岩性差异对岷江龙门山河段剖面样式的影响

陈 浩 ，李 勇

（1.绵阳师范学院 资源环境工程学院，四川 绵阳 621006；2.成都理工大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610059）

发源于岷山西缘弓嘎岭的岷江干流河道沿岷江断裂展布方向南流，进入茂县后，流向由近南北向北东—南西向偏转，河谷的位置与汶川—茂县断裂的位置基本重叠。自汶川县玉龙镇之后，岷江进入汶川—茂县断裂与北川—映秀断裂所夹持的后龙门山地区和北川—映秀断裂与彭县—灌县断裂所夹持的前龙门山地区。流经龙门山地区的岷江河段（玉龙—都江堰以东河段），河床基底及河谷两侧谷坡岩性构成复杂，本次研究主要分析岩性对岷江龙门山河段剖面样式的控制作用，并以此为基础，探讨该区域水系演化模式对岩性差异的响应机制。

1 河床基底岩性特征

总体来看，岷江上游水系展布于松潘—甘孜褶皱带（河源—玉龙河段）和龙门山断裂带（玉龙—都江堰以东河段）两个构造单元之上。河源—玉龙河段河床基底岩性较为单一，主要为中生界砂岩、灰岩和前中生界变质岩、碳酸盐岩。玉龙—都江堰以东河段河床基底岩性构成复杂，位于后龙门山地区的玉龙—映秀河段河床基底主要由彭灌杂岩（主要成分为前中生界花岗岩，含少量闪长岩）构成，岩性硬度较大，普氏硬度系数达到18；位于前龙门山地区的映秀—都江堰河段干流河道流经彭灌飞来峰群，河床基底主要为古生界碳酸盐岩（以灰岩为主），普氏硬度系数大致为 15；岷江干流切过彭县—灌县断裂后，向东进入成都盆地，河床基底主要由侏罗系—白垩系红层及第四系松散堆积物构成，普氏硬度系数大致为 6（图 1、表 1）[1～3]。从图 1也可以看出，岷江龙门山河段河谷两侧谷坡岩性与河床基底岩性基本一致，呈对称发育。

图1 岷江上游流域区域地质简图(底图据张会平等[1][2]，2006，改绘)

2 岩性对水系剖面样式的控制作用

2.1 岩性差异与水系剖面样式特征

在岷江河床岩性地层剖面上（图2），有一个值得注意的现象。岷江河谷两侧龙门山山顶面自北西向南东呈阶梯状下降，在岩性过渡地带，地貌剖面出现明显坡折，即龙门山山顶面主要坡折点与岩性界线基本对应。花岗岩硬度大，抗风化能力强，花岗岩区的山顶面明显高于其他地貌单元；以灰岩为主的彭灌飞来峰群地貌区，岩石硬度和抗风化能力均弱于花岗岩区，再加上灰岩易和溶有 CO2的地表水发生反应生成微溶性的 Ca(HCO3)，因而，灰岩区域的山顶面显著降低；中生界红层和第四系堆积物硬度和抗风化能力相对最弱，彭县—灌县断裂以东区域，海拔高程陡降为500m左右。

但是，龙门山区的岷江河床剖面虽然也表现为北西高，南东低，在岩性过渡地带河床剖面上也存在一些小的陡坎，但并没有表现出显著的与高抗蚀花岗岩、灰岩和低抗蚀红层、第四系堆积物界限相对应的阶梯状变化，整个龙门山区岷江河床剖面坡度大致保持在同一水平。李勇等[4]的研究也表明，该区域河段河床梯度系数值始终保持在2204左右。

表1 岷江上游龙门山河段河床基底岩性及硬度系数

2.2 岩性差异对剥蚀作用的响应

上述分析表明，龙门山区的地貌剖面形态与河床剖面形态存在明显差异，究其原因，主要是在地貌演化过程中，地貌剖面主要受面状剥蚀作用控制（龙门山平均面状剥蚀速率为 0.72mm/a[4]），面状剥蚀速率因岩性不同而存在差异，再加上龙门山地区活动断裂走向与岩性分界线基本一致，由于叠加了岩性差异和断裂活动差异的双重影响，因而，在岩性过渡地带，地貌剖面的阶梯状变化较为显著。但河床剖面形态主要受控于线状剥蚀作用（河流下切作用是线状剥蚀作用的主要形式），岷江龙门山河段平均下切速率达1.50mm/a[4]，是面状剥蚀速率的2.1倍，沿河床的原始地貌陡坎几乎被水流剥蚀殆尽，因而岷江河床剖面上虽然也存在岩性差异与活动断裂叠加作用形成的小陡坎，但与地貌剖面上的阶梯状坡折相比，河床剖面上的坡折度相对小得多。

3 水系剖面样式影响因素

图2 岷江河床岩性地层剖面

本次研究着重探讨了岷江龙门山河段剖面样式对岩性差异的响应，实际上，水系剖面样式（包括河床剖面样式和河谷两侧山顶面剖面样式）的演化不仅受岩性的控制，还要受气候条件和构造活动的影响。在龙门山地区，东亚季风遇到高大的九顶山阻挡，暖湿气流沿迎风坡爬升，空气中的水汽因冷却凝结而易形成地形雨，因而，在岷江前龙门山河段，剥蚀作用最为强烈（图3）。另外，龙门山各主干断裂逆冲作用有自北西向南东减弱的趋势（笔者根据河流阶地面垂直扭错量和相应测年值计算获知，汶川—茂县断裂、北川—映秀断裂、彭县—灌县断裂晚第四纪以来逆冲速率分别为0.84 mm/a、0.52 mm/a和 0.24 mm/a），龙门山各主干断裂的差异活动使汶川—茂县断裂和北川—映秀断裂所夹持的后龙门山地区的抬升速率和抬升幅度大于北川—映秀断裂和彭县—灌县断裂所夹持的前龙门山地区。因而，岷江龙门山河段剖面高程是对该区域岩性、气候、构造条件的综合反映。在今后的工作中，将对气候条件、构造条件与岷江水系剖面样式的耦合关系作更深入的研究。

4 结论

在岷江龙门山河段，由于面状剥蚀速率因岩性不同而存在差异，受控于面状剥蚀作用的龙门山山顶面主要坡折点与岩性界线基本对应。在该区域，线状剥蚀速率是面状剥蚀速率的2.1倍，沿河床的原始地貌陡坎几乎被水流剥蚀殆尽，因而，受控于线状剥蚀作用的河床剖面上没有表现出显著的与岩石抗蚀界限相对应的阶梯状变化。

图3 龙门山地形雨形成过程示意图

[1] 张会平，杨农，张岳桥等.岷江水系流域地貌特征及其构造指示意义[J].第四纪研究，2006,26(1)：126-135.

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