岷江叠溪古堰塞湖的发现

成都理工大学学报(自然科学版)

V ol.32N o.1 2005年2月

JOU RNAL OF CHENGDU UN IVERSIT Y OF T ECH NOLOGY (Scie nce &Technology Edition)

Feb.2005

[文章编号]1671 9727(2005)01 0001 11

岷江叠溪古堰塞湖的发现

[收稿日期]2004 07 08

[基金项目]国家自然科学基金资助项目(40342012)

[作者简介]王兰生(1935-),男,教授,博士生导师,从事地质工程专业的教学与科研工作.

王兰生 杨立铮 王小群 段丽萍

(成都理工大学环境与土木工程学院,成都610059)

[摘要]1933年8月25日,四川岷江上游叠溪发生了一次7.5级地震。在叠溪地震引发的较场大滑坡上覆盖有较古老的厚土层,国内学者对其成因有不同解释。作者在开展叠溪地震滑坡调研中,发现并确认这是一套古堰塞湖相沉积物,当时的堰塞坝处在原叠溪古镇至下游马老顶乡一带长达数千米的河段,因此定名为叠溪古堰塞湖。古堰塞湖相沉积物厚度最大可达200余米,为一套层理清晰的粉土-黏土层。由叠溪向上游约30km 河段,沿江断续可见这套沉积物,且有明显的相变。14C 测年,湖相沉积物底部形成时代距今22ka,顶部距今约10ka,据此判断叠溪古堰塞湖维持了12ka 。此外作者在较场一带还发现了以湖相沉积物为 基座 的五级 阶地 ,这些 阶地 上保存完好的二元结构河流相沉积物。该文较系统地介绍了叠溪古堰塞湖的基本特征,初步论述了其中包含的地质环境信息。[关键词]古堰塞湖;湖相沉积物;地震滑坡;岷江叠溪[分类号]P2.22 [文献标识码]A

1933年8月25日,四川岷江上游叠溪发生了一次7.5级地震,引发了一系列滑坡、崩塌,有的堵江造成系列堰塞湖,其中位于叠溪较场坝附近的大海子、小海子(当地百姓对堰塞湖的称呼)是位于岷江干流的最大的两个堰塞湖,它们分别由银屏崖崩塌(大海子)和较场滑坡群(小海子)造成。有关叠溪较场地震滑坡群的形成机制和稳定性评价已有专文论述(王兰生等,1999),本文侧重讨论在滑坡区普遍出露的一套古老沉积物的发育分布状况和成因。

自1933年叠溪地震发生以来,许多地震和地质学者对这一地区的地质构造、地震地质、地质灾害做过许多研究[1]~

[7]

。一些研究者也注意到出

露在较场一带的一套古老的沉积物,但对其成因和产出状态未作进一步论述。1999年我们在开

展叠溪地震滑坡调研过程中,对这套沉积物作了全面的调查,结合一些勘探资料,对沉积物的成分、结构和沉积序次以及沉积物的产出状态作了

较深入系统地分析研究,发现这是一套典型的古堰塞湖的湖相沉积物。因堰塞湖的堰塞坝处在叠溪古镇至下游马老顶乡一带,故定名为叠溪古堰

塞湖[11],[13]。在较场坝一带保存了较为完整的古堰塞湖相沉积物,总厚度超过200m 。14C 测定它形成于22ka 前,消亡起始于10ka 前。值得注意的是,在沉积物中还发现保存有以沉积物为基座的阶地。

本文对古堰塞湖分布区地质环境特征、古堰塞湖沉积物的主要特征、古堰塞湖空间发育分布特征、古堰塞湖的形成与消亡作了简要介绍;并对古堰塞湖沉积物中的地质环境信息做了初步分析。

