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贵州清水江上游河流阶地序列研究*
2023-03-04 16:50:12 ℃白庆玲,樊云龙▲,任大银,朱克卫,杨金礼,黎成都,金 桃
(1贵州师范学院地理与资源学院贵州省地理国情监测重点实验室,贵州 贵阳 550018;
2新疆生产建设兵团第二师三建中学,新疆 库尔勒 841000;
3贵州省山地资源研究所,贵州 贵阳 550001)
河流阶地是由于河床的迂回侧蚀使得河谷变宽,随着河流的搬运量大于沉积量,造成河床下切侵蚀后在河谷两侧高地残留的平坦阶梯状地貌面,并延续老河床的地貌形态、保留其沉积物[1-4],在河流系统变化过程中保留下的阶梯状地貌是河流地貌中最为突出的地貌形态。河流阶地序列直接记录了河流下切幅度的变化,阶地的形成是对地面抬升和气候变化积极响应的结果,记录着流域范围内的构造运动、古水文、古气候变化等信息[5-7]。
阶地类型受基准面变化、气候条件和构造活动等因素的影响和制约[8-9]。河流的下切侵蚀是由不同原因导致,所以阶地的结构与形态也不同[10]。河流阶地的类型[11]可以分为侵蚀阶地、基座阶地、堆积阶地、埋藏阶地,而Bull[12]则认为阶地的类型可分为构造阶地、气候阶地和复合响应阶地这三种类型,这是因为大多数情况下造成基座阶地的是构造成因,而造成堆积阶地的是气候成因[8]。一般情况下,河流阶地沿河道两岸连续分布,同一级阶地序列也是可以上下游对比的,因此众多研究关注阶地序列的上下游对比[2-3]。
清水江是贵州东部的一条大型河流,前人对清水江河流地貌的研究很少。仅有的研究只在都匀、凯里等山间盆地发现有多级阶地存在[13],但在清水江沿岸是否分布有阶地不得而知。之前的野外工作中我们在清水江凯里以上河段发现有多处阶地,因此本研究以期查明清水江上游河段的河流阶地分布情况。在理论上,对清水河阶地序列的调查及成因研究能反映出区域地貌演化过程,也可能揭示贵州高原在构造抬升过程的重要地质信息,可以加深我们对贵州高原地貌演化的理解。
贵州高原位于中国西南部,处于中国地势第二级阶梯,自西向东、自中部向南部和北部倾斜[14],向西为海拔逐渐升高的云南高原,向北为地势低缓的四川盆地、东为湘西山地、南为广西丘陵。受青藏高原强烈隆升的影响,云贵高原的地势整体上呈西高东低的状况[15]。
清水江流域位于贵州省东部,是长江支流沅江上游的主源,区域气候温暖湿润,属亚热带湿润季风气候,冬暖夏凉,气候宜人,水能资源蕴藏量多。清水江发源于黔南州都匀市西北的斗篷山,沿途流经都匀市、麻江县、凯里市、台江县、剑河县、锦屏县,最终于黔东南州天柱县流出省境,于湖南境内与渠江汇合后称为沅江,如图1所示。清水江的干流全长459 km,流域面积17145 km2,包括黔东南州、黔南州的16个县(市)。本研究集中调查了清水江上游河段,即凯里以上河段。
图1 研究区位置示意图Fig.1 Location of the study area
2.1 研究方法
通过实地考察清水江的阶地形态沉积物特征,观察流域的地质地貌状况,测量阶地面以及阶地基座的海拔高度和横跨距离。使用ArcGIS软件对研究区域DEM数据进行河流水系及地形的提取分析,再利用制图软件对9个测量阶地点绘制剖面图和位置示意图。
2.2 数据来源
提取流域范围的DEM数据来自地理空间数据云的30 m分辨率的数字高程数据;
行政界线也是来自地理空间数据云的中国各级行政,河流,道路等基本要素矢量数据,阶地剖面图的数据来源于野外实地测量。
3.1 清水江上游阶地特征
