也谈长江上游“川峡二江”续接贯通的时限和机制

陈立德

中国地质调查局武汉地质调查中心（中南地质科技创新中心），湖北 武汉 430205

横贯中国东西三大地势阶梯的长江，是通过河流袭夺、溯源侵蚀等方式逐步演化形成的（李四光，1924；杨达源，1985；田陵君等，1996）。长江三峡地区“川江水系”（长江宜宾—奉节段）和“峡江水系”（奉节—宜昌段）（下称“川峡二江”）续接贯通的时限和机制，与上游金沙江段的河谷演化，是地学界长期以来争论的焦点（杨达源，1985；田陵君等，1996；向芳，2004）。

“宜昌砾石层”以其所处长江三峡峡江出口的特殊地理位置自然成为研究“川峡二江”续接贯通瞩目的焦点，其向江汉平原倾没的大规模冲洪积扇的地貌形态和沉积相发育特征，被众多的研究者视为“川峡二江”续接贯通的标志（李四光, 1924；杨达源，1985，1988；张叶春，1995；李长安和张玉芬，1999），并提出了多方面证据支撑。此外，长江中下游地区沿江和支流中广泛发育早更新世的“宜昌砾石层” “阳逻砾石层” “九江砾石层” “安庆砾石层”和“雨花台砾石层” “白沙井砾石层” “大邑砾石层”等（图1），被统称为“长江砾石层”，早更新世甚至被称为长江的“成砾时代”（杨怀仁等，1997）。

图1 “长江砾石层”分布图Fig. 1 Distribution of Yangtze Gravel Layer红色和黑色五角星分别代表的是长江支流和沿江分布的“长江砾石层”

杨达源（1985，1988）、李长安和张玉芬（1999）视“宜昌砾石层”为“川峡二江”续接贯通攫取上游水源后形成的巨大冲洪积扇，时代为早更新世（图2）；郑洪波等（2013，2017）则将“长江砾石层”与南京地区的中新世砾岩进行对比，并依据其中的重矿物特征，将长江贯通的时限推定为渐新世/中新世之交，认为与上游金沙江改道东流的时间相吻合，并与江汉盆地的沉积记录一致，但其中引为证据的关于江汉盆地的沉积记录（马永法等，2007）却与“渐新世/中新世之交”的论述并不一致；此外，“宜昌砾石层” “阳逻砾石层” “九江砾石层”的时限均为早更新世晚期，年龄在1.1 Ma左右（陈华慧和马祖陆，1987；赵诚，1998；梅惠等，2009；陈立德和邵长生，2016），与“渐新世/中新世之交”也相去甚远。

图2 江汉-洞庭盆地周缘早更新世砾石层典型剖面位置图Fig. 2 Typical profile location of early Pleistocene gravel layer around Jianghan-Dongting basin

宜昌地区的善溪窑组被视为大规模的湖相沉积，但是对湖相沉积所代表的沉积环境的认识却存在截然不同的观点。一种观点认为，湖相沉积的发育表明江汉平原上类似长江这样大规模河流尚未形成，而将湖相沉积的结束视为长江续接贯通的开始（向芳，2004）。另一种观点认为，善溪窑组、马王堆组等中更新世网纹红土所代表的湖相沉积反映了江汉-洞庭盆地乃至长江中下游地区沉积环境的重大调整，江汉-洞庭“中更新世古湖”的形成是“川峡二江”续接贯通的环境效应，并以此为依据，将“川峡二江”续接贯通的时限置于早/中更新世之交、与网纹红土底界年龄相当（陈立德和邵长生，2014，2015，2016）。

此外，前人从河谷地貌特征（赵诚，1998；赵诚和王世梅，2000）、河流阶地发育及对比（向芳等，2005）、河口水系沉积物重矿物组合特征及其年龄（陈静，2006；范代读和李从先，2007；张玉芬等，2008；贾军涛等，2010；康春国等，2014；刘一鸣等，2018）、长江砾石层的空间分布及其时限、宜昌砾石层的成因及其时限、“川峡二江”续接贯通的地质环境效应（刘传正，2000；马永法等，2007）等方面，对“川峡二江”续接贯通进行了大量的研究，提出的时限早至白垩纪、晚到更新世晚期不等（表1）。

