川西高原杂谷脑河阶地的形成

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刘 勇 等 ： 川西高原杂谷脑河阶地的形成
２５１


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图 ２ 理县杂谷脑河左岸阶地与冲洪积扇形地
Ｆｉｇ． ２ Ｔｅｒｒａｃｅｓ ａｎｄ ｆｌｕｖｉａｌ ｆａｎ ａｔ ｔｈｅ ｌｅｆｔ ｂａｎｋ ｏｆ Ｚａｇｕｎａｏ Ｒｉｖｅｒ ｉｎ Ｌｉｘｉａｎ ｃｏｕｎｔｙ
T T T T
10-15%.
250 200 (m) 150 100 50 0 0
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地 理 学 报 ６１ 卷
表 １ 样品的 ＥＳＲ 年龄及有关参数
ESR (ka) 54.0 125 248 481
y = 0.39x R Á = 0.9133
100
200
300
400
500
３
阶地序列与冲洪积扇形地
根据野外实地考察 ， 确定杂谷脑河在该区域共发育 ８ 级阶地 ， 在更高的山肩 ， 还发 育了一级冲洪积扇形地。在每级阶地砾石层上面都覆盖了厚度不等的角砾混杂堆积 ， 这 些堆积物分选很差 ， 大小砾石混杂 ， 充填泥沙和 “泥包石” ， 岩性组成相对单一 ， 主要为 就近出露的灰黑色板岩、千枚岩和花岗岩巨砾。因此 ， 应为古泥石流扇冲入杂谷脑河河 床或阶地所堆积的。而河流相砾石层分选好 ， 砾石具定向排列 ， 成分相对复杂 ， 包括花 岗岩 ， 砂岩 ， 板岩 ， 千枚岩 ， 灰岩等 ， 磨圆中等到良好。野外对河流阶地砾石砾径统计 发现 ， 从高阶地到低阶地所包含的最大砾石的直径具明显增大趋势 ， 水动力增强反映出 地形反差的增大。自高到低各级阶地特征描述如下 （ 图 ２） ： 冲 洪 积 扇 形 地 ： 出 现 于 海 拔 ２４５０ｍ 的 山 坡 ， 拔 河 高 度 约 ４６２ｍ ， 主 要 为 角 砾 堆 积 ， 混杂大量的粘土 ， 角砾主要为灰黑色板岩和千枚岩 ， 砾径 ３￣１０ｃｍ 不等。 Ｔ８ 阶 地 ： 基 座 阶 地 ， 基 座 拔 河 约 ３１２ｍ ， 砾 石 层 厚 约 ２ｍ ， 砾 石 磨 圆 中 等 ， 砾 径 ５￣１０ｃｍ 。砾石层之上堆积了约 ５ｍ 厚的角砾堆积 ， 角砾成分主要为灰黑色板岩。 Ｔ７ 阶地 ： 基座阶地 ， 基座拔河 ２６２ｍ ， 砾石层厚 １ｍ 。砾石层之上堆积了 １．５ｍ 厚 的 泥砾堆积 ， 砾径较大 ， 可达 ４０￣８０ｃｍ 。 Ｔ６ 阶地 ： 基座阶地 ， 基座拔河 ２１０ｍ ， 砾石层厚 ３ｍ ， 砾径多为 １０ｃｍ 左右 ， 扁平砾 石居多 ， 砾石层之上堆积了约 ２ｍ 的泥石流堆积 ， 中间夹杂砾径达 ８０￣１００ｃｍ 的砾石。 Ｔ５ 阶地 ： 基座阶地 ， 基座拔河 １０２ｍ ， 河流相砾石层厚 ２ｍ ， 砾石磨圆好 ， 扁平砾居 多 ， 上覆 ８ｍ 泥石流堆积。 Ｔ４ 阶地 ： 基座阶地 ， 基座拔河 ６０ｍ ， 砾石层厚 ２ｍ ， 其上堆积约 １０ｍ 的泥砾混杂堆 积 ， 砾石最大可达 ６０ｃｍ 。 Ｔ３ 阶 地 ： 基 座 阶 地 ， 基 座 拔 河 ３７ｍ ， 砾 石 层 厚 １ｍ ， 扁 平 砾 为 主 ， 砾 径 多 为 １０－２０ｃｍ ， 其上堆积约 ５ｍ 泥砾混杂堆积 ， 所含砾石大者可达 ６０ｃｍ ， 次棱角状。 Ｔ２ 阶地 ： 基座阶地 ， 基座拔河 １７ｍ ， 阶地砾石层厚约 ２ｍ ， 砾径多为 ２０ｃｍ 左右 ， 上 覆约 ０．５ｍ 的灰黄色粘土层。
