摘 要:河流阶地地貌记录着丰富的气候、构造活动等信息,认识河流阶地的分布特征和成因机制至关重要。本文以渭河宝鸡段河流阶地为例,在收集资料和野外调查的基础上,对渭河宝鸡段河流阶地分布特征进行了划分,并结合渭河断裂活动性差异特点,分析了阶地的时空分布机制。研究表明:(1)渭河宝鸡段阶地在南北呈现明显的不对称分布,渭河南岸五级阶地均保留较好,而北岸仅第五级阶地和第一级阶地保存完整。(2)秦岭隆升构造强烈,侵蚀加快,南岸山前沉积物不断顶推渭河促使主流北移,导致渭河北岸以侧蚀为主,形成了不对称的河谷地貌。
关键词:河流阶地;构造抬升;渭河宝鸡段
中图分类号:P642.22 文献标志码 :A
0 引 言
渭河宝鸡段河流阶地分布于渭河中游地区,目前对该地区五级阶地的时代分布有了一定认识[1-5],但在空间和时代分布方面仍缺少全面划分与对比,致使渭河两岸阶地难以系统分析对比,因而影响阶地时空分布机制的研究。本研究在搜集已有的资料基础上,对部分阶地地貌进行了野外补充调查,并结合谷歌影像,对渭河宝鸡段河流阶地从空间和时代分布上进行了详细划分,重新分析了阶地的分布特征,并结合渭河西段断裂活动情况,探讨了控制阶地时空分布的因素。该研究可充分认识渭河宝鸡段阶地的分布机制和历史演化趋势,对于认识区域气候、构造演化有着重要意义。
1 区域地质构造概况
新生代以来,受青藏高原的隆升和向东挤出作用的影响[6],区内中生代隆起构造破裂解体,秦岭快速隆升,渭河盆地断陷,垂直差异运动强烈,形成了现今渭河地堑构造格局。盆地西段内因此发育了一系列活动断裂。由于经历了多次碰撞、构造运动,区内不同层次、尺度的构造形迹异常复杂。渭河宝鸡段位于渭河盆地西段,北岸黄土斜坡从宝鸡峡向东延续至眉县常兴。盆地西段断裂发育,包括东西向的秦岭北缘断裂(F1)和渭河断裂(F2)及北西向的固关—龟川寺断裂(F3)、千河断裂(F4)、岐山—马召断裂(F5)。
渭河盆地始新世开始区域应力场由挤压变为拉张[7],岐山-马召断裂以东地区断陷成湖,接受沉积。中新世早期,盆地隆起,出现沉积间断[8];中新世中期开始,渭河盆地边界断裂活动,盆地扩大到岐山-马召以西部分地区并接受沉积。上新世开始,渭河盆地边界断裂活动加剧,宝鸡地区此时也接受沉积,由于多次断陷和气候作用,宝鸡靠近渭河地区河湖相交替沉积,上新世地层沉积了红色黏土夹砂砾石。早更新早期,断陷进一步加剧,渭河盆地形成了“三门湖”[7],此时期,千河以西、渭河断裂以北的黄土台塬向南倾斜,北部地区沉积了第四纪以来所有黄土-古土壤序列,而南部靠近渭河受到“三门湖”影响,沉积了一层三趾马红土。
渭河断裂以北地区早更新世以来由于自西向东横向迁移[9],逐渐脱水接受黄土-古土壤沉积,自西向东黄土-古土壤逐渐减薄;渭河断裂两侧上新世顶面标高差从宝鸡至扶风逐渐减小[10],渭河盆地西段活动研究成果[12-13]认为盆地西部渭河断裂以北地壳向东发生掀斜运动并且向东横向迁移,造成盆地西段的渭河断裂出现差异性活动,而且从宝鸡峡到扶风段渭河断裂活动减弱。
2 渭河宝鸡段阶地分布特征
笔者通过前人资料[1-5]整理和野外调查,对渭河宝鸡段河流阶地进行了划分(图1)。该段发育五级河流阶地,其中在渭河南岸五级阶地均保留较好,而北岸仅第五级阶地(T5)和第一级阶地(T1)保存完整,第二级阶地(T2)部分可见,蔡家坡以东、眉县境内的渭河南岸支流出山口冲积扇大量发育,扇缘已伸入渭河,河谷地貌在空间上呈现南北不对称箕状分布(图1,2)。阶地类型基本为基座阶地,地层结构主要由三部分组成,下部基座为新近系上新统蓝田组(N2l)湖相红色黏土、亚黏土夹砂砾石,中部为河流相砂砾石层,上部覆盖黄土-古土壤序列(图3)。
.png)
图 1 渭河宝鸡段河流阶地分布图
Fig 2 Alluvial terrace distribution along the Weihe River valley in Baoji