表1 “川峡二江”续接贯通时限已有研究对比表Table 1 Comparative of existing studies on the Evolution of “Chuan and Xia River”

本次研究基于对区内广泛发育的更新世砾石层堆积体空间分布和发育特征的调查，结合剖面测量和年代学研究，辅以钻孔资料综合分析，识别出“宜昌砾石层” “白沙井砾石层”等“长江砾石层”与上覆及下伏地层的不整合接触关系，结合区内早更新世砾石中广泛发育的构造变形特征，探索长江中下游地区更新世砾石层发育的新构造运动背景，从早更新世“长江砾石层”和中更新世“网纹红土”沉积环境，反演长江上游“川峡二江”续接贯通的重大地质环境响应，为长江水系的建立研究打开新的窗口。

1 研究区概况

长江东西横贯中国三大地势阶梯，宜昌以上为上游，地貌为川西高原、四川盆地和三峡中山峡谷；宜昌以下为长江中下游平原区，沿江两岸向外围方向则依次发育岗地、丘陵低山等地貌（图3）。

长江中下游地区山地丘陵主要以古生代或前古生代沉积岩、变质岩为主，间以不同时代的侵入岩或喷发岩。沿江或盆地周缘的白垩系主要以红色碎屑岩为主，古近系和新近系普遍缺失或为弱固结砂砾岩夹湖相（或盐湖相）沉积。江汉-洞庭盆地及江苏南京地区的白垩系-新近系常见有基性玄武岩夹层。区内早更新世以河湖相为主，晚期发育以“宜昌砾石层”“白沙井砾石层”“阳逻砾石层”“九江砾石层”“安庆砾石层”和南京“雨花台砾石层”为代表的冲洪积扇或辫状河三角洲沉积；中更新世沉积以广泛发育的网纹红土为代表，晚更新世则发育下蜀土或局部沙山堆积，全新世则以河湖相沉积为主（陈立德和邵长生，2016；王令占等，2021）。

长江中游江汉-洞庭盆地及周缘区域性主要断裂构造有NW向襄（樊）-广（济）断裂、NE向团（风）-麻（城）断裂和沙湖-湘阴断裂、咸宁-灵乡断裂和郯庐断裂等，其中襄广断裂和团麻断裂等控制了区内第三纪红层盆地的边界和变质岩分布（图3）。此外，邻区江西-安徽一线发育的NE向郯庐断裂和赣江断裂等活动断裂或孕震构造控制了长江中下游地区江河水系及主要湖泊的形成和演化。

图3 长江中下游地区地貌及主要断裂构造简图Fig. 3 Geomorphology and distribution of main fault structures in the middle and lower reaches of the Yangtze RiverF1-襄广断裂，F2-郯庐断裂，F3-赣江断裂，F4-太阳山断裂，F5-沙湖-湘阴断裂，F6-团麻断裂

2 技术方法

在收集整理已有资料的基础上，在江汉-洞庭盆地周缘“长江砾石层”发育区开展区域调查和露头区的剖面测量，辅以年代学的研究，揭示沿江丘岗地区早更新世砾石层与上覆及下伏地层的接触关系。综合利用剖面测量、物探、钻探及抽水试验等方法，在晚更新世及全新世地层覆盖区，重点沿宜昌善溪窑－枝江白洋－枝江市沿江一带，开展物探和钻探工作，利用中更新世网纹红土及其向覆盖区延伸的以粘粒为主要成分的细粒沉积物相对隔水的性质，进行钻孔分层抽水试验，验证物探所揭示的早更新世砾石层和上覆网纹红土的空间分布连续性，建立江汉－洞庭盆地周缘岗地－平原过渡区早更新世砾石层与上覆网纹红土及下伏地层的剖面结构，识别出早更新世砾石层与下伏地层的区域不整合接触关系，揭示早更新世砾石层与上覆网纹红土层的不整合接触关系。