(ka)
图 ３ 阶地高程反映的杂谷脑河下蚀速率 Ｆｉｇ． ３ Ｔｈｅ ｉｎｃｉｓｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ Ｚａｇｕｎａｏ Ｒｉｖｅｒ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｒａｃｅｓ
另一份样品用玛瑙研钵研磨至 ２００ 目以下 ， 混合均匀 ， 取 ５ｇ 左右 ， 用激光荧光法、 比 色 分 光 光 度 法 和 原 子 吸 收 技 术 分 别 测 定 其 中 的 Ｕ 、 Ｔｈ 和 Ｋ２Ｏ 含 量 ， 计 算 年 剂 量 （ｄ） 。 样品的 ＥＳＲ 年龄用公式 ｔ ＝ ＡＤ／ｄ 来求得 ［１０， １２］。样品测试结果如表 １ 。
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Ｔａｂ． １ ＥＳＲ ａｇｅｓ ａｎｄ ｒ ｅｌａｔｅｄ ｐａｒ ａｍｅｔｅｒ ｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ
U (10 ) 2.31 2.94 3.01 2.87 Th(10 ) 15.1 24.1 19.0 16.8 K O(%) 3.35 3.43 2.83 2.82 AD(Gy) 250.5 713.1 1199.5 2221.9 LX09 LX08 LX07 LX05
Á Á Á
２
杂谷脑地区地貌特征
杂谷脑地区属典型高山 峡谷地形 ， 山高坡陡 ， 基岩破 碎 ， 岩性主要为花岗岩、石英
收稿日期 ： ２００５－０９－１９； 修订日期 ： ２００５－１２－０５
基金项目 ： 国家自然科学基金项目 （４０２０１００７） ［Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ： Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ， Ｎｏ．４０２０１００７］ 作 者 简 介 ： 刘勇 （１９８１－）， 男， 湖北枣阳人， 硕士研究生， 主要从事地貌与第四纪环境演变研究。Ｅ－ｍａｉｌ： ｌｚｕ４１４＠１６３．ｃｏｍ
５
阶地形成原因及其构造运动意义
３期
４
阶地形成年代
由于河流阶地 测 年 材 料 的 缺 乏 和 测 年 技 术 的 限 制 ， 确 定 阶 地 的 形 成 年 代 十 分 困 难 。 前 人 在 本 区 的 工 作 ， 对 于 低 阶 地 的 测 年 主 要 采 用 １４Ｃ 测 年 法 ［８］， 高 阶 地 的 测 年 主 要 采 用 ＴＬ、 ＥＳＲ （ 电子自旋共振 ） 测年法 ［１－３， ８， ９］。