川藏公路扎木到索通段第四纪堆积体的分布及产出特征
【类型】期刊
【作者】张佳佳，王军朝，陈龙，高波，李元灵（中国地质科学院探矿工艺研究所，中国地质调查局地质灾害防治技术中心）
【作者单位】中国地质科学院探矿工艺研究所，中国地质调查局地质灾害防治技术中心
【刊名】科学技术与工程
【关键词】 帕隆藏布河谷地区；第四纪堆积体；分布情况；产出特征；扎木到索通
【资助项】中国地质调查局地质调查项目;国家自然科学基金
【ISSN号】1671-1815
【页码】P37-43
【年份】2019
【期号】第32期
【期刊卷】1;|7
【摘要】川藏公路是进出西藏的主要交通命脉之一,所在帕隆藏布河谷地区是重大交通干线(川藏高速公路、川藏铁路)、场镇、水利工程所在的关键地带,开展前期基础地质调查研究是工程建设的前提。以扎木到索通段为研究区,以第四纪松散堆积体为研究对象,利用传统地质调查方法,结合遥感解译和钻探勘察结果,查明研究区第四纪堆积体的分布情况,总结了第四纪松散堆积体的成因和产出特征,为研究区即将修建的川藏高速、川藏铁路以及其他重大工程的规划、设计、管理提供基础地质依据。
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川藏公路扎木到索通段第四纪堆积体的分布及产出特征
摘 要 川藏公路是进出西藏的主要交通命脉之一，所在帕隆藏布河谷地区是重大交通干线(川藏高速公路、川藏铁路)、场镇、水利工程所在的关键地带，开展前期基础地质调查研究是工程建设的前提。以扎木到索通段为研究区，以第四纪松散堆积体为研究对象，利用传统地质调查方法，结合遥感解译和钻探勘察结果，查明研究区第四纪堆积体的分布情况，总结了第四纪松散堆积体的成因和产出特征，为研究区即将修建的川藏高速、川藏铁路以及其他重大工程的规划、设计、管理提供基础地质依据。
关键词 帕隆藏布河谷地区 第四纪堆积体 分布情况 产出特征 扎木到索通
在国家“一带一路”、长江经济带战略和西部大开发深入推进的背景下，进出藏区快速通道的建设成为迫切的战略要求[1]，其中，川藏高速以及川藏铁路已经开始阶段实施[1，2]。在藏东南然乌至培龙段，川藏公路G318沿线展布的帕隆藏布河谷是重大交通干线(川藏高速公路、川藏铁路)、场镇、水利工程的关键地带，因此研究该区域基础地质问题的重要性不言而喻。受特殊地形地貌、地质构造以及气候水文条件影响，藏东南河谷地区地质灾害极为活跃[3，4]，第四系松散堆积分布广泛，成因复杂[5]，地质灾害形成机理和分布规律是前人研究的重点[6—8]，而针对第四纪松散堆积体方面的研究较少，仅袁广祥等[5]概括性地总结了整个帕隆藏布流域第四纪堆积体的分布特征，但因范围大，未作详细阐述。笔者在前人调查研究的基础上，将研究范围集中到扎木至索通段，利用传统地质调查方法，结合遥感解译和钻探手段，旨在查明研究区第四纪松散堆积体成因和分布规律。
对于铁路、公路等工程设施建设，查明施工区域第四纪堆积体的分布情况并对其成因和分布规律研究的重要性在于：成因不同的第四纪堆积体对应不同性质的工程力学特征，工程选址以及施工过程中不可回避的一项课题是对各种松散堆积体进行研究，进而评判其对工程施工的作用及影响。所以本文的研究成果可为即将修建的川藏高速、川藏铁路以及其他重大工程建设的规划、设计、管理提供重要基础地质依据。
1 区域概况
1.1 地形地貌
研究区地处青藏高原腹地，冈底斯山和念青唐古拉山东延余脉贯穿该区，山脉走向呈NWW—SEE向，区内主河帕隆藏布受青藏高原在新构造运动中的强烈抬升影响，河流快速下切，切割深度超过2 000 m，4 500 m以上为强烈冻融风化地貌，4 500 m以下为河流深切陡坡沟谷地貌(图1)。
研究区现代冰川和古冰川遗迹十分发育，现代冰川主要分布在4 500～5 000 m以上的海拔高度，大型山麓冰川的冰舌前缘有时可伸达3 000 m以下地带。区域冰川地貌发育，冰碛物分布广，是区内多种致灾体的载体，也是泥石流主要的固体物源。
图1 研究区区域位置(修改自文献[5])
Fig.1 Location of the study area (modified from Ref[5])