1 古堰塞湖分布区地质环境特征

1.1 自然地理概况

叠溪古堰塞湖分布在岷江上游叠溪及其以上约30km 河段。岷江是长江上游左岸的一级支

1.2 区域地质构造

古堰塞湖分布区位于中国东西两大块体过渡带即 中国南北构造带 的中段。其北为秦岭东西向构造带,东南为龙门山北东向构造带,西边与地质力学上称之为康藏 歹 字型构造带邻接。区内出露的基岩有泥盆系的危关群(Dwg)、石炭系(C)、二叠系(P)、三叠系的菠茨沟组(T1b)和杂谷脑组(T2z)。这些岩层多经历了不同程度的区域变质,如变质砂岩、大理化灰岩、千枚岩等(图1)。

叠溪 较场一带处于有名的较场弧形构造带上[1]~[6],具有以下值得注意的特征:

a.较场区域构造为一系列向南凸出的弧形同倾倒转褶皱所组成的弧形褶皱构造。按其结构形态,可分为内、外两个带。

b. 内带 称之为较场弧形构造带,它由一系列紧密线状弧形同倾倒转褶皱及相伴的冲断层组成。由北向南有平桥-团结村同斜倒转背斜,较场、叠溪、洗澡塘同倾褶皱倒转向斜及水沟子弧形同倾倒转背斜。通常向斜较为紧密完整,背斜多遭断失。弧顶部位岩石变质程度普遍加深,断裂也较发育,岩体破裂。

c. 外带 称之为石大关弧形构造带,由大店同倾倒转向斜等一系列褶皱组成。由北向南还有石大关-石碑倒转背斜,日嘎希-瓦布梁子复背斜,东风-两河口-关磨背斜以及中林-长宁向斜等。

d.弧形构造带区域展布特征显示,明显呈斜列式展布,且往往具有内、外弧不协调,两翼不对称及脱顶位移现象。

上述特征表明,岷江叠溪较场至石大关一带,处在构造变动强烈地带。

1.3 河谷地貌

岷江上游河段(源头-都江堰)处在青藏高原东部川西北高原(又称松潘高原)的四川盆地边缘过渡的高山峡谷带。青藏高原属于中国地形第一阶梯,平均海拔高度大于3000m;四川盆地地处第二阶梯,平均海拔1000m左右。两者高差达2000余米。岷江上游在两个阶梯之间接近南北向展布,与NE向过渡带斜交,东侧以岷山、茶坪山组成的高山区成为与四川盆地的分水岭。岷江河谷地貌所具下述特征,在研究河谷演化史中具有重要意义:

a.沿江河谷表现出宽谷、峡谷交替分布的特点。

b.上游源头一带的弓嘎岭为岷江与白龙江分水岭,显示出上隆特征:水准测量资料表明,自1960年至1975年,弓嘎岭至干海子一段(直线距约35km)相对隆起312m m,变形梯度达0.6 mm/(a km)。上升速率平均为21mm/a(张定千,1978)。

c.弓嘎岭以南的漳腊盆地为下降堆积区,上叠和内叠阶地发育。

d.红桥关至松潘之间,岷江迂回曲折,形成暴露基岩的深切河谷,反映该河段新构造时期块体上升。

e.松潘至镇江关、太平一带发育堆积阶地。太平-较场-石大关河段是深切峡谷段,两岸古崩塌滑坡极为发育,往南河谷总体渐趋宽缓。

此外,两河口以下河段的水电工程勘探资料显示(据中国水电公司成都勘测设计研究院资料),河床中保存有很厚的深覆盖层,且似有从下游向上游增厚的趋势,如紫坪铺20~30m,映秀湾50~60m,福堂坝70~90m,太平驿70~80 m,姜射坝则可达100m左右。

上述特征显示,较场-石大关一带是河谷近期演化相对较为活跃的河段。

2 湖相沉积物的基本特征

2.1 堰塞湖的发育分布状况

古堰塞湖的堰塞坝处在叠溪小关子至其下游石大关一带,沿河长近10km。朔源向上游至太平村,河段总长约30km(图1)。古堰塞坝由一系列起源于右岸山坡的崩塌滑坡组成,其中马老顶滑坡为一岩质滑坡(图2),沿三叠系杂谷脑组(T2z)的变质砂岩、大理化灰岩、千枚岩等组成的山体中一套顺坡向的断裂下滑,成为堰塞 堆石坝 中的骨干支撑体。古堰塞湖沉积物在较场和小海子一带保存较完整,顶面高程与较场坝高程

