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第35章 结论

通过前面各章节的论证和阐述,现在可以对小江流域第四纪环境变迁和泥石流发育史的有关问题作出如下的结论。

1.第四纪地层

第四纪地层的划分是以地层沉积过程的连续与间断为主线,结合地层年代学的分析测试、岩性特征和沉积环境的分析鉴定来加以确定的,其中沉积地层的绝对年代测定具有决定性意义。通过小江流域第四纪地层的ESR年代测定、山原红壤发育年龄计算,以及地层内包含的哺乳动物化石的分析,将小江流域的第四纪地层划分为更新统和全新统,其中更新统又分为早、中、晚3个次级地层单位。

早更新统 代表性剖面有多照Ⅰ号剖面、拖布卡剖面和新村剖面下部厚达458m的地层。

中更新统 代表性剖面有上鸡冠石剖面、下鸡冠石剖面、多照台地Ⅱ号剖面中下段,泥得坪剖面和牛洞坪(海拔3100m处)冰碛层剖面。

晚更新统 代表性剖面有达朵剖面、牛洞坪-妖精塘冰碛层剖面。

全新统 代表性剖面有大凹子剖面、何家堡剖面和石板塘冰碛湖剖面。

受新构造运动、山地形成、河谷地貌发育的控制,小江流域第四纪地层分布的时空位置展示出明显的规律性。即:早更新统地层分布于断陷盆地和新第三纪末期云南准平原面上遗留下来的山间盆地,以及早更新世早期流水侵蚀形成的谷源盆地之中(如多照台地Ⅰ号剖面),至早更新世中期,由于流水的侵蚀下切,地表起伏增大,这时开始出现了第四纪时期内的最早的泥石流沉积。中更新世以来,新构造运动以间歇性抬升过程为主,山地进一步抬升,河谷继续下切扩展,导致地表坡度增大,泥石流沉积、洪水冲积地层十分发育,堆积台地主要分布在几级不同海拔高度的地面之上。

小江流域第四纪地层的沉积相分析揭示出该区第四纪地层的沉积环境变迁同样具有明显的规律性。在早更新世早期主要以分布于云南准平原上的低洼地区和断陷盆地内的河湖相沉积为主,早更新世中晚期以来,泥石流发育并逐渐增强,至中更新世早期和中期,泥石流活跃,泥石流沉积广泛,进入中更新世晚期之后,河谷内仍以泥石流堆积为主,而在高山地区开始出现冰川沉积过程。晚更新世以来,泥石流堆积作用越加旺盛,小江河谷内的泥石流扇广泛发育。

2.新构造运动

根据小江流域第四纪地层的地质构造特征以及综合各种新构造形迹的全面分析,可见小江流域内的新构造运动明显地经历了3个不同的发展时期,其各个新构造运动期内,地壳应力场方向、断层边界的力学性质以及新构造活动的形式都是不同的。上新世末期至更新世初,大致在3.00~2.40Ma B。P。之间为新构造运动第一期,在这一新构造期内,由于印度板块北上,区域应力场中开始出现北北西向的引张力,区域地壳结构由此发生调整,川滇南北向各断裂带表现出右行走滑的性质,形成一系列北北东向断陷湖泊的展布格局,各断陷湖盆略具雏形。这期构造运动具有划时代的意义,它结束了新第三纪末期小江流域原来的地壳构造历史,奠基了该地区新构造活动史的基本格架,并以全新的构造运动方式开启了该地区的新构造历史。

如果说第一新构造运动期具有划时代意义的话,那么,小江流域发生于大约2.4~1.6Ma B。P。之间的第二新构造期便具有决定性意义。在第二新构造期中,区域应力场表现为在北北西向的引张力之下,各断裂带出现右行滑动,断裂带之间的地块处于张扭性的离散型状态,在区域性的地壳抬升过程中,断裂带之间的地块发生显著的差异性升降运动,各断陷湖盆明显下陷加深,并接受了快速的沉积充填,与此同时,湖盆四周的各水系相继下切,形成两级阶地。至早更新世中期末,大约1.6Ma B。P。前后,小江流域的第二新构造期结束。

