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上传人:住儿 2026/1/30 文件大小:16 KB

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一、引言
西秦岭作为中国大陆中央造山带的关键组成部分,处于青藏高原东北缘向黄土高原过渡的重要构造区位,其地貌演化与青藏高原隆升、区域构造活动密切相关。嘉陵江作为长江上游的重要支流,其流域主体穿行于西秦岭腹地,流域内地貌形态多样,既有深邃的峡谷,也有宽缓的盆地,同时还分布着广泛的黄土堆积地貌。这些独特的地貌景观不仅是长期内外动力地质作用相互作用的结果,更记录了区域构造运动的历史过程。因此,系统研究西秦岭嘉陵江流域的地貌特征,深入剖析其与构造活动之间的内在联系,对于揭示青藏高原东北缘的隆升机制、区域构造演化规律以及地貌响应过程具有重要的科学意义,同时也能为流域内的地质灾害防治、水资源开发利用以及生态环境保护提供重要的理论依据。
二、研究区自然地理背景
西秦岭嘉陵江流域地理位置介于东经103°-107°、北纬32°-35°之间,流域范围西起青藏高原东缘的若尔盖高原,东至陕南汉中盆地,北接黄土高原南部,南邻四川盆地北部,²。流域内行政区划涉及甘肃省陇南地区、天水市部分区域,陕西省汉中市、宝鸡市部分区域以及四川省广元市部分区域。
从气候条件来看,该流域处于亚热带季风气候向温带大陆性气候过渡的区域,气候垂直分异明显。流域南部受夏季风影响较为显著,年降水量可达800-1200mm,且降水集中在5-9月,多以暴雨形式出现;流域北部受夏季风影响较弱,年降水量相对较少,约为500-800mm,降水季节分配相对较为均匀。气候的垂直分异导致流域内植被类型呈现出明显的垂直地带性分布特征,从低海拔到高海拔依次分布着常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林、针叶林以及高山草甸等植被类型。
在地质背景方面,西秦岭嘉陵江流域位于华北板块、扬子板块与青藏高原板块三大构造单元的交汇部位,区域地质构造复杂,地层发育齐全。流域内出露的地层主要包括古生界的寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系,中生界的三叠系、侏罗系、白垩系以及新生界的古近系、新近系和第四系。其中,古生界和中生界地层主要以海相、海陆交互相的碳酸盐岩、碎屑岩为主,新生界地层则主要以陆相的碎屑岩、黄土堆积以及松散的沉积物为主。此外,流域内岩浆活动频繁,出露有大量的花岗岩、闪长岩等侵入岩以及玄武岩、安山岩等喷出岩,这些岩浆岩的形成与区域构造运动和板块俯冲碰撞过程密切相关。
三、西秦岭嘉陵江流域地貌类型及特征
(一)峡谷地貌
峡谷地貌是西秦岭嘉陵江流域最主要的地貌类型之一,广泛分布于嘉陵江干流及其主要支流(如白龙江、西汉水、永宁河等)的中上游河段。这些峡谷大多是由于河流的强烈下切作用形成的,峡谷形态幽深狭长,谷坡陡峭,坡度一般在30°-60°之间,部分地段甚至达到80°以上,形成悬崖峭壁。峡谷的宽度差异较大,在河流上游地段,由于河道切割较浅,峡谷宽度相对较宽,一般在100-500m之间;而在河流中下游地段,由于河流下切作用强烈,峡谷宽度明显变窄,部分地段宽度仅为几十米甚至十几米。
以嘉陵江干流武都至广元段为例,该段峡谷全长约200km,峡谷内河道曲折迂回,多呈“V”型或“U”型谷。谷坡上出露的地层主要为古生界的碳酸盐岩和碎屑岩,由于岩石的性质差异以及风化作用和流水侵蚀作用的影响,谷坡上形成了大量的溶沟、石芽、溶洞等喀斯特地貌景观。此外,在峡谷地段,由于河流的侧蚀作用和堆积作用,在河道两岸形成了一些小型的阶地和河漫滩,这些阶地和河漫滩是流域内重要的农业用地和居民点分布区。
