雅鲁藏布江大拐弯入口湖相地层变形特征研究

王 毅，张运达，吕章应

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072）

雅鲁藏布江大拐弯入口湖相地层变形特征研究

王 毅，张运达，吕章应

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072）

雅鲁藏布江大拐弯入口河段在末次冰期发生多期次冰川活动，大量冰碛物进入雅鲁藏布江河谷后堵江堰塞，在朗县至派镇河段的两岸广泛分布有一套湖相沉积的粉质黏土和粉细砂层，该沉积层中有大量的变形现象，他们是新构造活动的证据，是重力变形，还是受地震影响？本文通过湖相沉积层的分布、成因、形成时代进行了探讨，采用大量的野外地质调查、开挖探槽，对湖积地层的变形特征和变形原因进行了分析和研究，认为湖相沉积地层变形主要与重力作用有关，个别变形与地震作用有关，与新构造运动和下伏基岩断裂的活动无直接关联的证据。

冰川活动；湖相沉积；变形迹象；重力作用

1 湖相沉积层的分布

在雅鲁藏布江朗县至大拐弯入口处的派镇，沿江长约260 km的河段两侧和支沟口附近的台地上，高程2 950～3 150 m之间广泛分布有一套粉质黏土和粉细砂层的湖相沉积层，灰黄色～深灰色，具水平层理，厚度数米～百米不等。在尼洋河下游林芝附近，海拔3 000 m左右，广泛出露晚更新世的湖相沉积层。如位于尼洋河下游林芝附近的砖瓦厂，见图1。该套地层厚度可达100 m以上，为灰黄色的粉细砂层和深灰色粉质黏土层，上部主要为粉细砂层，具波状交错的微层理，下部主要为粉质黏土层，具水平层理。

在派镇下游玉松村外侧高程3 100 m左右的机耕路旁，有保存十分完整的湖相沉积层剖面，见图2。该处湖相沉积可分为29层，出露厚度约154 m。下部为冰碛含泥块碎石层，向上逐渐过度为冰水纹泥层和粉细砂层，上部为较纯的粉质黏土层。

上述湖相地层在米林、卧龙、冈嘎大桥东南、派镇、鲁霞及大渡卡等地海拔高程2 950～3 150 m均有广泛分布，沉积层粒度从上游向下游逐渐变细。

图1 林芝砖厂剖面

图2 玉松机耕路附近剖面

2 湖相沉积层的成因与形成时代

据现场调查，在雅鲁藏布江大拐弯入口处的派镇下游的玉松至加拉河段，可见数个高程约为3 150～3 500 m的台地面，从上游至下游分别为玉松台地、宜淀台地、索松台地、打林台地、龙白台地和加拉台地等，这些台面开阔平坦，沿江展布长约1.0～2.0 km，宽0.5～1.0 km不等。台地组成物质为灰黄色含孤块碎石土的冰碛堆积，大小混杂，无层理结构，台地面分布有粒径巨大的冰川漂砾和后期雅鲁藏布江切割冲刷后形成的阶地堆积。这些台地在卫星图像上呈一个巨大的扇体铺在雅鲁藏布江中，曾经阻断了当时的雅鲁藏布江，形成了规模巨大的古堰塞坝。

地表地质调查和文献资料显示，在晚更新世的末次冰期，该区发育了大范围的多期冰川活动，携带大量冰块、石块和土体的大型冰川直接进入大峡谷入口处的雅鲁藏布江干流，形成从上游玉松～下游龙白一带沿江长度大于23 km古堰塞坝，堰塞坝堆积至高程3 300 m以上。堰塞坝形成了一个从派镇～郎县之间巨型的堰塞湖，并在较长一段时期内堆积了以细颗粒为主的堰塞湖相和缓慢流水相沉积。随着后期雅鲁藏布江的下切和冲刷侵蚀，巨大的冰川堰塞坝形成缺口，最终形成高程分别为3 300 m、3 150 m、3 000 m、2 950 m的四级侵蚀台地，现今在上游玉松～下游龙白一带仍保留有冰川堰塞坝侵蚀后的冰川堆积台地，见图3、4。