对早更新世砾石层中广泛发育的地震楔构造开展区域调查，研究早更新世砾石层中的古地震楔空间分布特征和发育规律及其与区内发震构造的空间关系，结合更新世地层记录的不整合接触关系，揭示长江中下游地区新构造运动的发育特征及其与长江水系建立的逻辑关系。

3 研究结果

3.1 早更新世长江砾石层的成因

早更新世“长江砾石层”是山区短程河流的冲洪积扇或辫状河三角洲沉积。

江汉-洞庭盆地西缘的“宜昌砾石层”自宜昌峰宝山SE向呈扇形集中出露在猇亭-安福寺一带（马永法等，2007；郑洪波等，2013，2017），并以云池-善溪窑一带最为集中且厚度较大（图4）。该扇形堆积体的下部被NW-SE向延伸的基岩高地所分割，呈条带状充填于NW-SE向延伸的基岩高地之间，砾石层的上部则连成一体，展示出在前期高地剥蚀、填平低洼地带之后，冲积扇的规模进一步扩大，向东倾斜、并淹没于江汉平原之下（湖北省水文地质工程地质大队，1985）。而最西北在宜昌东北部的峰宝山有一定范围（海拔高程190～220 m）的出露（陈立德和邵长生，2015，2016）。

图4 宜昌冲洪积扇发育的平面位置及其周缘地势地貌略图Fig. 4 Distribution of alluvial fans in Yichang

与“宜昌砾石层”相似，环江汉-洞庭盆地周缘广泛发育早更新世河流相砾石层堆积，如湖北武汉阳逻、孝感、钟祥、当阳、咸宁以及湖南的常德、津市、澧县、宁乡、长沙、湘潭、汨罗、岳阳等地区（图2）。

“宜昌砾石层” “阳逻砾石层” “常德砾石层” “白沙井砾石层”及上述环江汉-洞庭盆地周缘发育的砾石层具有以下共同特点：

① 位于江汉-洞庭盆地入湖河口处，具有冲洪积扇发育的特点，自周缘山地向盆地方向倾斜，砾石层的物源与环江汉-洞庭盆地周缘短程河流密切相关，如阳逻砾石层的发育与府河有关（邓健如等，1987）、常德砾石层的成分则与沅江的发育有关，宁乡一带白沙井组砾石层中特征的变质岩组份则显示出其与沩水发育密切相关（图2）。

② 砾石层集中分布区后缘高程多为120-150 m，与盆地边缘山体之间大多为冲沟阻隔，但是向盆地边缘追索，在190-220 m高程往往可以发现有相似的砾石层残留，与砾石层的主体连成一体，如“宜昌砾石层”在峰宝山一带有大面积出露，澧县王家厂“白沙井砾石层”向西部山区追索则在高程200 m左右有同期砾石层发育（陈立德和邵长生，2015）。这种情况同样见于江汉-洞庭盆地周缘的长沙、益阳、钟祥、孝感、当阳等地。

上述特征表明，“宜昌砾石层” “阳逻砾石层” “常德砾石层”以及长沙一带的“白沙井砾石层”等早更新世砾石层为江汉-洞庭盆地周缘入湖河流的冲洪积扇堆积，津市黄牯山等地则为泥石流堆积（陈立德和邵长生，2016），而不是长江的沿程河流相沉积物。

3.2 早更新世长江砾石层与下伏地层之间的接触关系

长江中下游地区早更新世/上新世沉积地层之间普遍为区域性角度不整合接触关系。

宜昌及东部江汉平原内部的古近系普遍发育膏盐或盐湖相沉积。宜昌安福寺-当阳-半月山等地则零星分布上新统掇刀石组，其下部为灰白色厚层、块状、致密坚硬的细-中砾岩、砂岩，中部为钙质粉砂岩、泥岩，上部为泥灰岩，顶部偶见薄层灰绿色粘土岩（王金元等，2016）。上新统掇刀石组与下伏地层之间呈现出角度不整合接触关系；下更新统砾石层则呈角度不整合上覆于上新世、白垩系或前白垩系之上，下伏地层顶部普遍发育一层带红色斑杂色风化壳或碳酸盐岩质的风化壳（湖北省水文地质工程地质大队，1985），俗称“青岗泥”（图5），普遍分布于江汉盆地内部及周缘。