2

成都理工大学学报(自然科学版) 第32卷第1期 王兰生等:四川岷江叠溪古堰塞湖的发现

3

大体相当(2340m);根据小海子支沟鱼儿寨的钻探资料,底面处在岷江水面以下数十米(高程2108.82m),已接近岷江现今河床谷底,两者的

差值约为230m,这可能是沉积物厚度最大的部位。在小海子团结村和海子坡一带可见到较完整的剖面(图3),大海子则可以直接见到残留在岸坡上的古湖相沉积物。至上游太平村附近近于堰塞湖尾部,沉积物变粗,出现河流相沉积物(图4 B)。值得注意的是,这一套沉积物只出现在叠溪小关子堰塞坝上游,其下游河流地貌已是另一番景观,这也是堰塞湖沉积物的重要证据之一。在小关子河谷处,找到了湖相沉积物与堰塞堆积体的接触带(图4 A)。

2.2 古堰塞湖相沉积物主要特征

根据小海子处保存的比较完整的沉积物剖

面,它是一套主要由粉砂质粘土和粉细砂组成的沉积物,具以下主要特征:

a.沉积物中层次清晰,并可见颜色变化的纹层,有由深、浅变化的韵律,韵律层的厚度一般为2~5cm(图5 A),1m 厚度统计约有50余层;在粉细砂层中还可见波状纹理(图5 B),显示出湖相沉积结构特征。沉积物中还发现有交错层(图6 A),表明在湖水面下局部具有潜在的暗流。

b.沉积物中还发现与湖相沉积同生的滑坡崩塌物,包卷构造(图6 B)和火焰构造,以及与地面崩塌、滑坡和泥石流相联系的浊流层(图7 A)等反映地质环境变动的迹像。

c.沉积物的颜色整体上由底部的黑灰色向上逐渐变为灰黄和浅黄,由下向上大体可分为底部、中部、顶部相三大套和6个大层( ~ 层)

。

图2 马老顶岩质滑坡的前缘(A)和后缘陷落带(B)

Fig.2 A huge rocky landslide making t he Diexi ancient dammed

lake

图3 小海子团结村山坡上保存的以湖相沉积物为基座的阶地堆积物

Fig.3 5river terraces ( ~ )discovered on the lacustr ine deposits of the ancient barrier lake sediments

4 成都理工大学学报(自然科学版) 第32卷

图4 (A)小关子河谷湖相沉积物(a)与堰塞堆积物(b)接触带;(B)堰塞湖尾部(太平村附近)沉积物特征

Fig.4 (A)Contact zone between the lacustr ine deposits and the ancient dam gradation;

(B)T he lacusteine deposits in the tail part of the barrier

lake

图5 湖相沉积物中的纹理(A)和粉细砂层中的波状纹理层(B)

Fig.5 Lamination in the lacustrine deposits (A)and w av y laminatio n in silty sand (

B)

图6 湖相沉积物中的交错层(A)和包卷构造(B)

Fig.6 Cross bedding and convolute bedding structure in the lacustrine deposits

底部相沉积物,厚约110m,可分为两层( ~ )。第 层为灰色、黑色粘土互层,层理清楚,其中灰色层薄者0.5cm ,可形成纹泥层,少数厚度达20cm ;黑色粘土层多数在0.5~2cm 之间,少数厚度达5cm,整层厚度大致为70m 左右。第 层为灰黄色粘土层,中间夹有0.5~2cm 厚深黄色及黑色纹层,全层厚度为40m 左右。