本研究中九个阶地剖面点的成图数据是通过野外实地调查测量记录,再按照一定的比例绘制而成的结果。从上游往下游,如图2~图10所示,对这9个测量点的阶地特征作一个简单介绍。
(1)斗篷山:斗篷山剖面位于都匀市斗篷山村附近,存在两级阶地。T2是侵蚀阶地,阶地面拔河高度为36 m,阶地基座面拔河高度为34 m,基座上覆有约2 m厚的砾石层,砾径5~10 cm不等,沉积物较少;
T1是基座阶地,阶地面拔河高度为4 m,阶地基座面拔河高度为3 m,基座上覆盖有1 m左右的砾石层,砾石磨圆较好,砾径5~8 cm,有较薄的沉积物。如图2所示。
图2 斗篷山阶地剖面图Fig.2 The terrace profile of Cape Mountain
(2)岔河:岔河剖面位于都匀市岔河村附近,存在两级阶地。T2阶地面拔河高度为30 m,阶地基座面拔河高度27 m,基座上覆有厚约2 m的砾石层,磨圆较小,砾径5~10 cm,砾石层之上有厚为1 m左右的砂层,有砾石沉积物厚1米,砾石下伏泥岩,下有粘性土;
T1阶地面拔河高度为13 m,阶地基座面拔河高度为12 m左右,基座上覆盖有厚0.8 m左右的砾石层,砾径3~7 cm。如图3所示。
图3 岔河剖面图Fig.3 The terrace profile of Chahe
(3)马寨:马寨剖面位于都匀市马寨大桥附近,存在两级阶地。T2阶地面拔河高度为23 m,阶地基座面拔河高度为21 m,基座上覆厚度0.8 m左右的砾石层,砾石磨圆极好,砾径8~20 cm,砾石层之上为厚1.2 m左右的砂层,砂层顶部有明显的风化层,呈红土化和粘土化,T1阶地面拔河高度为10 m,阶地基座面拔河高度为3 m,基座上覆砾石层厚约1 m,砾石层上为厚6 m的砂层,砾石磨圆极好,砾径5~10 cm。如图4所示。
图4 马寨剖面图Fig.4 The terrace profile of Mazhai
(4)营盘大桥:营盘大桥剖面点位于都匀市东站旁的营盘大桥附近,存在两级阶地。T2阶地面拔河高度为21 m,阶地基座面拔河高度为20 m,基座上覆有约1 m厚的砾石层,砾石磨圆度好,砾石层含石英砂岩、赤铁矿,砾径3~10 cm;
T1阶地面拔河高度为12 m,阶地基座面拔河高度为12 m,沉积物极少。如图5所示。
图5 营盘大桥剖面图Fig.5 The terrace profile of Yingpan Bridge
(5)羊卡村:羊卡剖面位于都匀市羊卡村附近,有三级阶地的存在。T3阶地面拔河高度为48 m,阶地基座面拔河高度为46.2 m,基座上覆有厚1.8 m左右的砾石层,砾石层含石灰岩和石英砂岩,砾径6~10 cm,有较薄的沉积物;
T2阶地面拔河高度为25 m,阶地基座面拔河高度为24 m,基座上覆盖有1 m左右的砾石层,砾径4~9 cm;
T1阶地拔河高度为10 m,阶地上现为农田。如图6所示。
(6)瓮城河大桥:
瓮城河大桥位于麻江县瓮城河村瓮城河大桥处,存在三级阶地。T3阶地面拔河高度为34 m,阶地基座面拔河高度为32 m,基座上覆有约2 m厚的砾石层,砾石磨圆较好,砾径6~13 cm;
T2阶地面拔河高度为23 m,阶地基座面拔河高度为22 m,基座上覆盖有1 m左右的砾石层,砾石磨圆极好,砾径2~8 cm;
T1阶地拔河高度为8 m。如图7所示。
图6 羊卡剖面图Fig.6 The terrace profile of Yangka
图7 瓮城河大桥剖面图Fig.7 The terrace profile of Wengcheng River Bridge