小江流域的第三新构造期发生于早更新世中期末,大约1.6Ma B。P。至今的这一地质时期。在这一新构造期内,巨厚的青藏地壳在继续北上的印度板块的强大压力下被迫向外扩张,位于青藏高原东南缘的川滇菱型地块开始向东南方向运移,小江流域的地应力场呈现出在北北西向的主压应力之下,各断裂带出现左行滑动,断裂带之间的地块处于压扭性的合聚型状态,区域地壳开始发生整体性抬升,各断陷湖盆被挤压收缩,河流迅速下切,沿河两侧形成多级阶地。

3.地貌的发育演化

小江流域地貌在第四纪地质时期的演化历程中,河谷地貌的发育,山地的形成是以云南高原的形成为基础的,而云南高原的发育演化却是与青藏高原的阶段性隆起密切相关的。由此可见,小江流域地貌演化,河谷地貌发育,山地形成的历史过程呈现出明显的阶段性便是其主要的特征之一,并且这种阶段性特征与青藏高原的阶段性隆升过程相吻合。此种现象反映出小江流域第四纪环境变迁与泥石流的形成发展是在全球第四纪气候的冰期-间冰期波动的基础上,伴随着青藏高原的隆升过程中,其强烈隆升波向东扩展至该区的影响与制约作用下进行的。

小江流域内以雪岭和牯牛岭为中心的主体地貌——构造抬升的断块中、高山地,是由分布在云南高原面上的第三纪蚀余山经新构造运动的抬升,河流的深切作用而逐渐形成今日之山地面貌的。

在小江流域山地的形成过程中,小江河谷地貌的发育形成经过了3个发展时期。

(1)古小江阶段。新第三纪末期至大约2.4Ma。B。P。之间,小江流域的地表水以分布在云南准平原上的蚀余山——雪岭和牯牛岭为分水岭而南北分流,南向流水以小江流域南部的蒿明-杨林古湖为汇流洼地,北向流水则以分布于小江口一带的古洼地——拖布卡、播卡盆地为汇流中心;

(2)以新村湖盆为主要汇流中心的阶段。距今2.4Ma B。P。前后至约1.2Ma B。P。的早更新世末期,小江流域内相继发生了“云南运动”(青藏运动B幕)、元谋运动(青藏运动C幕)和“金沙江运动”,这些相继发生的新构造运动造成了小江流域内以新村盆地为主的各断陷湖盆产生强烈下陷,形成以各断陷湖盆为汇流中心的地表水系,由于新村盆地断陷幅度最大,海拔位置较低,经过各断陷湖盆之间的河流下切,水系袭夺,最终形成了以新村盆地为主要汇流中心的水系格局;

(3)现代小江河谷地貌的形成发展阶段。早更新世晚期,云南地区发生一次明显的构造运动(金沙江运动),导致小江流域北侧金沙江一线的水系强烈侵蚀下切,金沙江由此得以全面贯通。贯通后的金沙江由于水量大增,因此产生迅速的下蚀过程,这就引起金沙江南岸循小江深大断裂发育的支流产生快速的溯源侵蚀,河谷迅速地向南延伸,并逐渐将拖布卡、新村等断陷湖盆相沟通,小江得以全面连通。此后,在中更新世以来的以间歇性整体抬升为主要特征的新构造活动过程中,小江数次下切,形成多级阶地,小江谷地逐渐形成今日之河谷地貌。

小江流域山地形成,河谷发育的过程中,泥石流是该流域内地表物质运动的最富有特色的主要形式之一。受新构造运动、地貌演化以及大气降水等自然条件的制约,始自早更新世中期的多种形式的泥石流便以周期性的波状起伏的活动过程延续至今,特别是自全新世中晚期以来,由于人类活动的影响在自然综合作用上的叠加,泥石流活动呈现出增强的发展趋势。