中部相沉积物,厚约60m,可分为两层( ~ )。第 层为浅黄色粘土与灰黑色粘土层互层,浅黄色粘土纹层厚1~11cm,灰黑色粘土纹层厚1cm 左右,厚者达5cm 。第 层,浅黄色粘土层与褐色粉砂层互层,层中夹黑色粘土纹层,厚约0.2cm,层理清楚;褐色粉砂层表面呈蜂窝状,具斜层理,本层还可见粉砂入侵粘土的火焰状结构,

5 第1期 王兰生等:四川岷江叠溪古堰塞湖的发现

图7 湖相沉积物顶部的水下浊流层,不整合于下伏湖相沉积物之上(A );湖相沉积物为基座

的河流相阶地沉积物,具明显二元结构( 级阶地)(B)

Fig.7 T he turbidity current sediments and the river terrace sedi ments on the lacustrine deposits in the ancient barr i er lake

整层的厚度为25m 左右。

顶部相沉积物,厚60m 左右,可分为两层( ~ )。第 层为黄色粘土层,夹有厚度约0.2~2cm 黑色粘土纹层,靠近上部见有交错层(图6 A)和同生包卷构造(图6 B),全层厚为40m 左右;第 层为褐红、褐黄粘土层,层中包裹有大小不等、直径约1~2cm 的黄色粘土碎块,层理不清楚,混有云母片岩块石,已强烈风化,并发现有动物骨头和炭化碎屑,与下伏 层粘土呈不整合接触,是一套水下浊流沉积物,可能与地面的崩塌、滑坡、泥石流相连接,整层厚度变化较大,最厚处可达20m(图5 A)。

2.3 湖相沉积物中的 阶地 及其主要特征

调查中,在湖相沉积物中还发现以沉积物为基座的 阶地 ,这一现象在小海子附近的团结村保存地最完整,可以划分出5级阶地( ~ ),分别高出小海子水面: 级2~5m; 级

30~40m ; 级

73m; 级

114m; 级

162m(图3)。阶地沉积物具有明显的二元

结构,底部河流相的砂卵砾石层显示清晰的叠瓦式构造,反映出当时河水流向;上部的洪泛相沉积物,由粉土质粘土层构成,含有机质(图7 B)。各级阶地之间的高差约30~40m 。2.4 湖相沉积物形成时间鉴定

通过对叠溪古堰塞湖沉积物进行取样后的

14

C 测年分析结果(表1),获得如下认识:

a.湖相沉积物底部为22ka 前,顶部为10ka 前。也即湖相沉积物沉积过程经历了12ka 。

b.以湖相沉积物为基座的阶地, 级阶地形

成于约8496ka 前, 级阶地形成于4880ka 前。

表1 湖相沉积物14C 测定结果表

Results of 14C dating ag e of the lacuctrine sediments

采样部位14

C 测试年龄t /a 测试单位

湖相沉积物底部21970 350湖相沉积物顶部10040 180较场古河道ZK1

钻孔底部14580 270湖积粘土中上部 层底 113040 280湖相沉积物底部223 217湖相沉积物与堰塞体接触带31232 414湖相沉积物上的 阶地8496 93湖相沉积物上的 阶地

5530 88

中国国家地震局地质研究所,1999年测

中德干旱环境研究中心(兰州大学),

2004年测

也即堰塞湖消亡起始于10ka 前,而且并非一次性消亡,至少经历了5个阶段,每次溃坝的高差大约30~40m,间隔的时间大约为2000a 。

3 沉积物中的环境信息

古堰塞湖沉积物及阶地沉积物中,保存了丰富的环境信息资料。参照国内外从沉积物中提取环境信息的经验[8]~[10],[14]~[24],[27]~[31]

,本项研究采用的提取环境信息的多环境代用指标有:沉积物的粒度组成、碳酸盐的碳氧同位素值、碳酸钙含量、有机质含量等。现将初步成果讨论于后。3.1 碳氧同位素值测定结果