1.2 地质条件
扎木到索通段主要出露的地层主要有元古代、石炭系、泥盆系、侏罗系、新近系地层，岩性多以岩浆岩为主，部分已发生变质成为片麻岩；构造方面，研究区所在的藏东南地区, 是印度板块与欧亚板块碰撞的前缘地带, 也是碰撞变形最为剧烈的地带。强烈的碰撞挤压作用使得南部的印度板块向北楔入欧亚板块, 雅鲁藏布江缝合带在该地区急剧错位转折形成东构造结构造，也是整个喜马拉雅造山带中构造应力最强烈、隆升和剥蚀速率最快、新生代岩浆活动、深熔作用和变质作用最强的地区[9—11]。嘉黎断裂贯穿整个研究区，为左旋走滑挤压性质[12，13]，总体走向SSE，断裂带会形成一定宽度的破碎带，其所经过的区域，周边围岩节理裂隙发育，造成岩体破碎。
图2 研究区第四纪堆积体分布图
Fig.2 Distribution of Quaternary deposit in the study area
1.3 气候与水文条件
研究区气候主要受印度洋季风气候的影响，印度洋孟加拉湾的暖湿气流通过雅鲁藏布江大峡谷直接到达本区，为本区带来丰富的降水。每年的5～9月降雨集中，该区的气候变化主要是气温和降水的变化，这些变化除降水可直接诱发地质灾害外，由气温变化所引起的冰川变化则间接影响地质灾害的发生。
2 第四纪松散堆积
2.1 第四纪堆积体的分布
根据详尽调查研究，首次绘制了川藏公路扎木-索通段河谷地区第四纪堆积体的分布平面图(图2)，得出研究区第四纪堆积体主要有泥石流堆积、冰碛物与冰水堆积、崩滑堆积、冲洪积物和湖相沉积，其中泥石流堆积面积为24.92 km2，冰碛物与冰水堆积面积为35.29 km2，残坡积因为其分布范围及厚度小，未在图2中进行标识。
2.2 第四纪堆积体成因及分布规律
2.2.1 泥石流堆积
详细调查并确定了研究区36条泥石流沟，因为研究区特殊的地形地貌和气候特征，形成独特的泥石流堆积(图3)。这些泥石流沟上部多有冰碛物和冻融风化的松散岩体以及利于泥石流形成的环形地形，泥石流暴发后在沟口形成堆积扇，堆积物以块石土为主，有一定分选和成层性[图3(a)]，因为搬运距离较远的缘故，块石多呈次棱-次圆状，有些可以达到圆状[图3(b)]，泥石流堆积物中的细粒物质往往被后来的流水带走，形成一定的架空特征[图3(b)]，且因泥石流多次发生，多次堆积的缘故，泥石流沟道内可见多期泥石流堆积的特征[图3(c)]。
图3 研究区泥石流堆积特征
Fig.3 Feature of debris flow deposit in the study area
调查区因为其特殊的构造位置，使得较早泥石流堆积可以很好地保留下来，新近的泥石流堆积范围以泥石流沟道和沟口堆积扇为主，较早泥石流堆积往往保存在现今泥石流的沟口，且因形成之后沟道下切形成几十米高的露头，多见期次分明，以及比现今泥石流较好的胶结度，典型代表为加龙坝泥石流[图3(d)]。
2.2.2 冰川的搬运与堆积
第四纪以来，帕隆藏布流域发育了多次冰川活动[14，15]，主要有末次冰期(白玉冰期)和倒二冰期(古乡冰期)[16]，并且保留了第四纪古冰川作用遗留下来的古冰碛[17—20](图3～图6)。
比较有代表意义的有白玉沟和珠西沟的终碛垄；事实上研究区也有大量古冰川活动保留下的松散堆积，主要为冰碛物和冰水堆积。例如古乡的错卡侧碛垄[图4(a)]，松饶村的赤担隆巴侧碛垄[图4(b)]，嘎朗村的冰碛侧垄与后期冰水堆积[图4(c)]，古乡扎塔多沟口的冰碛扇(图6)，雪瓦卡村西侧的缩瓦隆巴冰碛垄[图4(d)]，这些冰碛物堆积除了嘎朗侧碛垄为波堆藏布古冰川形成，其他均为帕隆藏布支沟冰川携带的冰碛物堆积而成，且多在支沟沟口堆积；因为南侧支沟位于阴坡的缘故，野外调查发现研究区古冰碛绝大部分保留在帕隆藏布南侧，且南侧支沟现代冰川也较北侧发育。
区内冰碛物的特征主要为巨大块石与细小碎屑混杂堆积，无分选，无成层性，物质无定向排列，块石绝大部分磨圆差，为棱角状，有时可见巨大冰漂砾以及冰擦痕，未经后期改造的冰碛物呈钙质胶结，胶结度好，故野外露头往往自然休止角大，近于直立，透水性差，常呈灰白色，力学强度较高，是理想的持力层，例如松饶村赤担隆巴侧碛垄外侧的冰碛物露头(图5)。