至中更新世晚期,伴随着全球平均气温的降低,在小江流域地面大幅度抬升的过程中,流域内部分山脊的海拔高度已超过雪线高度,致使冰雪常年堆积,冰川发育,形成以侧碛堤、冰斗为主要类型的冰川地貌。自中更新世晚期以来,以雪岭为中心的高山区发生过2次冰川活动,即倒数第二次冰期和末次(大理)冰期。在倒数第二次冰期中,冰川平衡线较现代平衡线高度的下降值达1400m,降至海拔约3200m的高度;在末次冰期中,晚冰期阶段的冰川平衡线高度较现代降低达750m,盛冰期的冰川平衡线高度的降低值为950m。两次冰期中冰川平衡线的降低值同全球冰川平衡线的下降情况基本一致。

4.泥石流的发生、发展过程

经过对小江流域泥石流堆积地层的系统分析研究,以及详细的年代测定,第四纪地质时期内,小江流域最早的泥石流堆积地层是位于海拔1900m左右的多照盆地下部的泥砾层。该泥石流堆积地层是在上新世末期形成的云南准平原之上,经过早更新世早期地表流水的侵蚀下切,地面具有一定的起伏高度的基础上,经过元谋运动(青藏运动C幕)之后,地表出现丰富的松散物质的状况下,再配合具有一定强度的地表流水作用下发育形成的。自早更新世早期以来,小江流域内的每次强烈的新构造活动期之后,都造成大量的坡地破碎失稳,产生众多的活动性滑坡,形成大量的坡面松散物质。因此,在每次的强烈新构造活动期之后,就紧随着揭开了一次新的泥石流活动期,并伴随着多次的泥石流活动高潮。随着新构造运动的间歇性平歇,坡面松散物质逐渐减少,泥石流活动强度也渐趋平缓,泥石流性质也逐渐地由高粘性渐变为亚粘性及稀性泥石流。泥石流活动的这一周期性演变过程及其与新构造活动的关系,在泥石流活动强度的记录与新构造分期表的对比中得到了清晰的显示。据此,将小江流域第四纪泥石流活动过程划分为以下7期:

第一泥石流活动期,发生于早更新世中期的元谋运动之后,止于1.2Ma B。P。左右,以水石流、稀性泥石流为主,仅在泥石流活动的高潮期出现亚粘性泥石流。以多照台地底部的泥石流堆积地层为典型。

第二泥石流活动期,起始于早更新世晚期的大约距今1.10Ma B。P。左右发生的“金沙江运动”之后,止于距今0.90Ma B。P。前后的早更新世末期。该期泥石流以稀性和粘性泥石流为主,泥石流沉积地层以多照台地前端顶部的地层为代表。

第三泥石流活动期,发生于中更新世早期,以亚粘性泥石流为主,形成的堆积台地有上鸡冠石台地(T5级阶地)。

第四泥石流活动期,发生于中更新世中期,以稀性和亚粘性泥石流活动为主,泥石流活动期的起始阶段主要为粘性泥石流活动,形成的泥石流堆积台地主要有下鸡冠石台地(T4级阶地)。

第五泥石流活动期,发生于中更新世晚期,以亚粘性、粘性泥石流为主,形成的泥石流堆积台地主要有泥得坪台地(T3级阶地)。

第六泥石流活动期,发生在晚更新世,以稀性、亚粘性、粘性泥石流活动为主,形成的堆积台地可以达朵台地为代表(T2级阶地)。

第七泥石流活动期,为全新世中期以来的地质时期,泥石流活动主要以粘性、高粘性泥石流活动为主,泥石流堆积地貌主要为分布在小江两岸的泥石流扇。

在小江流域第四纪泥石流活动期内,还出现了数次由第四纪气候的冰期-间冰期转换过程中的高温多雨的波动时段引起的泥石流活动高潮期。全新世以来,泥石流活动呈现出一种逐渐增强的发展过程,表明小江流域全新世期间的泥石流是处于一个活动的高潮期之中。近代历史时期以来,自1733年和1833年的强烈地震发生之后,泥石流暴发频繁、活动剧烈,表明小江流域的泥石流又进入了一个活动的高峰期。经过百余年的活动高峰之后,泥石流的活动有所减缓并逐渐趋近于全新世期间内泥石流活动高潮期的平均状态。但是,现代人类活动剧烈,对泥石流活动的影响明显,泥石流活动高潮期的平均水平之上又叠加了人类活动的显著影响,因而致使小江流域的泥石流活动仍然处于一个较为剧烈的状态之中。