本次测试所有样品由中国石油油气田分公司勘探开发研究院地质实验室进行测定,并以PDB 标准获得该湖相沉积序列中自生碳酸盐的碳、氧同位素 13

C 和 18

O 值组成特征曲线(见图8)。根据碳、氧同位素在水体中的富集原理,自生碳酸

6 成都理工大学学报(自然科学版) 第32卷

图8 湖相沉积物碳氧同位素值变化曲线、粒组含量比值参数变化曲线、

碳酸钙含量变化以及有机质含量变化曲线及古气候特征图

Fig.8 T he ancient climatic evolut ion characteristics reflected by the cur ves of carbon ox ygen isotope, carbonate content and organic matter content of the lacustrine sediments

盐 18O值主要受环境温度与水体轻、重氧同位素组成控制。同时,对湖泊水体而言 18O值还主要与大气相对湿度有关,并呈负相关关系;湖泊水体碳同位素组成主要与大气CO2与湖泊水体交换程度、湖水硬度、湖水滞留时间以及水生生物生产力等因素有关。

其次,根据实验获得的碳酸盐碳氧同位素值,利用基思和韦伯公式的Z值指数(计算公式:Z =2.048 ( 13C+50)+0.498 ( 18O+50)),采用海相灰岩的界限(Z=120)来区分古气候是干燥还是湿润。如果Z值指数大于海相灰岩的界限,指示了沉积物形成时的水体盐度较高,这与干旱气候背景相一致;如果Z值指数小于海相灰岩的界限,揭示了沉积物形成时的水体盐度较低,与湿润气候背景相一致,由此推断出10ka期间该地区气候及其变化特征。

由图8分析,湖相沉积剖面的 18O值与 13 C值变化幅度都较大,这说明在距今20~10ka 堰塞湖发展时期,该区的温度与湿度均有明显的波动。相对而言,湿度变化波动要比温度变化波动更大一些,并且Z值变化幅度也较大。根据测试资料和趋势曲线,大体可将该时段划分为冷干、冷湿、热干、湿偏冷、热偏干和热干等六个过程(图8)。

3.2 粒度分析成果

对湖相沉积物粒度的分析是由成都理工大学环境与土木工程学院土工实验室完成的。划分方案按照国家标准 土的分类标准 (GBJ145 90)中的粒组划分:粘粒组分d<5 m,细粉粒组分5 md>10 m,对测试结果进行粒组划分。具体实验方法是对粒径d>0.074mm的土采用筛分法,对粒径d <0.074mm的土采用密度计法。沉积粒度的组成一般用累计曲线来表示,并选取不同粒组含量和沉积物平均粒径d50值来表示沉积物的组成特征。为更好地反映沉积物粒度组成上的差别,分别定义为:

粉粒粘粒比K d1=d>0.005mm粒组含量

d<0.005mm粒组含量

粗粉粒粘粒比K d2=

d>0.01mm粒组含量

d<0.005mm粒组含量

粗粉粒细粘粒比K d3=

d>0.01mm粒组含量

d<0.002mm粒组含量

由全剖面粒组含量比值参数K d1,K d2和K d3的变化曲线(图3)显示,绝大部分沉积物颗粒粒径分布在0~74 m区间。除有一个明显突然增大的数据外,出现了次一级的三个峰值和四个谷值,分别在剖面深度25m,43.75m,125m和37.5m,50m,75 m,150m处。值得注意的是,粒度的上述变化规律与碳酸盐 13C和 18O值演化过程有很好的对比性,其中粒度突然增大的部位,与湿偏冷气候阶段相当(图8)。