(二)盆地地貌
盆地地貌在西秦岭嘉陵江流域内主要以断陷盆地的形式存在,主要分布于流域的中上游地段,如武都盆地、成县盆地、徽县盆地、汉中盆地等。这些断陷盆地是由于区域构造运动导致地壳断裂下陷,随后经过河流的堆积作用逐渐形成的。盆地的形态多呈长条状或椭圆形,盆地的长轴方向与区域构造线方向基本一致,一般为北西-南东向或北东-南西向。
武都盆地是西秦岭嘉陵江流域内规模较大的一个断陷盆地,位于嘉陵江干流中游地段,盆地长约30km,宽约5-10km,面积约200km²。盆地内堆积了厚达数百米的第四系松散沉积物,主要包括砾石、砂、粉砂和黏土等。这些沉积物是由嘉陵江及其支流从周围山区搬运而来的,经过长期的堆积作用形成了广阔的平原地貌。盆地内地势平坦,土壤肥沃,水源充足,是流域内重要的农业生产基地和人口聚居区。汉中盆地位于嘉陵江流域的东部边缘,是一个大型的断陷盆地,盆地长约100km,宽约5-20km,面积约1500km²。盆地内堆积了巨厚的新生代地层,主要为河湖相的砂泥岩和黄土堆积。汉中盆地气候温暖湿润,农业发达,是陕西省重要的粮食生产基地和经济作物产区。
(三)黄土堆积地貌
黄土堆积地貌在西秦岭嘉陵江流域内主要分布于流域的北部地区,即黄土高原的南部边缘地带,如天水市、陇南市北部等区域。这些黄土堆积主要是由风力搬运堆积形成的,属于典型的风成黄土。黄土堆积的厚度差异较大,在地势相对平坦的地区,黄土厚度一般在50-100m之间,而在一些山地的缓坡地带,黄土厚度相对较薄,一般在10-50m之间。
流域内的黄土堆积地貌主要包括黄土塬、黄土梁、黄土峁等类型。黄土塬是黄土堆积地貌中面积较大、地势较为平坦的地貌类型,如天水的甘谷塬、秦安塬等。黄土塬的表面平坦开阔,坡度一般在1°-3°之间,是流域内重要的农业用地。但由于长期的流水侵蚀作用,黄土塬的边缘地带形成了许多深切的沟谷,导致黄土塬的面积不断缩小。黄土梁是由黄土塬经过流水侵蚀切割形成的长条状黄土丘陵地貌,其长度一般在数千米至数十千米之间,宽度一般在数百米至数千米之间,梁顶坡度相对较缓,一般在5°-10°之间,梁坡坡度则相对较陡,一般在15°-30°之间。黄土峁是由黄土梁进一步侵蚀切割形成的孤立的黄土丘陵地貌,其形态呈圆形或椭圆形,峁顶坡度一般在3°-5°之间,峁坡坡度则在10°-25°之间。黄土峁的分布较为分散,是流域内黄土堆积地貌中最为破碎的地貌类型。
(四)喀斯特地貌
喀斯特地貌在西秦岭嘉陵江流域内主要分布于流域的中南部地区,即嘉陵江干流及其支流白龙江、西汉水等流经的碳酸盐岩分布区。由于该区域的碳酸盐岩地层发育齐全,且气候温暖湿润,降水充沛,为喀斯特地貌的形成提供了有利的条件。流域内的喀斯特地貌主要包括地表喀斯特地貌和地下喀斯特地貌两种类型。
地表喀斯特地貌主要有溶沟、石芽、峰丛、峰林、孤峰、溶蚀洼地、溶蚀漏斗等。溶沟和石芽是喀斯特地貌发育的初期阶段,广泛分布于碳酸盐岩出露的地表,溶沟是地表水流沿岩石表面的裂隙侵蚀形成的沟槽,宽度一般在数厘米至数米之间,深度一般在数厘米至数十厘米之间;石芽则是溶沟之间突出的岩石部分,高度一般在数厘米至数米之间。峰丛和峰林是喀斯特地貌发育的中期阶段,峰丛是由多个山峰组成的群体,山峰之间相互连接,基座相连,峰顶海拔高度差异较小;峰林则是由峰丛进一步演化形成的,山峰之间相互分离,基座不相连,峰顶海拔高度差异较大。孤峰是喀斯特地貌发育的晚期阶段,是由峰林进一步侵蚀残留下来的孤立山峰,其形态挺拔秀丽,如流域内的武都万象洞附近的孤峰。溶蚀洼地是由地表水流的溶蚀作用和侵蚀作用形成的封闭或半封闭的洼地,其面积一般在数平方千米至数十平方千米之间,洼地底部平坦,常有地下水出露,形成小型的湖泊或沼泽。溶蚀漏斗是由地表水流沿岩石的垂直裂隙溶蚀形成的漏斗状地貌,其直径一般在数米至数十米之间,深度一般在数米至数十米之间,漏斗底部常有落水洞与地下溶洞相连。