图5 宜昌砾石层下伏白垩系红花套组顶部的风化壳（俗称“青岗泥”）Fig. 5 Weathering crust (commonly known as “Qinggangni”) at the top of Cretaceous Honghuatao Formation which under Yichang gravel layer

阳逻砾石层则超覆于白垩系-古近系公安寨组砾岩、砂砾岩之上。公安寨组砂砾岩中往往发育似层状玄武岩夹层，受构造变形和后期剥蚀程度不同的影响，在武汉黄陂木兰一带，“阳逻砾石层”超覆于公安寨组砾岩（图6）或残留玄武岩之上；在阳逻一带，早更新世“阳逻砾石层”则超覆于下伏东湖组红色含砾砂岩之上，局部则超覆于大别群变质岩之上，如武汉阳逻王母山一带，早更新世“阳逻砾石层”与下伏地层为角度不整合接触关系。

图6 武汉黄陂阳逻砾石层（Qp1）超覆于公安寨组砾岩（K-E）及顶部残留似层状玄武岩之上（标尺30 cm）Fig. 6 TheYangluo gravel layer (Qp1)overlaps the conglomerate (K-E) of Gongan zhai Formation and the residual layered basalt at the top in Huangpi, Wuhan（scale：30 cm）

长江中下游地区早更新世砾石层与下伏地层之间普遍呈角度不整合接触关系（表2），这一地质现象进一步表明，“长江砾石层”的概念应严格局限于早更新世“宜昌砾石层” “白沙井砾石层” “阳逻砾石层” “九江砾石层” “安庆砾石层”和南京“雨花台砾石层”。

表2 长江中下游地区早更新世砾石层与下伏地层划分及对比简表Table 2 Brief table of division and correlation of early Pleistocene gravel layer and underlying layer in the middle and lower reaches of the Yangtze River

区域地质调查表明，南京地区的“雨花台砾石层”呈阶地形态（夏树芳和康育义，1981）超覆于白垩系浦口组砾岩、上新世浦镇组之上。将南京地区顶部披覆玄武岩的中新世、上新世视为“长江砾石层”或“长江砾岩”（郑洪波等，2017）将造成区域地层划分与对比的混乱。

3.3 早更新世砾石层与上覆中更新世网纹红土之间接触关系

长江中下游地区早更新世长江砾石层与上覆中更新世网纹红土之间普遍为不整合接触关系，这种不整合接触关系从盆地周缘的岗地丘陵区向平原覆盖区延伸。

宜昌地区的早更新世砾石层与上覆网纹红土之间为不整合接触关系，且广泛存在于江汉-洞庭盆地周缘（图7）。但是对于这种不整合接触关系的认识走过弯路，尤其以洞庭盆地周缘“白沙井砾石层”与上覆网纹红土之间的接触关系存在的误解更甚。

图7 江汉-洞庭盆地第四纪沉积发育特征与不整合接触关系Fig. 7 Relationship between Quaternary sedimentary and unconformity contact in Jianghan-Dongting BasinQp1.下更新统云池组砂砾石层；Qp2.中更新统善溪窑组网纹红土；Qp3.上更新统沙泥层；Qh.全新统沙泥层