第五级阶地(T5)在南北两岸均有出露,典型剖面位于宝鸡市长寿镇马家塬村东侧(图3a),在蔡家坡三刀岭(图3b)、阳平镇毛家坡和陈仓区马营镇亦有出露。阶地面海拔约805m,基座拔河高度约86m,中部阶地砂砾石层厚约44m,上部黄土-古土壤序列厚约85m,有15层古土壤出露(S1~S15)。
第四级阶地(T4)发育在渭河南岸,北岸未见出露,阶地面由于后期的支沟切割而分,出露较好的为冯家塬、唐家塬,和马营镇。阶地面海拔约685m,阶地砂砾石层未见底,上部黄土-古土壤序列厚约76m,有8层古土壤出露(S1-S8)。
.png)
图 2 渭河宝鸡段河流阶地横切剖面图
Fig 4 Schematic cross-section of the alluvial terrace sequences along the Weihe River valley in Baoji
第三级阶地(T3)出露于渭河南岸,阶地面比较破碎,在赵家坡、潘家塬和马营镇一带出露较好。阶地基座为上新统蓝田组或白垩系砂砾岩,中部河流相砂砾石层厚约30m,上部黄土-古土壤序列厚约40m,包括5层古土壤出露(S1~S5)。
第二级阶地(T2)主要出露于渭河南岸,在渭河北岸陈仓区到阳平镇、千河以西部分地方(如龙凤村)也有分布,在李家村、凤鸣村、龙凤村、和八鱼村一带出露最好。阶地基座为上新统蓝田组,中部河流相砂砾石层厚约7m,上部黄土-古土壤序列厚约15m,最底部古土壤S1出露。
第一级阶地(T1)渭河南北两岸均有出露,在眉县境内渭河南岸部分缺失,在福临堡和潘家塬出露最好,阶地砂砾石层厚2~3m,上覆黄土自下而上为黑垆土(S0)、全新统黄土(L0)和耕植土,厚约1.9m。
一般认为,黄土高原地区的阶地砂砾石层出露水面,既开始接受黄土堆积,所以可以用上覆渭河宝鸡段各级黄土-古土壤底界年龄作为阶地的形成时代。结合已有的研究和黄土-古土壤时间标尺[11-12],渭河宝鸡段五级阶地分别形成距今1280ka、860ka、620ka、128ka和9ka。
.png)
图 3 第五级河流阶地(T5)出露情况
Fig 3 Outcrop of the five alluvial terrace(T5)
3 渭河宝鸡段阶地成因分析
渭河宝鸡段阶地在南北呈现明显的不对称分布(图2),与区域构造隆升关系密切,地壳抬升时期,河流以下切作用为主,形成河流阶地,而在地壳相对稳定时期,河流以侧蚀和黄土堆积为主。岐山-马召断裂(F5)以西,阶地均为基座型,以东T1阶地为堆积型(内叠阶地)[13],说明T1阶地形成前,岐山-马召断裂以东发生过大规模沉积。全新世后期渭河发生过强烈北迁,薛祥煦[14]通过研究陕西咸阳附近渭河T2阶地沉积剖面,揭示出晚更新世(~18.6ka)以来的沉积速率不断增大,全新世阶段更为显著,并且与青藏高原和秦岭隆升速率有一定同步规律,认为秦岭隆升导致渭河北迁。秦岭隆升伴有大量剥蚀,而岐山-马召断裂以东河谷相对下沉,不断接受沉积,山体隆升速率越大,沉积速率越大[15],渭河南岸大量的堆积物不断顶推渭河,导致渭河北迁。笔者在野外发现,眉县境内年轻的冲积扇覆盖在较老的冲积扇上,而且晚期的冲积扇舌部偏近渭河(图1)。地震剖面[16]表明,渭河断块向南掀斜,渭河盆地沉积中心第四纪以来不断南移[11],河流应当南迁,渭河北迁的事实说明秦岭隆升构造的控制。并且渭河宝鸡段五级阶地的形成时代与青藏高原隆升关系密切,揭示出构造对于阶地形成的控制作用[3-4,12]。
宝鸡段渭河北岸只有T5阶地和T1阶地保存,野外调查揭示出长寿沟到蔡家坡段第五级阶地地层结构的变化情况(表1),由西向东,斜坡拔河高度逐渐减小,黄土-古土壤沉积厚度明显增厚,其中西高泉T5阶地上覆古土壤出露多个复合层,而长寿沟剖面复合层较少,但是最底层古土壤都为S15,上新统地层(T5下切深度)出露厚度依次减薄。黄土-古土壤沉积厚度与渭北塬[10]正好相反,在黄土-古土壤堆积时,渭河西段活动性强烈[10],断层陡坎斜坡陡,不易堆积,而东段活动弱,斜坡缓,有利于堆积。
4 结 论