地下喀斯特地貌主要有溶洞、地下河、石钟乳、石笋、石柱等。溶洞是由地下水流沿岩石的裂隙溶蚀形成的地下洞穴,其规模大小差异较大,小的溶洞仅能容纳数人,大的溶洞则可容纳数千人甚至上万人,如流域内的武都万象洞,洞长约5km,洞体规模宏大,洞内景观奇特。地下河是在溶洞的基础上形成的,是地下水流的主要通道,地下河的长度一般在数千米至数十千米之间,流量大小随季节变化较为明显,雨季流量较大,旱季流量较小。石钟乳、石笋、石柱是溶洞内常见的化学沉积地貌,石钟乳是由洞顶的水滴中碳酸钙沉淀形成的,向下生长,形态多样,如钟乳状、柱状、锥状等;石笋是由洞底的水滴中碳酸钙沉淀形成的,向上生长,形态与石钟乳相似;石柱则是由石钟乳和石笋不断生长,最终连接在一起形成的柱状地貌。
四、西秦岭嘉陵江流域地貌演化的构造控制作用
(一)区域构造运动对流域地貌格局的影响
西秦岭嘉陵江流域的地貌格局主要是由区域构造运动控制的,尤其是青藏高原的隆升和华北板块、扬子板块的相互作用。自新生代以来,青藏高原由于印度板块与欧亚板块的持续碰撞而不断隆升,并向东北方向挤压扩展。在青藏高原的挤压作用下,西秦岭地区发生了强烈的构造变形,形成了一系列北西-南东向或北东-南西向的断裂带和褶皱构造,如礼县-罗家堡断裂带、武都-文县断裂带、龙门山断裂带等。这些断裂带和褶皱构造不仅控制了流域内地层的分布和岩浆活动,还决定了流域内主要地貌单元的分布格局。
例如,嘉陵江干流的走向主要受北西-南东向的断裂带控制,河道沿着断裂带发育,形成了狭长的峡谷地貌。而流域内的断陷盆地,如武都盆地、成县盆地等,则是由于断裂带的活动导致地壳下陷形成的,盆地的长轴方向与断裂带的走向基本一致。此外,区域构造运动还导致西秦岭地区整体呈现出西高东低、北高南低的地势特征,这种地势特征决定了嘉陵江及其支流的流向,使得嘉陵江干流总体自北向南流,而其支流则多自西向东或自东向西汇入干流。
(二)断裂活动对峡谷地貌发育的影响
断裂活动是控制西秦岭嘉陵江流域峡谷地貌发育的重要因素。流域内的主要峡谷大多沿着断裂带分布,断裂带的存在为河流的下切作用提供了有利的条件。一方面,断裂带处的岩石由于受到构造应力的作用,岩石破碎,裂隙发育,抗侵蚀能力较弱,容易被流水侵蚀切割,从而促进峡谷的形成和发展。另一方面,断裂活动导致地壳的升降运动,使得断裂带两侧的地壳出现差异升降,从而形成地形高差,为河流的下切提供了动力。
以嘉陵江干流武都至广元段的峡谷为例,该段峡谷主要沿着武都-文县断裂带分布。武都-文县断裂带是一条活动性较强的断裂带,自新生代以来经历了多次活动。在断裂活动的影响下,断裂带西侧的地壳不断抬升,东侧的地壳相对下沉,形成了明显的地形高差。嘉陵江在这种地形高差的驱动下,不断进行下切侵蚀,逐渐形成了幽深狭长的峡谷地貌。同时,由于断裂带的活动具有间歇性,使得河流的下切作用也具有间歇性,从而在峡谷两岸形成了多级阶地。这些阶地的形成记录了断裂活动的历史和河流下切的过程,是研究区域构造运动和地貌演化的重要依据。
(三)地壳隆升对黄土堆积地貌的影响
地壳隆升对西秦岭嘉陵江流域黄土堆积地貌的形成和演化也具有重要的影响。自新生代以来,西秦岭地区由于受到青藏高原隆升的影响,地壳不断隆升,使得区域地势逐渐升高,气候逐渐变得干旱,为黄土的堆积提供了有利的条件。同时,地壳隆升导致河流的下切作用增强,使得流域内的侵蚀基准面下降,从而促进了周围山地的侵蚀作用,产生了大量的碎屑物质,这些碎屑物质为黄土的形成提供了物质来源。