早期的研究者大多认为长沙一带网纹红土与其下伏“白沙井砾石层”之间存在不整合接触关系，并将砾石层划归下更新统，而将网纹红土划归中更新统（任美锷和杨戍，1957；杨怀仁，1959；邓健如等，1987），并将网纹红土视为砾石层沉积之后经过了剥蚀后的堆积物（芮耀俊，1964）。但这些认识在1960年以后有了截然的变化，尤其是对网纹红土和砾石层之间的接触关系一直存在模糊的认识（芮耀俊，1964）。湖南省地质局（1976）在开展洞庭湖平原区沅江幅1/20万水文地质调查时，对当时盛行的“白沙井砾石层”与上覆网纹红土之间河流阶地二元结构的认识提出了质疑，认为“白沙井砾石层”是地表径流发育和水动力条件强盛时期形成的一套河流相粘土-砂砾石层或砂砾石层，而上覆的网纹红土层是水动力条件大幅减小的冲湖积均质砂质粘土层沉积，粘土层与河流相砂砾石层重叠，构成似二元结构，或者粘土层单一直接覆盖在其它岩层之上。这一认识与近年来江汉-洞庭盆地周缘广泛的剖面揭露一致。不同区域和不同高程上网纹红土与其下伏砾石层之间的不整合接触关系随着江汉-洞庭盆地周缘大规模的工程揭露而被广泛发现（陈立德和邵长生，2016）（图8）。

图8 常德黄土山网纹红土与下伏砾石层之间的不整合接触关系（据陈立德和邵长生，2016）Fig. 8 Unconformity contact relationship between reticulated laterite and underlying gravel layer in Huangtu Mountain, Changde

不仅如此，年代学证据表明，江汉-洞庭盆地周缘露头区，早更新世砾石层与上覆网纹红土之间存在显著的年代差异。下伏砾石层的形成年代为100万年左右（湖北省水文地质工程地质大队，1985；向芳等，2005；梅惠等，2009；陈立德和邵长生，2016）（表3），为早更新世晚期，而上覆网纹红土的年龄不早于75万年（来红州等，2005），二者之间存在广泛的沉积间断。盆地周缘的早更新世砾石层与网纹红土之间为广泛存在的平行不整合接触关系，这种不整合接触关系向盆地方向则可能逐渐过渡为整合接触。此外，网纹红土不仅仅披覆在早更新世砾石层之上，还超覆在周缘的变质岩、花岗岩或中生代砂岩之上，其分布的范围则远大于其下伏早更新世砾石层的分布范围，但是其分布的高程则没有超越其下伏早更新世砾石层，如“宜昌砾石层” “白沙井砾石层”。

表3 长江中游江汉-洞庭盆地周缘砾石层年龄Tab 3 Data on the age of gravel layers around Jiang-Dongting basin

综合分析表明，网纹红土层自盆地周缘向江汉平原腹地延伸，连续发育，超覆在下伏早更新世砾石层之上，并成为区域隔水层。

3.4 长江中游地区早更新世晚期的新构造运动

早更新世古长江及其支流广泛发育的“长江砾石层”及其所代表的长江“成砾时代”反映了我国西部高原和东部山地的强烈隆升，以及早更新世的气候条件（杨怀仁等，1997）。值得注意的是，杨怀仁先生称“成砾时代”所列举的多处砾石层中，“九江砾石层” “雨花台砾石层”位于长江干流两岸，长沙“白沙井砾石层”则位于远离干流的长江支流中。成都盆地西缘的“大邑砾石层”沿龙门山断裂一线发育（图9），并随着龙门山断裂的演化抬升，呈现出现今的岗状地貌景观，并成为中更新世、晚更新世冲积扇的物源（李勇等，2006）。

图9 成都盆地西缘早更新世砾质冲积扇（据李勇等，2006修改）Fig. 9 Early Pleistocene gravel alluvial fan in the western margin of Chengdu Basin

长江中游江汉-洞庭盆地及邻区第四纪早更新世/上新世之间、早更新世/中更新世之间存在的不整合接触关系表明，区内第四纪构造运动是十分强烈的，更新世沉积记录了区内同期构造运动的基本特征和时限（图7）。

此外，长江中游地区早更新世砾石层中广泛发育古地震楔构造，在武汉黄陂一带偶尔可见砂火焰构造（图10），这些早更新世砾石层中的变形构造为长江中游地区新构造运动的研究提供了重要的地质依据。