图3 格嘎古冰川堆积

图4 雅江改造后的冰川堆积台地

关于格嘎古堰塞湖的形成和存在时间，国内外学者有着不同的认识。杨逸畴等（1983）认为在中更新世大冰期、晚更新世早期冰期和晚期冰期；张振栓（1984）认为末次冰期早冰阶；张文敬（1985）认为14 853±265 a BP；尹光侯等（2005）根据党纽窝海拔2 930～3 005 m湖相沉积层晚更新世孢粉和古地磁分析认为＜40 ka BP；张沛全等认为在海拔3 020 m的大峡谷观景台发现的冰砾阜14C年龄为24 000～18 000 a。说明在距今7.5～1.1万年的晚更新世的中～晚期末次冰期时大拐弯入口地区发生过大规模的冰川活动，并阻塞了雅鲁藏布江主河道，形成堰塞湖。而在海拔3 150 m的打林台地（雅江Ⅳ级阶地）上的砾石10Be暴露年龄显示该阶地形成于距今9 100～8170 a，表明这一期间雅鲁藏布江已下切冰川堰塞坝，形成阶地堆积。

根据现场调查和勘探揭示，以粉质黏土为主的湖相沉积层主要分布于两个高程：一是出露于沿江两岸地表高程2 950～3 150 m的湖积层；二是通过沿江多个部位的勘探揭示，在现代河床冲积层之下高程2 680～2 860 m之间分布的湖相沉积层。这两层湖相沉积层有较大的差别，分布于现代河床堆积之下的湖积层为灰黑～深灰色，饱水、软塑状态，黏粒含量高达20%以上。而出露于地表的湖积层多呈灰黄～灰色，失水干燥，粉粒含量较高。从勘探揭示的地层堆积新老关系可以判断，深埋于河床堆积层之下的湖积层，直接覆盖于下部更老的河床冲洪积层和冰川堰塞体之上，14C年龄大于4.35万年左右，属于末次冰期古堰塞湖形成初期在完全静水环境条件下的湖相沉积；而出露于地表的湖相沉积层则覆盖于角砾砂层之上，该角砾砂层晚于河床湖积层，它代表堰塞湖已打开缺口，属于在缓慢水流条件下的沉积。地表的湖相沉积层则是古堰塞湖晚期的沉积，14C年龄为1.5～2.0万年左右。

因此，可以认为雅鲁藏布江大拐弯入口～朗县的古堰塞湖形成于距今约7.5～1.1万年的晚更新世中～晚期末次冰期期间，由格嘎冰川堵塞雅鲁藏布江干流引起的，湖相沉积层则是堰塞期间相对静水环境条件下的沉积。

3 湖相沉积层的变形特征

在以粉质黏土为主的湖相沉积中多处可以见到一些以小断层和节理裂隙为主的变形迹象，如尼洋河口、林芝县达则村、林芝县城附近、林芝县米瑞乡、帮纳村、鲁霞、当扎村、大渡卡、玉松村等地，由于这些变形发育于晚更新世的湖相沉积中，人们首先关心的是这些变形是否属于新构造活动的产物？其下部是否有隐伏断裂？今后的活动性怎样？针对这些问题，就几个典型的湖相沉积层变形迹象进行分析。

3.1 林芝县达则村（林芝-米瑞公路约4 km处）剖面

该剖面湖相沉积层中发育一似“断层”的破碎带，该破碎带产状N16°W／SW∠64°，带宽约10～20 cm，上宽下窄，轻微波状起伏。破碎带中发育破劈理、透镜体和角砾碎块等；下盘发育斜向擦痕，向北西侧伏，侧伏角为57°，指示上盘斜落，兼水平右行剪切。上盘对应下盘位移至少3 m以上，并有地层拖拽现象。破碎带上盘地层产状混乱，并出露有宽约4～5 m扰动破碎带，下盘地层产状正常，见图5。

从局部的地表露头剖面看，该湖积层的变形具有构造作用形成的断层特征。为了进一步证实其成因，追踪“断层”向下的延伸情况，布置了探槽，开挖揭示破碎带向下延伸约3 m后交与下部水平分布的粉细砂层，并未向深部一直延伸；而“断层”向上延伸至地表附近，未切穿上覆全新世的坡洪积层。