3.3 沉积物中碳酸钙和有机质含量

对岷江叠溪古堰塞湖沉积物中碳酸钙含量变化曲线以及有机质含量变化曲线图分析(图8),有以下值得注意的变化趋势:

a.底部(距今约22~20ka间,剖面深度为187.5 ~162.5m):碳酸钙含量从下部到上部呈现出逐渐降低的趋势,有机质含量也呈下降趋势,其平均值为0.845%,大于全剖面的平均值,显示气候具有从下部到上部由干燥变为潮湿的特点。

b.中下部(距今约20~17ka,剖面深度为162.5 ~125m):此阶段碳酸钙平均含量为19.04%,变化幅度为1.03%。有机质含量波动较大,并出现剖面最高峰值,平均值为0.9%,变化幅度达到0.44%,显示出该时段的有机质含量很高,由此推断此阶段古气候特征主要为湿暖性气候。

c.中上部(距今约17~11ka,剖面深度为125~

37.5m),此阶段的碳酸钙含量从下部到上部逐渐升高,有机质含量则逐渐降低。有机质含量平均值为0.67%,低于全剖面的平均值0.81%,由此推断该时期古气候逐渐变为干燥特征。

d.顶部(距今约11~10ka,剖面深度为37.5~0 m)。此阶段碳酸钙含量从有一定程度的升高,并且在距今约10.5ka即剖面深度25m处碳酸钙含量达到全剖面的次顶峰,随后下降。此阶段的有机质含量则较低,推断此阶段的古气候呈干燥特征。

值得注意的是,有机质分析成果所显示的变化趋势曲线(图8),与碳酸钙的变化曲线也具有很好的对照性。

4 主要结论与认识

本项研究起始于1999年5月,作者在1999年8月提交的 岷江大小海子叠溪较场滑坡稳定性及其对工程影响的评价 研究报告中首次提出了这一见解,并在几篇发表的文章中作了简要介绍[11]~[13]。叠溪古堰塞湖沉积物的发现其重要意义体现在以下几方面。

4.1 叠溪古堰塞湖的规模和维持的时间是罕见

的

研究证明,叠溪一带所见的一套灰-黄色粉砂质粘土沉积物,是一套堰塞湖相沉积物。堰塞坝位于叠溪至下游石大关长约数千米的河段,其中叠溪小关子-水沟子一带的巨型古崩塌体和马老顶的岩质大型古滑坡为堰塞体的中心部位。根据推断,古堰塞坝高出河床的最大高度约300m。堰塞湖从叠溪向上游回水至永和村一带,沿江长约30km。沉积物年龄的14C测定显示,堰塞湖淤积时期经历了12ka之久。

4.2 发现以古堰塞湖沉积物为基座的河流阶地

叠溪古堰塞湖相沉积物中发育有以沉积物为基座的河流相阶地,并且自上而下见有五级阶地。如此系统完整的地质现象,也是中外文献中尚未查见的。阶地具明显的二元结构,下部由河流相的砂卵砾层组成,具明显的叠瓦构造排列;上部为洪泛相的粉砂质粘土层。这一现象说明该堰塞湖并不是一次性溃决消亡的,而是至少分为五个阶段逐步消亡的。它也证明由于堰塞湖的溃决引起洪水下泄,导致河流侵蚀基准面的下降也可以形成阶地。

4.3 古堰塞湖沉积物和阶地堆积物中,保存了丰

富的区域环境演化信息

采用多环境代用指标,如沉积物的粒度组成、碳酸盐的碳氧同位素值、有机质含量、碳酸钙含量等,已初步揭示了距今22~10ka时段古气候变化的某些规律,经历了冷干、冷湿、热干、湿偏冷、热偏干和热干六个过程。与青藏高原前缘区域性古气候对比,前两个过程相当于 末次冰幕期 ,后四个过程相当于 增温期 ,每一个过程经历的时间平均大约为2000a。古堰塞湖的消亡起始于10ka前,经历了五个阶段,每个阶段经历的时间平均也大约为2000 a,这是否展现了20ka以来气候变化的周期性规律,很值得进一步研究。

堆积层中还保存反映地质环境变动的迹象,如湖相沉积层中的包卷构造、火焰构造,以及发生在湖相沉积过程中的大型山崩和滑坡。阶地的形成过程也反映了一次重大的地质环境的变动。这些现象为研究20ka以来地质灾害及生态环境演化规律提供了重要的资料。