近些年来 ， 随着仪器的发展以及实验技术的不断 改 进 ， ＥＳＲ 测 年 法 被 广 泛 地 应 用 于 冲 洪 积 物 以 及 冰 碛 物 的 测 年 中 ， 取 得 了 较 好 的 效 果 ［１０－１２］ 。本文主要用 ＥＳＲ 法来测定阶地的形成年代 ， 实验由国土资源部青岛海洋地质研究所 实验检测中心完成。 ４．１ 样品的采集 所有样品均采集自每级阶地的河流相砾石层中。采样时在天然剖面上开挖至少 ５０ｃｍ ， 以减少后期暴露的影响 ， 采样时遮蔽阳光照射 ， 采集其中的砂土质堆积物 ， 避光 保存。 ４．２ 样品的预处理及测试结果 把采集的样品分成两份。一份在水中筛取 ０．１￣０．３ｍｍ 部分 ， 加入 Ｈ２Ｏ２ 除去有机物 ， 用水冲洗干净后在稀 ＨＣｌ 中浸泡一天以上除去碳酸盐 ， 水洗后在浓 ＨＦ 中酸蚀 ６ｈ 除去大 部分的长石和石英颗粒的表面 ， 冲洗至中性后 ， 在 ４０ｏＣ 以下烘干。用磁选仪去掉其中的 磁性矿物 ， 处理后的样品等分成 ９ 份 ， 每份约 ３００ｍｇ， 用 ６０Ｃｏ! 源以不同的剂量进行人工 辐照 ， 样品中有丙氨酸 ／ ＥＳＲ 剂量计 ， 可以准确的获得人工辐照的剂量值。辐照后的样 品放置一周以上 ， 用德国 Ｂｒｕｋｅｒ 公司的 ＥＭＸ 型 ＥＳＲ 谱仪测试。测试条件为 ： 室温、 Ｘ 波 段 、 中 心 磁 场 ３４８ｍＴ 、 扫 宽 ５ｍＴ 、 调 制 幅 度 ０．１ｍＴ 、 转 换 时 间 ５．１２ｍｓ 、 时 间 常 数 ４０．９６ｍｓ、微波功率 ２ｍＷ。在以辐照剂量为横坐标 ， ＥＳＲ 强 度 为 纵 坐 标 的 图 上 ， 采 用 线 性拟合外推至 ＥＳＲ 信号强度为零时的辐照剂量即为总剂量 （ＡＤ）［１０， １２］。
第 ６１ 卷 第 ３ 期 ２００６ 年 ３ 月
地 理 学 报
ＡＣＴＡ ＧＥＯＧＲＡＰＨＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ
Ｖｏｌ．６１， Ｎｏ．３ Ｍａｒ．， ２００６
川西高原杂谷脑河阶地的形成
刘 勇， 赵志军 ， 李才林 ， 张茂恒， 陈 晔
摘要 ：
（ 江苏省环境演变与生态建设重点实验室 ； 南京师范大学地理科学学院 ， 南京 ２１００９７）
根据野外实地地貌调查 ， 确定 了 川 西 高 原 杂 谷 脑 河 理 县 段 发 育 了 ８ 级 阶 地 ， 并 对 阶 地 沉 积 物 进 行 了 ＥＳＲ 年 代 测 试 ， 初 步 确 定 杂 谷 脑 河 第 ＩＩ， ＩＩＩ， ＩＶ ， ＶＩ 级 阶 地 约 形 成 于 距 今 ５４ ， １２５ ， ２４８ ， ４８１ｋａ 。 阶 地 成 因 分 析 表 明 这 些 主 要 阶 地 序 列 主 要 是 构 造 隆 升 的 结 果 ， 因 此 ， 阶 地 形 成 年 代 确 定 的 杂 谷 脑 河 下 蚀 速 率 为 ０．３９ｍ／ｋａ ， 与 大 地 测 量 获 得 的 龙 门 山 隆 升 速 率
杂谷脑河各级主要阶地分别代表了川西高原中更新世以来的几次隆升事件。根据阶地高程和
（０．３￣０．４ｍ／ｋａ） 相一致。
关键词 ：
川西高原 ； 杂谷脑河 ； ＥＳＲ 年代 ； 下蚀速率
１
引言
