m, 考虑到后期蚀低和堆积时两旁山地一定高于盆地 , 认 其为高夷平面相关沉积是可信的。最近 , 张峰等应用 裂变 径迹 方 法测 定仙 女 山红 层E ] , 其 形成 时代 为 2 5 . 3 1 士2 . 8 Ma B . P . 。因此 , 这套地层结束于老第纪 末是毫无问题 的。 向西 , 高夷平 面在川东华蓥山一带 , 表现为海拔 1 5 0 0 “ - “ 1 6 0 0 m 的峰顶面。夷平面削切由四川运动形 成的褶皱山地 , 因此其形成时代当是四川运动发生以 后 。四川运动的发生时间, 确定为相当于喜马拉雅运 动第一幕E l 1 3 。因此, 可推断其完成年代在喜马拉雅运 动I I 幕之前的渐新世末或中新世初。 维普资讯 44 中国岩溶 2 0 0 6 盔 向东, 高夷平面受大地构造背景控制 , 变形较快。 江汉盆地西部上第三系掇刀石组与广华寺组不整合 于下伏地层之上, 不整合面所代表的褶皱运动为喜马 拉雅第1 I 幕 , 三峡地区最高山顶夷平面因此次运动而 解体破坏[ 1 副。 根据以上讨论 , 我们认为鄂西期夷平面完成于喜 马拉雅运动第1 I 幕发生之前的老第三纪末 , 时代晚于 2 5 M a B. P.。 2 . 2 低夷平面形成年代 显然, 低夷平面开始发育的时间是高夷平面被解 体后的新第三纪早期。 在江汉盆地的外围区域和平原 内部, 上第三系都是一套连续沉积 , 没有 间断, 是一个 独立的大韵律层 。根据相关沉积理论 , 沉降区这套地 层可视为低地面从隆升到夷平的相关沉积 。 从地形变化上看 , 低夷平面延伸至黄陵背斜的南 翼和东翼后迅速降低并削切第三纪地层, 形成缓起伏 的红层丘陵 , 而 又为 早更新世砾石 层所覆盖[ 1 。因 此, 低夷平面是在红层沉积之后的晚第三纪 时形 成 的 。 从气候学特点看 , 江汉盆地的上第三系所含孢粉 以被子植物为主 胡桃、 栎、 栗、 桦、 榆 , 含裸子植物 , 以具气囊的松柏类为主, 蕨类 中有大量水生的水龙骨 孢, 总体上孢粉组合反映为温暖针 落 叶、 阔叶混交 林类型, 应为湿润的暖温带气候环境[ 1 引 。 而低夷平面 上溶丘高大、 洼地深陷、 坡立谷发 育、 干谷盲谷众多 , 这些现象也都反映了夷平面发育时 比较 暖湿的气候 特点 。 这种气候特点明显不同于江汉和四川两盆地早 第三纪膏盐沉积所反映的干燥气候 , 而与晚第三纪地 层记 录相 对应 。 因在鸡石尖 、 望天坪首次发现 了红色风化壳及铁 盘 , 它们与江汉盆地中的铁质壳和四川盆地中的古风 化壳同是低夷平面的产物 , 而红色风化壳被认为是夷 平面发育到最后阶段 的产物[ 1 引, 所 以低夷平面的截 止年代当是红色风化壳发育的终止时期。 红色风化壳 是江汉盆地划分第三纪与第四纪的岩性标志 , 其上覆 地层的古地磁位于高斯正 向期马莫斯负极性 事件前 后 上下 , 距今年龄3 0 0 “ - 3 4 0万年左右[ “ ] , 而覆盖于 四川盆地古风化壳之上大 邑砾岩的底部年龄为 3 . 3 0 Ma B . P . [ 1 引 。我们对望天坪风化壳上覆土状堆积物 的石英砂E S R测年 , 结果为2 . 3 7 Ma B .P . 。同时 , 我 们还 对建始盆地西侧砾岩层 的胶结物进行 E S R测 年, 结果为 3 . 1 Ma B .P . 。虽然建始盆地的高程仅 6 0 0 m 左右, 但 山间盆地的磨拉石堆积可反映山地的 构造抬升事件。 综合以上分析 , 我们认为低夷平面肇始于晚第三 纪初的喜马拉雅 I I 幕构造运动 , 截止于 3 . O ~3 . 4 Ma B . P . 前后的构造事件 相当于喜马拉雅I I I 幕 , 而两 构造事件之间的平静时期形成了该级夷平面。 2 . 3 剥夷面形成年代 剥夷面是在低夷平面被喜 山运动I I I 幕破坏之后 的基础上发育起来的, 因此它的下限时间为3 . 0 “ - - 3 . 4 Ma B . P . , 这是毫无疑问的。其上限时间, 即8 0 0 m剥 夷面的形成年代可 以通过巫山猿人洞 的实测年龄加 以确定。 猿 人洞位于 巫山县海拔 8 3 0 m 大庙盆地的古大 溪河岸边 , 其北面就是深切的现代长江峡谷 。古环境 研究表明, 当时大庙一带为低地的宽谷或湖泊沼泽汇 水环境 , 相 当于周边 山地的侵蚀基面[ 1 。“ 巫山人” 化石的实测年龄为 1 . 8 0 “ - - 2 . 0 4 Ma B .P . [ 2 。 , 可作 为剥夷面发育的上限时间。之后 , 长江进入以深切峡 谷为特点的河谷发育时期。 3 结论 通过以上分析 , 得出如下结论 1 三峡地 区现代河谷之上层状地形明显 , 为两 级夷平面和一级剥夷面 。 2 高夷平面主要分布在长江与清江的分水岭地 区, 远离现代河谷 , 地面较平坦完整 ; 低夷平面主要构 成长江一级支流的分水岭高地, 多受流水和岩溶作用 改造 , 完整性差 , 地面起伏较大; 剥夷面的地貌形式多 样, 表明当时地面 尚未夷平 , 循环演化因回春中断。 