图5 邦则村湖积层变形剖面

从更大范围调查发现，该露头位于色基拉山洪积扇的前缘，地貌形态呈一个被后期坡洪积覆盖的滑坡堆积地貌。滑坡体地形较平缓，湖积层产状混乱，岩层破碎。因此，剖面露头的破碎带实际上是由湖积层滑坡形成的滑动面，而非断层带。

3.2 玉松剖面

在派镇～玉松的机耕路内侧壁上，晚更新世湖积层中发育一系列近SN向和NE向的节理裂隙，以70°～80°左右陡倾西（坡外），延伸长一般2～4 m，面较平直，上盘相对向下位错1～3 cm，显张性，带内见泥膜充填，见图6。裂隙带仅发育于湖积粉质黏土层中，粉细砂层内未见裂隙发育，临江侧较内侧发育，裂隙方向基本平行于雅鲁藏布江岸坡走向。据现场调查，上述节理裂隙主要是堰塞湖泄水、河谷下切过程中岸坡卸荷变形产生的拉张裂隙，也有部分是湖积粉质黏土层在失水固结过程中形成的收缩缝。

图6 玉松机耕路内壁湖积层变形剖面

3.3 尼洋河口喇嘛岭剖面

在尼洋河口喇嘛岭附近的公路旁，在湖积层中发育一条斜切水平层理、斜层理及波状层理的断层带，该断层带错断湖积层内的粉质黏土标志层，产状NE40°～50°／SE∠40°～50°，显示正断性质，上盘下滑最大距离达2～3 m（见图7）。由于断层两盘粉质黏土标志层厚度具明显差异，即上盘粉质黏土明显厚于下盘粉质黏土。此外，据坑槽揭示，该断层向下延伸后逐渐消失，下部地层分布连续。因此，可以判断该断层不是由构造作用引起的，属于同沉积断层，即在湖积层沉积过程中，发生浅层的重力滑动变形，导致下盘的湖积层较上盘厚度大，同时地层又有一定的延续性。由于该断层未切割上覆全新世崩塌堆积，因此，该同沉积断层形成于晚更新世晚期。

3.4 当扎村西剖面

在当扎村西1 km处，雅鲁藏布江Ⅱ级阶地中发育多条断层。这些断层分布在宽约30m的Ⅱ级阶地粉质黏土与粉砂层中，断层规模均较小，一般延伸长度小于5 m，均显示正断性质，错动位移一般为0.2～0.5 m，断层未错断Ⅱ级阶地顶部厚约0.5～1.0 m的灰黄色粉砂土层（见图8）。该处断层主要发育于粉质黏土层中，多数消失于粉细砂层内，且倾角上陡下缓，拉张裂缝内充填有上部的砂粒。从该剖面断层的规模、性状、延伸切割关系及与周边地貌等关系分析，断层主要是与重力变形作用引起的。

图7 尼洋河口喇嘛岭剖面

图8 当扎村西湖积层变形剖面

除了上述四个较典型的剖面外，本区第四纪湖积层的地表露头中还有许多其他类型的变形迹象：如沉积过程中下部粉细砂层在紊动水流作用下形成凹凸不平的紊层理，上部沉积粉质黏土层，后期在地表剖面上呈现粉细砂层侵入粉质黏土层的类似于沙土液化的火焰构造；有相邻两层沉积物因密度差较大，在沉积与成岩过程中密度较大的上部砂质沉陷到下部泥质沉积物中形成的重荷模构造；有沉积过程中上部岩体垮塌，大块的岩体砸入湖积层中形成的凹陷与褶皱构造；有粉细砂层内出现砂管的类似古地震遗迹现象；有可能因构造作用产生的小断层和节理裂隙；也有沉积过程中受河流冲刷引起的冲刷接触构造等。