杂谷脑河发源于鹧鸪山脉南麓 ， 为岷江右岸一级支流 ， 流经米亚罗、理县、薛城等 地 ， 于汶川汇入岷江 （ 图 １） 。河流溯源侵蚀 ， 进入青藏高原内部 ， 其河谷地貌特征记录了 青藏高原东部第四纪阶段性隆升过程。前人对岷江上游河谷地貌开展了广泛的研究 ， Ｅｒｉｃ Ｋｉｒｂｙ 等 （２０００） 通过红外释光和 １４Ｃ 方法测定了岷江上游阶地堆积物年代 ［１］， 并通过岷江 断陷盆地底部剥蚀面的变形推测岷山上升量 ； 杨农等 （２００３） 基于岷江上游干流阶地野外 观察和阶地沉积物的 ＥＳＲ 年代测定 ［２］， 阐述了岷江干流晚第四纪阶地的形成过程和河谷 下切历史 ， 探讨了阶地演化对 Á 岷山和龙门山构造带隆升的响 " 应 过 程 ； 李 勇 等 （２００５） 根 据 # % & 晚新生代岷江下蚀速率定量约 $ $ 束了青藏高原东缘山脉的隆升 机 制 及 形 成 时 限 ［３］。 然 而 ， 对 杂谷脑河的发育却鲜有论及， 本文在野外地貌调查及阶地沉 ’ Á 积 物 ＥＳＲ 测 年 的 基 础 上 ， 确 定了杂谷脑河阶地序列及形成 ( ! 年代 ， 并进一步探讨阶地成因 及意义。
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பைடு நூலகம்



图 １ 杂谷脑河位置 Ｆｉｇ． １ Ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ
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地 理 学 报
６１ 卷
砂岩、千枚岩等。前人对该地区的研究主要集中于第四纪冰期的划分 ， 认为岷江流域古 冰川遗迹分布很广 ， 而杂谷脑地区保存得较为完整。杨怀仁 （１９４５） 认为岷江流域冰川作 用显著时期至少可分为两期 ［４］： 较新的杂谷脑期和较老的喇嘛寺期 ， 另外还可划分更老的 一次 ， 即瓦斯寨期。 １９６３ 年 ， 罗来兴先生考察了杂谷脑附近的古冰川遗迹 ［５］， 他指出在杂 谷脑左岸打色尔沟口高出河面 ５７０ｍ ， 即海拔 ２４７０ｍ 的谷肩上局部残存了数十米厚的冰碛 物 ， 并认为可能是该区冰川作用的下限。此外 ， 他认为高出河面 ２６０￣２８０ｍ 及 ２９０￣３００ｍ 的阶地可能是冰水堆积阶地。 １９６０ 年 ， 由李承三等带领的成都地质学院第四纪冰川研究 队对龙门山南段东坡及山前地带第四纪冰川遗迹进行了考察 ［６］， 他们根据冰蚀地貌 ， 以及 泥砾分布的高程、成分、颜色、残余厚度、漂砾、胶结和风化程度等特征 ， 把杂谷脑地 区冰川 作 用 分 成 了 五 次 冰 期 和 四 次 间 冰 期 ， 从 老 至 新 分 别 为 一 把 伞 冰 期 、 山 王 庙 冰 期 、 瓦达山冰期、二道坪冰期和杂谷脑冰期。并对瓦达山冰期 ， 二道坪冰期和杂谷脑冰期漂 砾 成 分 和 砾 径 进 行 比 较 分 析 。 唐 邦 兴 等 （１９９６） 先 后 考 察 了 杂 谷 脑 地 区 山 谷 冰 川 遗 迹 ［７］， 并对前人认为的冰碛物采样进行了研究 ， 粒度和石英颗粒扫描电镜分析 ， 指出该冰碛物 可能为三种不同的沉积物 ， 即冰川沉积 ， 冰水沉积和泥石流沉积 ； 而石英颗粒表面特征 扫描电镜分析不支持冰川成因。