图10 武汉黄陂阳逻砾石层中发育的砂火焰构造Fig. 10 Sand flame structure developed in Yangluo gravel layer in Huangpi, Wuhan红色箭头指向砂火焰，红色三角指向的比例尺长约10 cm

自20世纪80年代，随着武汉地区工程建设规模的扩大，多个被定性为第四系断层的古地震楔构造被揭露出来（丁宝田，1987；徐瑞瑚等，1988；李愿军，1990），邵长生（2012）、陈立德等（2014）也于近年在武汉阳逻王母山和长山一带发现了新的古地震楔构造集中分布区。此外古地震楔构造也广泛发育江汉-洞庭盆地周缘或邻区的早更新世砾石层中（图2），如洞庭盆地南缘湖南宁乡（图11）、江西九江和南昌一带（图12）。

图11 湖南宁乡金洲大道白沙井组砾石层中发育的古地震楔构造（镜向S）Fig. 11 Paleoseismic wedge structure developed in gravel layer of Baishajing Formation, Jinzhou area Avenue, Ningxiang, Hunan (mirror direction S)

图12 江西南昌新建县象山镇搓溪村发育的古地震楔（走向25°，剖面方向305°）Fig. 12 Paleoseismic wedge in Chaxi Village, Xiangshan Town, Xinjian County, Nanchang, Jiangxi Province (strike 25, section direction 305)

区内早更新世砾石层中发育的古地震楔构造往往与区内活动性断裂空间上有密切的联系，如武汉阳逻王母山、孝感黄陂一带的古地震楔和砂火焰构造紧邻着襄广断裂发育，九江一带的古地震楔构造可能与郯庐断裂或赣江断裂的活动有关。

保存在早更新世砾石层中的古地震楔多被粘土充填，并经受了后期的湿热化改造。这一现象表明，江汉-洞庭盆地周缘早更新世砾石层中古地震楔构造的时限是早更新世晚期-中更新世初期，是伴随着地壳的隆升而发生的古地震记录。

上述特征表明，长江中游江汉-洞庭盆地及邻区，新构造运动呈现出间歇性的活跃，活跃期主要为早更新世晚期和早/中更新世之交。长江中游地区第四纪沉积记录的新构造运动以“宜昌砾石层” “阳逻砾石层” “白沙井砾石层”的发育为标志，止于早/中更新世之间的不整合面，并被网纹红土所超覆，时限为1.2-0.75 Ma，与“昆黄运动”或“元谋运动”的时限一致。

发生在早更新世末期-中更新世（距今1.0-0.6 Ma）的“昆黄运动”或“元谋事件”使青藏高原东缘地壳逆冲增厚和年轻山系加速隆升（崔之久等，1998；张岳桥和李海龙，2016），同期江汉-洞庭盆地周缘及邻区的新构造运动（韩晓光等，1991；姚运生，2000）造成了更新世地层之间的不整合接触和古地震活动的发生。这一构造运动是否促使江汉-洞庭盆地及邻区新构造运动的活跃或孕震构造活动趋于频繁，并诱发了“川峡二江”的续接贯通？

3.5 “川峡二江”续接贯通的时限和机制

杨达源（1988）研究了“川峡二江”续接贯通的袭夺点瞿塘峡一带的古河流发育特征，田陵君等（1996）强调了岩溶作用在“川峡二江”续接贯通中的重要作用，认为在齐岳山形成地下河，岩溶垮塌使地下河变成瞿塘峡。瞿塘峡作为“川峡二江”续接贯通的节点，构造运动在其中的作用不容忽视。