4.4 古堰塞湖的形成与消亡过程,是岷江上游水

系演化机制的重要控制因素

叠溪古堰塞湖的形成与消亡,前后经历两万余年,它的发展对岷江河谷的演化有重要的影响,以下几方面影响是十分明显的:

a.堰塞湖的水面成为 库尾 以上河段的侵蚀基准面。侵蚀基准面的突然升高,使以上河段发育 堆积阶地 是可以理解的,因而这一带作为 下沉带 ,是值得推敲的。

b.堰塞湖的消亡过程,必然在上游河谷中造成再次下切,形成地貌上的 裂点 。野外调查中注意到,镇江关以上河段可见到两岸分布有悬挂式的(老)泥石流沟,成为这一河段演化的重要特征。古堰塞湖分布区,即镇江关至较场河段河流的再次下切,造成两岸岸坡重新暴露,崩塌、滑坡及泥石流普遍发育。而较场以下至石大关一带,形成深切峡谷,其下游河谷中发现的深覆盖层,且有由下游向上游增厚的趋势,可能与此相关。

c.古堰塞湖的阶段性消亡过程造成多个阶地,显然它们明显区别于区域构造抬升所形成的阶地。如果将它们与岷江的河谷阶地相提并论,必然将造成演化历史的紊乱和得出错误的判断。

d.通过调查,不仅在叠溪古堰塞湖下游的河谷中发现多个古堰塞体,而且在其最大的支流杂古脑河中,也发现了古堰塞体,说明这一现象具有一定的普遍意义。因而可以认为,堰塞湖的形成与消亡过程,是岷江上游水系形成演化的重要控制因素。

4.5 区域性环境气候特征对比

本项研究通过对叠溪古堰塞湖沉积物进行分析的初步结果显示,从河流型湖相沉积物中碳酸盐碳氧同位素组成特征及反映的古环境特征来看,它所代表的是该时期内岷江上游全流域的环境及水文气候特征,而岷江上游区域辐射范围主要为青藏高原东北部。通过对国内对岷江上游区域湖泊沉积研究的成果进行对比,可以认为叠溪古堰塞湖反映的环境特征与上游地区有明显的继承性和一致性,特别是在湖泊自生碳酸盐碳、氧同位素组成上存在相似的变化趋势[25],[26],说明以堰塞湖这种较为特殊的湖泊形式能够准确反映出环境变化特征。

4.6 岷江上游古堰塞湖的形成与消亡,是其上、

下游地质灾害及生态环境演化的重要控制

因素

1933年8月25日叠溪地震摧毁了叠溪镇,造成500多人死亡,然而更大的灾害发生在下游。地震在岷江银屏崖、较场、叠溪形成的崩塌、滑坡筑成了三道天然堆石坝,分别形成了大海子、小海子和叠溪海子三个堰塞湖,使黑水入江口处以上至叠溪的28km河段江水断流。根据历史记载,大海子坝以上江水形成涌浪挟砂石回水北流,1小时后即淹埋至沙湾,使震后村中残迹荡涤殆尽,牛马牲畜、田园房舍无一幸免,死于震灾、水灾者达300多人。随后,猴儿寨也于当夜沉没水底,两天后江水淹至普安旧址。9月6日湖水倒灌至泉水崖,淹没了观音庙,出现了高峡出平湖的壮丽景观。9月14日,大海子溢注小海子,溢满时,湖水携带泥沙、碎石,淹没大桥边一条新街及对岸的观音庙、水磨房、油房等。9月30日,小海子水满溢注入叠溪海子,由于叠溪海子坝坝顶超过大海子坝和小海子坝,因此湖水倒流淹没上游两个坝顶,致使三个海子连成一片。到10月7日,叠溪坝水外流,使已经断流的岷江才有细流。10月9日,叠溪堰塞坝溃决,洪水下泻,水头高达60余米,次日到达灌县(现都江堰),水位涌高12m,沿江毁坏大量农田房舍,造成2000多人死亡。后1936年8月21日,小海子堰塞坝经特大洪水冲刷拉深,水位下降20m左右,再次造成下游灾害。1985年6月15日,暴雨和山洪使大海子坝体部分溃决,致使小海子也部分决口,小海子水位下降12 m,造成岷江上游建国以来最大洪水,6m洪峰一路而下,冲毁索桥17座,小型水电站11座,提灌站21个,洪水将较场至飞虹桥的公路大部分冲毁,致使通往松潘的交通被断。1992年6月28日,小海子出口再次被特大洪水拉深8.72m,引发下游异常洪水,影响一直波及到都江堰下游河道的变异。叠溪地震崩滑灾害形成演化过程展示了堵塞江河形成的堰塞湖及其溃决是造成岷江上游地区乃至川西平原特大洪水灾害的重要原因,是这类灾害链的重要环节。