3 深切峡谷的发育时间, 应在剥夷面形成之后 。 参考文献 [ 1 3 叶良辅 , 谢家萍.杨子江 流域巫 山以下 之地质构造 与地文 发育 史 [ J ] .地质汇报 , 1 9 2 5 , 第七号 7 7 7 8 . 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FAETURES oF THE PLANATI oN S URFACE I N THE SURRoUNDI NG AREA oF THE THREE GoRGES oF YANGTZE XI E S h i y o u ’ 。 ,YUAN Da o x i a n ,W ANG J i a n l i ,KUANG Mi n g . s h e n g 1 S c h o o l o f Re s o u r c e sE n v i r o n me n t a l S c i e n c e s ,S out h we s t Un i v e r s i t y, C h o n g q i n g 4 0 0 7 1 5 , C h i n a 1 2 .Ke y L a b o r a t o r y o f t h e 7 . c o r g e s R e s e r v o i r Re g i o n ’ 5 E c o - En v i r o n r a e n t Mi n i s t r y o f E d u c a t i o n ,S o u t h we s t Un i v ers i t y , C h o n g q i n g 4 0 0 7 1 5 。C h / n a Ab s t r a c t B y wa y o f i n t e r p r e t a t i o n o f l a r g e - s c a l e t o p o g r a p h i c ma p s a n d s a t e l l i t e i ma g e s,f i e l d i n v e s t i g a t i o n. g e o mo r p h i c ma p p i n g t o t y p i c a l r e g i o n s ,a n a l y s i n g t h e t o p o g r a p h i c s u r f a c e f e a t u r e s a n d c h r o n o l o g i c a l s t u d y , t h e t o p o g r a p h i c s u r f a c e s s u r r o u n d i n g t h e Ya n g t z e Go r g e s t h e Th r e e Go r g e swe r e a n a l y z e d .Two pl a n a t i o n s u r f a c e s a n d o n e p e d i me n t i n t h e s t u d y a r e a we r e f o u n d .Th e h i g h e r p l a n a t i o n s u r f a c e ,1 70 0 m t o 2 0 0 0 m a b o v e s e a l e v e l ,wa s f o r me d i n t h e l a t e s t p e r i o d o f Ea r l y Te r t i a r y .The l owe r p l a na t i on s u r f a c e,1 2 0 0 m t o 1 5 0 0 m a b o v e s e a l e v e l ,wa s f o r me d i n t h e L a t e Pl i o c e n e .Th e p e d i me n t wa s f o r me d f r o m 3 .0~ 3 .4 M a B. P. t o 1 . 8 ~ 2 . 0 4 M a B. P Th e r e a f t e r t h e mo d e r n r i v e r s y s t e m o f Ya n g t z e wa s s t a b l e a n d b e g a n i t s i n c i s i o n t o f o r m t h e p r e s e n t c h a n n e l s s y s t e m. Ke y wo r d sYa n gt z e Gor g e s;Pl an a t i on s u r f a c e;Pe d i me nt ;Fo r me d a ge ] ] ] ] ] ] “ 加 [ [ [ [ [ [ ]] ] ] ] ] 妇 . u . . . [ [ [[ [ [ [ [ 维普资讯