(1)渭河宝鸡段阶地在南北呈现明显的不对称分布,渭河南岸五级阶地均保留较好,而北岸仅第五级阶地和第一级阶地保存完整。
(2)秦岭隆升构造强烈,侵蚀加快,南岸山前沉积物不断顶推渭河促使主流北移,导致渭河北岸以侧蚀为主,形成了不对称的河谷地貌。
参考文献:
[1] 方甲炳,杨 飞,岳乐平. 宝鸡长寿沟渭河五级阶地磁性地层学研究[J]. 陕西地质,1992,10(1): 53-59.
[2] 方甲炳,李方周. 渭河宝鸡段阶地形成时代及地层对比[J]. 陕西地质,1993,11(2): 33-38.
[3] 岳乐平,雷祥义,屈红军. 黄河中游水系的阶地发育时代[J]. 地质论评,1997,43(2): 186-192.
[4] 陈 云,童国榜,曹家栋,等. 渭河宝鸡段河谷地貌的构造气候响应[J]. 地质力学学报,1999,5(4): 49-56.
[5] 雷祥义. 黄土高原河谷阶地黄土地层结构模式[J]. 海洋地质与第四纪地质,2006,26(2): 113-122.
[6] Zhang Y Q,Mercier J L,Vergely P. Extension in the Rift Systems around the Ordos (China),and Its Contribution to the Extrusion Tectonics of South China with Respect to Gobi–Mongolia[J]. Tectonophysics,1998,285(1): 41-75.
[7] 韩恒悦,张 逸,袁志祥. 渭河断陷盆地带的形成演化及断块运动[J]. 地震研究,2002,25(4): 362-368.
[8] 李智超,李文厚,李永项,等. 渭河盆地新生代沉积相研究[J]. 古地理学报,2015,17(4): 529-540.
[9] Feng X J,Dai W Q. Lateral Migration of Fault Activity in Weihe Basin[J]. Earthquake Science,2004,17(2): 190-199.
[10] 冯希杰,田勤俭,申旭辉. 渭河断裂西段活动差异性分析[J]. 地质论评,2003,49(3): 233-238.
[11] Ding Z L,Derbyshire E,Yang S L,et al. Stacked 2.6-Ma Grain Size Record from the Chinese Loess Based on Five Sections and Correlation with the Deep-sea δ18O Record[J]. Paleoceanography,2002,17(3): 5-1–5-21.
[12] Sun J M. Long-term Fluvial Archives in the Fen Wei Graben,Central China,and Their Bearing on the Tectonic History of the India–Asia Collision System during the Quaternary[J]. Quaternary Science Reviews,2005,24(10–11): 1279-1286.
[13] 韩恒悦,米丰收,刘海云. 渭河盆地带地貌结构与新构造运动 [J]. 地震研究,2001,24(3): 251-257.
[14] 薛祥煦,李文厚,刘林玉. 渭河北迁与秦岭抬升[J]. 西北大学学报自然科学版,2002,32(5): 451-454.
[15] Burbank D W,Anderson R S. Tectonic Geomorphology [M]. John Wiley & Sons,2011.
[16] 冯希杰,李晓妮,任 隽,等. 渭河断裂深、中、浅和近地表显示[J]. 地震地质,2008,30(1): 264-272.