根据1933年地震灾害的历史事实,可以推断,叠溪古堰塞湖的淹没以及堰塞坝体的溃决造成的洪水对上、下游河道的改造必然远远大于大、小海子造成的危害。川西平原一些古迹,如被称之为 21世纪国内首次重大考古发现 的金沙遗址的掩埋, 三星堆 的突然被遗弃,很可能与古堰塞湖的消亡有关。有关这方面的问题,我们将另撰文作专题讨论。

显然,叠溪古堰塞湖的发现的意义远不止于此,它将为青藏高原前缘地区河谷地貌的形成和生态环境演化规律的研究,打开一个新局面。

本项研究是1999年 岷江大小海子叠溪较场滑坡稳定性及其对工程影响的评价 科研项目的延续,研究成果凝聚了该项目参加者共同的创造性劳动与努力。在古堰塞湖的调查研究中,卫宏、靳晓光、王青海、王卫、徐林生、李天斌、赵其华、沈军辉、许向宁和崔杰等,当时他们作为博士研究生,在古堰塞湖的分布范围和结构特征的调查研究中作出了重要的贡献;本项目研究还得到张倬元、曾允孚两位教授的关心和指导,成都理工大学科技处及环境工程学院的领导的支持与帮助;现场调研中,得到天龙湖水电站黄龙集团公司温少曲工程师、余总、文工等工程技术员的大力协助。在此向他们表示衷心地感谢!

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Discovery of huge ancient dammed lake on upstream of

Minjiang River in Sichuan,China

W ANG Lan sheng,Y ANG Li zheng,W ANG Xiao qun,D UAN Li ping (Colle ge of Env ir onment and Civil Engineer ing,Chengdu Univer sity of T echnology,Chengdu610059,China)

Abstract:On August25th,1933,an earthquake of Magnitude7.5occurred near Diexi County seated in the upstream of M injiang River of Sichuan Province and induced a series of avalanches and landslides.Some of them blocked the river and formed m any dammed lakes(the local people called them Haizi).In this calamity,more than4000people losed there lives by the direct damage of avalanches,landslides and floods due to the bursting of natural dams.70years past,a lot of rare geolog ical phenomena resulted from earthquake can be identified.Among those dammed lakes,the large Haizi and the small H aizi are the largest in the major drainage area of M injiang River and w ell preserved.They have been the local famous beauty spots.During the investigation of landslides,a suite of dammed lacustrine sedim ents more than200 m thick w ere discovered,w hich formed20000years ago in the area of Diex i.The natural dam of the ancient dammed lake just started near Diex i,so the lake was named Diex i ancient dammed lake.The lacustrine deposits are composed of veined silty soil and silty clay with yallow grey color.Five river terraces w ere descovered on the lacustrine deposits,w hich formed during the vanishing process of the dam med lake. So that the ancient lacustrine deposits and terraces acumulation have put down the historical records of the evolution of geological envirorment as w ell as the v ariations of ancient climaie during the past20000years. T his paper introduces the basic characteristics of the ancient dam med lake,and the evolution of geolog ical enviroments and the variation of the ancient climate are discussed in brief.

Key words:ancient dammed lake;lacustrine sediments;earthquake landslide;M injiang River;Diex i