图4 研究区冰碛垄与冰水堆积
Fig.4 Moraine and fluvioglacial deposit in the study area
图5 松饶村赤担隆巴侧碛垄露头
Fig.5 Outcrop of Chidanlongba lateral moraine
冰水堆积以古乡政府东侧扎塔多沟口冰碛扇为典型代表(图6)，冰碛扇是冰川消融后，在终碛垄以内堆积的粗颗粒扇形体[21]，冰碛扇分布在冰川谷出口的山麓地区，该处地形由窄变宽，其成因是因为冰川自上源裹挟的泥砾，冰退时，冰融水继续将这些冰碛物向冰川下游搬运，在搬运过程中遇到开阔地形，冰融水流速减慢，搬运能力削弱，这些冰融水携带的冰碛物，尤其是粗大的块石，很快在这里堆积下来。冰碛扇的特征呈扇形，扇顶与沟口相连处厚度较大，底部向平地倾斜厚度较薄，冰碛扇上往往有网状细流切割形成的不相平行，相互交错的沟道；冰碛扇的组成物质，由大小不一的块石、砂和黏土等组成，分选差，块石磨圆度差，物质颗粒由扇顶至扇缘有逐渐变小趋势，但在扇缘往往也有巨大的冰漂砾存在。
图6 古乡冰碛扇
Fig.6 Moraine fan in Guxiang
2.2.3 冲洪积
研究区内因为特殊的深切峡谷地形以及冰川发育的缘故，帕隆藏布河谷地带保存下来的阶地为数不多，主河帕隆藏布较为常见的是河漫滩沉积，堆积厚度不大，部分区域可见明显的二元结构；局部保存下来的阶地往往在主河与支沟的汇合处以及河流转弯部位，如古乡雪瓦卡村所在的阶地平台，即位于帕隆藏布与支沟秋珠隆巴的汇合处(图2)，扎木兵站南侧阶地位于主河帕隆藏布的转弯处，经过野外调查和钻探勘察，雪瓦卡阶地平台为主河帕隆藏布形成的四级阶地(图7)。
图7 雪瓦卡四级阶地
Fig.7 Four-level terrace in Xuewaka
研究区帕隆藏布两侧山前冲沟出口处多保留有冲洪积扇，形态多为标准扇形，规模大小不一，主要与冲沟物源多少有关，现近较多已被开发为人类居住用地和农田，例如古乡的古村和札木镇的卡达村均是在山前冲沟的古冲洪积扇上开发而成。
2.2.4 湖相沉积
湖相沉积方面，以中-细砂为主，分选、成层性好，较强透水性，饱水、振动易产生液化效应，地基承载力低，不宜作为持力层。因为研究区存在多处泥石流堆积、冰碛物堆积阻塞河道的现象，进而造成上游水速降低，水位抬高，形成过水湖，利于河湖相沉积，这些冲洪积物形成时间短，多形成河漫滩和湖相沉积，又或多或少地具有河谷特征，旱季还可见到湖中的心滩，故而见不到静水湖泊的沉积韵律，堆积厚度变化较大。古乡湖的形成主要缘于下游古乡沟的阻河，巴卡村上游的过水湖的形成是扎塔多泥石流堆积扇、沟口冰碛扇及南岸冰碛物堆积共同作用。另外研究区古堰塞湖遗留有埋藏湖相沉积，如雪瓦卡阶地下伏的湖相砂层(图7)，经振动干扰易产生液化效应，影响工程稳定性。
2.2.5 崩滑堆积
研究区典型崩滑堆积见图8。因地层产状普遍较陡，岩石的软化系数亦十分小，多因为地形陡峭使得所形成的滑坡与崩塌有一定的联系，且以浅层牵引式滑坡为主，受到新构造活动和地震活动的诱发较多，岩质滑坡的比例偏大，滑坡的堆积范围大小相差悬殊，多分布于河谷两侧。其中崩塌堆积多是因为基岩山体失稳后堆积在山前斜坡上，顺山体走向堆积，厚度有限，规模较小，物质组成和产出的分布特征均有别于区内发育的冰碛物以及泥石流堆积，易于辨识；最新形成的滑坡多以表层松散堆积失稳溜滑形成，堆积规模小，如古乡沟沟口的溜滑体[图8(a)]；古滑坡以巨型的基岩滑坡为代表，索不隆巴沟口基岩滑坡晚于古泥石流发育，仓果沟口基岩滑坡后缘仍可见明显的滑动面[图8(b)]，这两处基岩滑坡均受到断裂控制，推测为地震活动诱发的可能性较大，断裂控制和地震诱发是研究区大型滑坡形成的主控因素。
图8 研究区典型崩滑堆积
Fig.8 Typical landslide in the study area
研究区还出露有部分残坡堆积物，该区域特殊的冻融风化作用，导致区域内主要的岩浆岩岩体风化速率异常快[22]，再加上区内植被发育，沿沟谷流水的携带能力强，降水量丰富，细粒物质很快沿坡面向下运移进入河流被搬运走，物质组成以黏土以及矿物颗粒为主，从而使得残坡积物的堆积厚度和分布范围较小。斜坡表层的残坡积部分失稳后会形成浅表小规模的溜滑。