在黄土堆积过程中,地壳的隆升还导致黄土堆积地貌的形态发生变化。例如,随着地壳的隆升,黄土塬的边缘地带由于流水侵蚀作用的增强,形成了许多深切的沟谷,导致黄土塬的面积不断缩小。而黄土梁和黄土峁则是在黄土塬被侵蚀切割的基础上形成的,地壳的隆升进一步加剧了流水的侵蚀作用,使得黄土梁和黄土峁的形态更加破碎。此外,地壳隆升还导致黄土堆积的厚度发生变化,在一些地壳相对抬升的地区,黄土堆积厚度相对较薄,而在一些地壳相对下沉的地区,黄土堆积厚度相对较厚。
五、西秦岭嘉陵江流域地貌的构造意义
(一)揭示青藏高原东北缘的隆升过程
西秦岭嘉陵江流域位于青藏高原东北缘,其地貌演化与青藏高原的隆升过程密切相关。通过对流域内地貌特征的研究,可以揭示青藏高原东北缘的隆升过程和隆升机制。例如,流域内峡谷地貌的发育是河流下切作用的结果,而河流下切作用的强弱则取决于地壳隆升的速率和幅度。通过对峡谷内阶地的年代学研究,可以确定河流下切的时间和速率,从而推断地壳隆升的时间和速率。研究表明,西秦岭地区在新生代以来经历了多次间歇性的隆升过程,尤其是在新近纪晚期至第四纪早期,地壳隆升速率明显加快,这与青藏高原的整体隆升过程基本一致。
此外,流域内的黄土堆积地貌也记录了青藏高原东北缘的隆升过程。黄土的堆积始于新近纪晚期,随着青藏高原的隆升,区域气候逐渐变得干旱,风力搬运作用增强,黄土堆积厚度不断增加。通过对黄土剖面的粒度分析、磁化率测定以及古气候代用指标的研究,可以重建区域古气候的演化历史,进而揭示青藏高原隆升对区域气候的影响。同时,黄土堆积过程中的侵蚀事件也与地壳隆升导致的地形变化密切相关,通过对侵蚀事件的研究,可以进一步了解青藏高原东北缘的隆升过程。
(二)反映区域构造活动的强度和方向
西秦岭嘉陵江流域的地貌特征能够反映区域构造活动的强度和方向。流域内的断裂带和褶皱构造是区域构造活动的直接表现,而峡谷地貌、断陷盆地等地貌类型的分布和形态则受到断裂活动和褶皱构造的控制。通过对这些地貌类型的研究,可以确定断裂带的走向、活动性以及褶皱构造的形态和规模,从而反映区域构造活动的方向和强度。
例如,嘉陵江干流的走向与区域主要断裂带的走向基本一致,表明区域构造活动的方向主要为北西-南东向。而断陷盆地的规模和形态则反映了断裂活动的强度,规模较大的断陷盆地通常对应着活动性较强的断裂带。此外,通过对流域内地震活动的研究,可以进一步了解区域构造活动的强度。西秦岭嘉陵江流域是我国地震活动较为频繁的区域之一,历史上曾发生过多次强震,如1654年的天水8级地震、1879年的武都8级地震等。这些地震活动是区域构造活动强烈的表现,而地震活动形成的地貌景观,如地裂缝、崩塌、滑坡等,也为研究区域构造活动提供了重要的线索。
(三)为地质灾害防治提供理论依据
西秦岭嘉陵江流域内地质灾害频发,如崩塌、滑坡、泥石流等,这些地质灾害的发生与流域内的地貌特征和构造活动密切相关。通过对流域内地貌特征和构造意义的研究,可以为地质灾害的防治提供重要的理论依据。
例如,峡谷地貌区由于谷坡陡峭,岩石破碎,容易发生崩塌和滑坡灾害。通过对峡谷地貌的形态、岩石性质以及断裂活动的研究,可以确定崩塌和滑坡灾害的易发区域和危险程度,从而为制定地质灾害防治规划提供依据。断陷盆地内由于堆积了厚层的松散沉积物,在暴雨等自然因素的影响下,容易发生泥石流灾害。通过对断陷盆地的地貌形态、沉积物特征以及水文地质条件的研究,可以分析泥石流灾害的形成条件和演化规律,进而采取有效的防治措施。此外