4 湖相沉积层变形原因分析

从大量的地表露头和坑槽揭示情况看，这些发育于晚更新世晚期湖相沉积层内的变形迹象具以下特点：主要分布在雅鲁藏布江两岸临江侧或冲沟切割剖面的两侧；主要见于剖面露头，平面上极少见到；断层和褶皱较少，以节理裂隙为主，规模不大，多数延伸长度在数米～数十米；断层和裂隙多发育于粉质黏土层中，坑槽揭示“断层”多消失于下部的粉细砂层上，在垂向上延伸不大；走向较分散，以近南北向为主，同时发育近东西向及北东向，主要倾向西及南东等；以陡-中等倾角为主，倾角一般大于60°；变形种类较多，有形成于沉积与成岩时期，也有大量后期改造过程中形成的等。

在晚更新世地层中出现的众多露头剖面看，这些变形点分布与现今的地形地貌有较大关系，即多分布于河谷或冲沟两侧的临空面附近，走向和倾向与所处的地形具较好对应关系；区内覆盖层厚度极大，一般在200m以上，而断层与裂隙主要发育于浅表，向下延伸距离不大后消失于下部粉细砂层中；区内发育的断裂构造主要是近东西～北东向延伸的雅鲁藏布江断裂带，在遥感影像或现场地貌反映雅鲁藏布江断裂通过的部位，大型坑槽揭示湖积层的变形与下部的断裂构造无成生联系，目前未找到变形与深部构造有关的直接证据。

湖积层分布区地处喜马拉雅地震带，在雅鲁藏布江大拐弯以东和南部地区地震活动频繁，有历史记载以来共记录到8级以上地震8次，1897年在印度阿萨姆及1950年在察隅分别发生了8.7级和8.6级的特大地震，8级以上的强震影响到湖积层分布区的烈度可达8度以上。在如此强烈的地震作用下，饱水的粉细砂层有可能发生沙土液化，形成砂管现象等。

大量的地表露头显示变形与湖积层沉积时期和后期改造过程中的重力作用有关，诸如同沉积断层、纹层理和重荷模构造、失水固结节理、重力垮塌和滑坡、卸荷裂隙等，这与其形成的环境和土体的特性有关。湖积层形成于距今约7.5～1.1万年的晚更新世末次冰期，在大拐弯入口处的格嘎冰川堵江后形成巨型堰塞湖的过程中开始沉积。当时的堰塞湖湖面宽达2 km以上、最大水深达300m，最大沉积厚度达200 m以上。在漫长的沉积过程中，特别是在沉积的后期和湖边浅水及支沟交汇地带，受水下地形和水流等影响，形成一些同沉积构造；而在堰塞坝逐渐侵蚀和溃缺过程中，河道下切、湖水下降，原来位于水下的湖积层出露于地表，形成高达数十至百米以上的临空面。由于湖积层以粉质黏土和粉细砂层为主，饱水，强度极低，在临空条件下极易发生重力垮塌、滑坡等重力变形，在失水固结和冲沟切割侵蚀等改造中，极易产生收缩节理和卸荷裂隙等。因此，发育于湖积层浅表的大量变形，主要是沉积时期和后期改造过程中的各种重力作用引起的。

5 结 语

（1）在距今约7.5～1.1万年的晚更新世末次冰期，雅鲁藏布江大拐弯入口处的格嘎冰川携带大量的岩块和冰块，进入雅鲁藏布江干流，堵塞河道并形成沿江长达23 km、高达400 m左右的堰塞坝，形成了雍水高程达3 150 m以上的巨型堰塞湖，沉积了一套以粉质黏土和粉细砂为主的湖相沉积层，在现今高程2 950～3 150 m的地表和高程2 680～2 860 m的现代河床冲积层之下广泛分布。

（2）据现场调查和坑槽揭示，发育于湖积层浅表的变形迹象，主要与沉积时期和后期改造过程中的重力作用有关，个别变形可能受周边地区强震影响有关。

（3）目前尚未发现湖积层中的断层和裂隙与深部断裂构造，特别是与区内的雅鲁藏布江断裂带活动有关的直接证据。

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10月18日，猴子岩水电站首台机组（4号机组）完成发电机层模板拆除工作，这标志着猴子岩水电站首台机组浇筑至发电机层楼板高程，土建施工提前完成今年第四季度的节点目标，为后续水轮机、发电机吊装预留了充足的时间。

（本刊编辑部）

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1003-9805（2015）04-0095-05

2015-06-29

王 毅（1962-），女，四川成都人，高级工程师，从事水电工程勘测设计工作。