3 结论
(1)帕隆藏布河谷地带扎木到索通段分布有广泛的第四纪松散堆积体，区内分布的堆积体类型主要有泥石流堆积、冰碛物及冰水堆积、冲洪积、湖相沉积、崩滑堆积。第四纪松散堆积体因为其特有的成因，而分别对应了各自的产出形态和分布规律。
(2)查明帕隆藏布河谷地带扎木到索通段第四纪堆积体的分布情况，总结第四纪松散堆积体的成因和产出特征，可为即将修建的川藏高速、川藏铁路以及其他重大工程的规划、设计、管理提供基础地质依据。
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Distribution of the Quaternary Accumulation along Zhamu-Suotong Section of the Sichuan-Tibet High Way and Their Occurrence Characteristics
[Abstract] Sichuan-Tibet highway is one of the most important traffic passageway of Tibet, as the highway, main towns and major hydro projects are located in valley region of the Purlung Tsangpo, the railway is designed to build here too. Research on the quaternary accumulation in valley region of the Purlung Tsangpo is not only the primary task of geo-hazards survey but also basis for major engineering project. Taking Zhamu-Suotong area as the study area and based on field investigation and drilling, the authors analyzed five main types accumulation, on such a basis, summarized the genesis and distribution regularity of quaternary accumulation in Zhamu-Suotong area.
[Key words] valley region of the Purlung Tsangpo quaternary accumulation distribution occurrence characteristics Zhamu-Suotong area
中图法分类号 P642.23；
文献标志码 A
2017年3月30日收到
中国地质调查局地质调查项目(DD20160279)和国家自然科学基金(41402315)资助
*通信作者简介：王军朝(1973—)，男，汉，陕西渭南人，高级工程师。研究方向：地质灾害调查与评价。E-mail:wjc@cgiet.com。
引用格式：张佳佳， 王军朝， 陈 龙， 等. 川藏公路扎木到索通段第四纪堆积体的分布及产出特征[J]. 科学技术与工程， 2017， 17(32)： 37—43
Zhang Jiajia, Wang Junchao, Chen Long, et al. Distribution of the quaternary accumulation along Zhamu-Suotong section of the Sichuan-Tibet high way and their occurrence characteristics[J]. Science Technology and Engineering, 2017， 17(32)： 37—43