5.小江流域第四纪环境演变与泥石流活动的特征

小江流域第四纪气候环境的变化与全球气候变化的冰期-间冰期波动规律具有同步性。随着冰期气候的来临,在全球平均气温降低的总背景下,小江流域气候环境变化的主要表现是降水量和气温都具有一定程度的减少和降低。根据对末次冰期和倒数第二次冰期气候特征的推测,尽管在这两次冰期中小江流域内的高山地区有冰川发育,但是,由于小江流域内地表高差巨大,在海拔1000m左右的河谷地区仍为气候温热,并且在年内具有一定降水量的北亚热带半干旱-干旱气候环境。同时在冰期大气环流结构的特殊形势下,冰期中的小江流域的年内降水更集中于夏季且历时更短。干湿季节的分异更加明显。因此,即使在冰期气候条件下,小江流域的河谷下部仍有一定的泥石流活动,只是泥石流的活动强度有所减弱。

小江流域是在经历了新构造运动中的数次构造活动期之后,至中更新世末期时流域内的部分山地才上升到冰期中的雪线高度以上的,这时,该流域内的高山地区在冰期气候条件下才出现了冰川的发育与活动。而在中更新世末期以前的整个第四纪地质时期中,小江流域内是没有冰川发育与活动的。但气候的变化却是随着全球气候的冰期-间冰期变化规律而一道起伏波动。因此,小江流域的泥石流活动自早更新世中期出现以来,泥石流活动是以周期性的波状起伏的形势延续至今。并且在泥石流活动强度的起伏周期中还会出现数次泥石流活动的高潮期和由强烈地震引发的泥石流高峰期。

6.泥石流活动期、泥石流高潮期与泥石流高峰期

在一定的大气降水和地貌条件下泥石流活动期是随着地表丰富的坡地松散物质的出现而展开的,同时亦是随着坡地松散物质的减少而结束的。而大量的坡地松散物质却是由新构造运动的强烈活动期所造成的,因此,小江流域泥石流活动期的发展过程同新构造运动的间歇性活动过程相一致,具有104~105年的时度尺度。

泥石流高潮期是在具有大量的坡地松散物质存在的基础上,在具有一定强度的降水条件下出现的。在小江流域内泥石流高潮期具有103年的时度尺度,并且与间冰期气候环境下水分、热量的103年尺度的波峰期相吻合。

泥石流高峰期是由强烈地震活动导致高山深谷地区的地表物质结构发生剧烈的变化,形成众多的崩塌和滑坡地形,并使大面积的坡面松散物质处于失稳的临界状况的地质-地貌基础之上,经地表径流起动下出现的一种剧烈的历时相对较短的泥石流活动过程。在小江流域内泥石流高峰期具有102年的时间尺度,并且尾随于强烈地震暴发出现的波动之后。

综上所述,可见新第三纪末期形成的云南准平原经过早更新世早期地表流水的侵蚀切割,到早更新世中期时地面已经具有一定的起伏高差和坡度的条件下,经新构造运动和降水条件的适时配合,在小江流域内出现泥石流活动以来,泥石流活动就成了小江流域山地形成、河谷发展过程中地表物质迁移的主要方式之一,同时也是赋予小江河谷两侧古泥石流台地众多,现代泥石流扇广泛发育,并由此而使小江流域获得独特区域面貌的基本因素。小江流域泥石流的形成发展是受该区域内特殊的地质基础、新构造活动特征、快速发育的谷坡地貌和降水条件所制约的,泥石流的活动不但自早更新世中期以来的地质历史时期是这样,就是在今天也同样如此,而且泥石流的这种活动还会在今后的一段地质时期内仍然继续着。

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