从三峡地区近东西走向的褶皱背景上分析，区内除发育沿构造线发育的纵张裂隙外，近南北向断裂也十分发育，在区域地壳形变、水平挤压和地壳隆起抬升所派生的引张应力叠加的应力环境中，易于产生右旋剪错和张性正断层（韩晓光等，1991；姚运生，2000），因而导致地震等构造活动。“川峡二江”的续接贯通可能并非简单的溯源侵蚀，而是伴随着早-中更新世区域构造运动的活跃，三峡地区、江汉-洞庭盆地及邻区的构造活动加剧，构造裂隙进一步沟通，促进了岩溶作用的发育和河流溯源侵蚀能力的增强，掘开瞿塘峡，并迎合了同期上游水系的调整，东西贯通，形成了浩浩荡荡的长江。中下游水系获得上游巨量水源，在中游江汉-洞庭地区形成洪水或季节性洪水，造成了长江中游乃至中下游地区季节性或过水型“中更新世古湖”的形成，在古湖中沉积的砂质粘土层，经受中更新世湿热化改造，成为现今广泛发育的网纹红土。

伴随着“川峡二江”的续接贯通，“水锯下切” “溯源侵蚀” “暗河垮塌”等强烈的地质作用使得“川峡二江”分水岭一带的奉节-巴东段短时间内遭受了强烈的岸坡演化，形成了区内独特的“复合堆积体”岸坡，这一岸坡演化过程的时限主要也集中在中更新世（刘传正，2000；王令占等，2021）。

4 讨论

4.1 “长江砾石层”与“川峡二江”续接贯通的关系

长江流域广泛发育的早更新世砾石层所标识的长江“成砾时代”，不仅是长江流域重大地质地理事件的标识，也为长江水系建立的研究提供了重要的地质信息。研究长江“川峡二江”续接贯通的时限和机制，一方面需要建立长江中下游地区新近纪-第四纪地层格架，以区内的第四系地质记录反演更新世区域地质构造事件和沉积记录，一方面避免将不同时期的砾石层或砾岩进行错位对比，另一方面有助于识别出长江中下游地区第四纪不同时期尤其是自上新世至早-中更新世所发生的重大环境地质事件，不但从因果关系中寻求长江水系建立的关键证据，还需要从长江“川峡二江”续接贯通可能引发的重大环境响应追索其时限和机制，为长江水系建立时限研究提供多维的视角，以广泛的地质分析为基础逐渐接近长江水系建立的时限范围。

对“长江砾石层”和长江中下游水系沉积物的空间分布、重矿物组合、同位素特征等方面的对比研究是长江东流时限研究的重要手段之一，但是需要对其进行地质成因和多解性分析。基于“长江砾石层”、江汉盆地更新世水系沉积物、长江河口早期沉积物重矿物组合特征的研究并推断长江水系形成时代的著述甚多，由此得出了长江东流水系建立于渐新世/中新世之交（郑洪波等，2013，2017）、或早更新世（马永法等，2007；范代读和李从先，2007）、或晚更新世（陈静，2006）的不同认识。固然可以认为长江中下游地区的水系沉积物源自长江上游的川西地区，但是这些水系沉积物同样可以来自长江支流如赣江流域上游地区，或者大别山地区、汉水上游地区，或者可以来源于下伏地层，如侏罗系、白垩系或古近系砂砾岩的风化产物。在三峡地区隆起之前，这些中生代-新生代红色砂岩是否具有相似的40Ar/39Ar背景？黄陵背斜隆起之后，这些中、新生代砂砾岩的风化、剥蚀、再沉积是否同样可以造成上、下游渐新世或中新世、乃至早更新世沉积物在某种程度上的相似性？

“宜昌砾石层”与江汉-洞庭盆地周缘的早更新世砾石层是盆地周缘短程河流的冲洪积物。从砾石层的形成时代来看，“宜昌砾石层” “阳逻砾石层” “九江砾石层”等，无论是测年数据或是地层的叠覆关系推断，均为早更新世中晚期沉积。以“宜昌砾石层”为代表的早更新世晚期（1.2-1.0 Ma）广泛发育的“长江砾石层”，标志着区内地势差异的显著增加，并伴随着长江中下游地区同期短程河流侵蚀、搬运能力的进一步加强，促成了江汉-洞庭盆地周缘砾石层的发育乃至“长江砾石层”的形成和早更新世长江“成砾时代”的来临。