(7)翁东村:翁东剖面位于麻江县翁东村附近,有两级阶地存在。T2阶地河流相沉积保留较好,该级阶地拔河高度为21 m,阶地基座面拔河高度为19.5 m,基座上覆厚度0.4 m左右的砾石层,砾石磨圆极好,砾径5~10 cm不等,砾石层之上为厚1.1 m左右的砂层;
T1阶地为侵蚀阶地,阶地面拔河高度为10 m,其上修建村庄和道路,该级阶地上河流沉积物很少。如图8所示。
(8)沙飘村:沙飘剖面位于凯里市沙飘村附近,有两级阶地。T2阶地面拔河高度为22 m, 阶地基座面拔河高度为20 m,基座上覆有厚约2 m左右的砾石层,砾径为2~10 cm,磨圆度较好,砾石层下部有30~50 cm左右的暗色腐殖质层;
T1阶地面拔河高度为5 m,阶地基座面拔河高度为4.5 m,基座上覆盖有0.5 m左右的砾石层,砾径2~7 cm,磨圆度较好。如图9所示。
图8 翁东剖面图Fig.8 The terrace profile of Wengdong
图9 沙飘剖面图Fig.9 The terrace profile of Shapiao
(9)三江村:三江剖面位于凯里市三江村附近,也存在两级阶地。T2阶地面拔河高度为22 m,阶地基座面拔河高度为20m,基座上覆有约1 m厚的砾石层,砾石磨圆极好,砾径3~10 cm,砾石层上还覆有1 m左右的砂层;
T1阶地面拔河高度为12 m,阶地基座面拔河高度为10 m,基座上覆盖有2 m左右的砂层。如图10所示。
图10 三江剖面图Fig.10 The terrace profile of Sanjiang
3.2 清水江上游阶地序列特征
综合9个剖面阶地测量数据可知,在清水江上游河段普遍保留两级阶地,但也有少数剖面有三级阶地存在,例如羊卡和瓮城河大桥。通过绘制清水江上游阶地序列图(图11)可以发现两个明显的特征:1)阶地之间的高差由上游向下游方向逐渐收窄,这样的现象可能指示上游隆升幅度大于下游区域,因此相邻两级阶地之间的高差也必然上游大于下游。2)在羊卡和瓮城河大桥这两处剖面的阶地序列有三级,其他7个剖面的阶地序列均为二级。这两处较其他剖面的一个显著特点是河谷变窄,下切较深。虽然这两个剖面第三级阶地的拔河高度明显高于其他剖面的第二级阶地,但我们依然不能认定这两处三级阶地就一定老于其他剖面的第二级阶地。在缺乏阶地年代学研究的情况下,我们可以对一个剖面的不同级阶地提出初步的新老关系判断,但不同剖面之间这样的判断往往不一定准确。比如与河流相交的断层活动可能会导致同一级阶地发生错位的情况。因此,更详细和深入的地貌学研究是开展对清水江阶地年代学的研究。
图11 清水江阶地序列图Fig.11 Sequence of Qingshuijiang River terraces
本研究首次调查了贵州东部清水江上游的河流阶地序列,通过沿河道实地调查,发现沿河道的阶地零星分布,低级阶地的保存好于高级阶地。在所调查的9个剖面中普遍存在两级阶地,其中有两个剖面保留有三级阶地。清水江上游的阶地多数以基座阶地为主,也有少量的侵蚀阶地。
对比清水江上游的阶地序列,可以发现两个现象:1)阶地之间的高差由上游向下游方向逐渐收窄,这可能是由于第四纪以来上游源区的隆升幅度大于下游区域。2)在中部的羊卡和瓮城河大桥这两个剖面阶地序列有三级,有可能受区域断层活动的影响而导致阶地不连续分布。可见,在没有获得有效的阶地年代的情况下,我们对清水江阶地序列的研究会受到极大的制约。因此,有必要对清水江阶地的形成年代开展更详细和深入的研究。
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