河谷深厚覆蓋層的形成機理探討

■田云軍（新疆水利水電勘測設計研究院新疆烏魯木齊830091）

河谷深厚覆蓋層的形成機理探討

■田云軍
（新疆水利水電勘測設計研究院新疆烏魯木齊830091）

河谷深厚覆蓋層是堆積于河床底部巨厚的第四紀松散沉積物，它的存在嚴重制約了水利水電工程的勘察及開發。了解其成因對工程開發具有積極意義，為此，本文從形成機理方面對河谷深厚覆蓋層進行探討，得出其形成與構造作用、氣候變化及突發地質事件存在著密切聯系。

河谷深厚覆蓋層基本特征構造作用氣候變化

1　前言

近些年，在對我國多數河流進行水利水電工程勘探及開發的過程中發現，河谷深厚覆蓋層常成為影響水電資源開發的重要制約因素。對于其形成機理問題，不同學者的看法并不完全一致。研究河谷深厚覆蓋層的形成機理，既可以為河谷在地質歷史時期的發展演化過程提供依據，又可以對水利水電資源開發進行重要的指導。因此，本文將著重探討河谷深厚覆蓋層的形成機理。

2　河谷深厚覆蓋層的基本特征

2.1空間展布特征

深厚覆蓋層的展布形態主要受河床形態影響，如王運生、葛兆帥等對金沙江進行研究，認為其展布形態是V形河槽下切作用以及堤岸發生崩塌等多個因素綜合作用的結果[1,2]；而謝道在等對新疆葉爾羌河阿爾塔什水電站進行研究時，發現其覆蓋層展布形態受U形河谷影響，進而呈左緩右陡的U形展布。因此，深厚覆蓋層的展布形式受到河谷形態影響，但展布形態多數呈早期河槽下切形成的V形谷或晚期側向侵蝕形成的U形谷[3]。

2.2結構特征

深厚覆蓋層由粒度混雜的碎屑物組成，繼承了河流、湖泊或者突發事件如泥石流、崩塌等陸相沉積的特點。其結構特點可以總結為以下四點：

①分選不好者，碎屑物粒度不均，粗大漂礫呈骨架，出現架空現象或空隙中充填有砂泥，部分地區分選好者則以粒度小于<2mm者常見；

②磨圓程度不一，部分礫石磨圓極好，部分礫石則磨圓差，具棱角結構；

③松散和緊密者皆有，松散者，透水性強，滲透性好，而緊密者，透水性弱，滲透性差；

④厚度較大，具有層狀結構，層次多較復雜，有些地區的深厚覆蓋層出現成層連續性差的特點。

2.3成分組成

深厚覆蓋層成分因不同源區而異。在東部平原地區，深厚覆蓋層主要是河流搬運、沉積作用形成，由于長期的搬運分選，成分以大量的砂、粉砂、泥，夾雜有少量洪水期的礫石為特征；在中部高原地區，屬于河流源區，常以流速急、沖刷作用強為特點，常發生山洪等突發事件，因此，成分復雜多變，且多以礫石為主，砂、泥充填于空隙中；在西南高山地區，構造作用活躍，地震、泥石流、崩塌作用強烈，成分多復雜，常見冰川卵石層、礫石土層、砂質-泥質層。

3　河谷深厚覆蓋層的形成機理探討

3.1構造運動與河谷深厚覆蓋層的成因關系

河流發育受到構造運動的制約，在斷裂發育、地層傾斜處、褶皺軸部薄弱帶或者變質巖構造發育處等構造點可以控制河流的流向。另外，地殼垂直升降活動，尤其在其活動邊界，由于差異性升降，深切谷地常出現在活動邊界處，為沉積物的儲集提供了足夠的空間，形成“構造型”的深厚覆蓋層；在相異的構造單元中，若巖性不同，出現差異性下蝕，則對河谷覆蓋層的形成厚度也會造成一定影響。以金沙江“長江第一彎”為例，其流向受到地質構造的制約，其宗—大具一帶具有多個構造單元，即多個寬、窄、峽谷、斷裂盆地以及斷裂組合帶，因此，此處發育有一百到二百余米不等的河谷深厚覆蓋層。

3.2氣候變化與河谷深厚覆蓋層的成因關系

目前，學者們普遍認同氣候變化對河谷深厚覆蓋層的形成存在很重要的影響這一觀點。自第四紀以來，曾出現四次大的冰期，分別為貢茲冰期、民德冰期、里斯冰期和玉木冰期。

一方面，四次冰期都對應著一次大幅度的海平面下降，造成河流的最終侵蝕基準面發生很大程度的下降，進而下蝕作用加強，沉積作用減弱。在間冰期時，海平面升高，河流的最終侵蝕基準面隨之升高，此時河流下蝕作用減弱，搬運能力減弱，堆積作用加強，沉積物在河床中發生大量堆積。

另一方面，冰川消融，在支谷谷口處終債物發生堆積作用，冰川具有很強的搬運作用，刨蝕堅硬的基巖并將其搬運至山谷處堆積，阻塞流水前進，最終形成冰成湖并沉積大量碎屑物質，形成了“氣候型”的深厚覆蓋層。

3.3突發地質事件與河谷深厚覆蓋層的成因關系

地質歷史時期中，河谷地區常發生各種突發地質事件，包括泥石流、崩塌、滑坡等事件。自第四紀至今，地殼發生了強烈的構造作用，尤其在西南地區受到青藏高原的隆起影響，河流下蝕加強、地震頻發，加之其他因素的影響，在高山峽谷地區常發生各種突發事件，堵塞河谷，造成大量大型巨礫、巖石碎塊以及砂泥碎屑物在部分河段發生堆積，形成河谷深厚覆蓋層。據學者研究統計，僅在大渡河河谷就發生了273處的滑坡事件，大多數滑坡發生于海拔高度在1000至2000m的高山區，這些滑坡為河谷沉積提供了大量物源；除滑坡外，泥石流也為深厚覆蓋層的形成創造了有利的條件。據記載，在1984年大渡河瀑布溝河段曾突發特大泥石流事件，將居民樓、大橋、鐵路等設施嚴重摧毀，與此同時，堆積了巨厚的巖石碎塊和泥沙物質。

4　總結

（1）河谷深厚覆蓋層的形成與構造作用密切相關，地殼的升降運動對其影響更為明顯。構造作用不僅可以控制河流的流向，還可以為河谷深厚覆蓋層的形成提供空間條件。

（2）氣候變化與河谷深厚覆蓋層的形成存在著有機的聯系。一方面，氣候變化導致海平面升降，間接導致河流的最終侵蝕基準面降低或升高，隨之河流的搬運和沉積能力也產生變化，最終影響深厚覆蓋層的形成。

（3）突發地質事件對深厚覆蓋層的形成具有重要意義。在河流的局部地段，泥石流、崩塌、滑坡等事件的發生，為河谷沉積提供了豐富的物源條件。

[1]葛兆帥，劉慶友，胥勤勉，等.金沙江下段河槽地貌特征與地貌過程[J].第四紀研究，2006(03):421-428.

[2]王運生，鄧茜，羅永紅，等.金沙江其宗河段河床深厚覆蓋層特征及其工程效應研究[J].水文地質工程地質，2011(01):40-45.

[3]謝道在.新疆葉爾羌河阿爾塔什水電站壩址深厚覆蓋層成因及工程效應研究[D].成都理工大學,2013.

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-1-30-1