将“长江砾石层”视为长江自中游而下游的冲洪积物缺乏水动力学依据。砾石层往往是山区河流水浅流急的冲洪积物或者再生砾石的近源堆积，“长江砾石层”固然沿长江两岸发育，但首尾相距1500余km，分布的平均高程相差仅约50 m，沿程搬运这些卵砾石所需要的地貌和水动力条件并不存在。仅就江汉平原东西两侧来看，“宜昌砾石层”自宜昌峰宝山经云池、善溪窑、宜都向江汉平原腹地倾斜，“阳逻砾石层”自长江左岸阳逻越过长江至武昌青山向西南方向倾斜。宜昌与武汉阳逻间为河网状江汉平原区，长江没有经宜昌向武汉阳逻搬运砾石的地貌和水动力条件，不远千里搬运卵砾石至下游九江、安庆或南京地区则更是难以想象。“长江砾石层”不可能是“川峡二江”续接贯通获得上游水源和能量之后的沿程堆积。

“长江砾石层”的组分和物源分析也不支撑其与长江贯通在成因上的关联性。进一步研究“长江砾石层”的成分和结构特征则不难发现，成分和结构相似的背后是标志性组分所反映出物源上的显著差异，指示了“长江砾石层”与长江两岸短程支流的密切联系，是各支流河口的冲洪积物（陈立德和邵长生，2014，2015，2016）。虽然“宜昌砾石层” “阳逻砾石层”磨圆度好，但是这些磨圆度好的砾石与下伏侏罗系、白垩系和古近系砾岩中砾石组分一致，均以脉石英或石英岩等坚硬岩为主，而在长江中下游地区，所有磨圆较好的砾石层，其下伏地层或邻区往往是中生代或古近系弱固结的砾岩分布区。“长江砾石层”中不乏磨圆差、易风化的组份，这些标志性砾石反映了砾石层近缘搬运或再沉积的特征。如“阳逻砾石层”中的变质岩砾石往往呈棱角状或次棱角状，成分上具有显著的主要源于大别山变质岩区的特征（邓健如等，1987），而且“阳逻砾石层”的空间展布特征也是自大别山南麓沿“麻城-新洲-淘金山-七架山”一线迤逦向南，经阳逻越过现代长江河道见于武昌青山一带（图13）。“阳逻砾石层”的层理结构、砾石的定向性显示出其形成时的水流方向来自于北部的大别山区，而不是西部的三峡地区。

图13 武昌青山一带的阳逻砾石层（发育地震楔构造）Fig. 13 Yangluo gravel layer in Qingshan area, Wuhan (paleoseismic wedge structure developed)据湖北省水文地质工程地质大队（1989）

4.2 新构造运动促成了“川峡二江”续接贯通

长江中游地区中更新世网纹红土层在江汉-洞庭盆地分布范围极广，代表了广泛的湖相沉积。与下伏“长江砾石层”代表的强劲的河流相沉积和后期砾石层普遍遭受侵蚀过程相比，中更新世江汉-洞庭盆地沉积环境发生了重大的调整，标志了“川峡二江”的续接贯通，并攫取上游水源和携带细粒沉积物，造就了江汉-洞庭“中更新世古湖”的迅速形成，发育了江汉-洞庭平原周缘的红色沙泥质沉积物。这些沉积物在后期风化作用下呈现为目前可见的网纹红土，而其底部的泥砾层是“中更新世古湖”形成过程中的底积物。网纹红土的测年数据表明，其时限为中更新世。江汉-洞庭盆地“中更新世古湖”大体也形成于早-中更新世之交。

长江中游地区更新世地质环境的重大调整是新构造运动在长江中游乃至中国东部地区的反映，并造成了江汉-洞庭盆地周缘早更新世/新近系、中更新世网纹红土与下伏早更新世晚期砾石层之间存在的不整合接触，以及早更新世砾石层中广泛发育的古地震楔构造。 “长江砾石层”则是这一构造运动的沉积响应，为在各支流河口发育的冲洪积扇堆积。从砾石层和网纹红土的年龄推断，这一构造运动的时限为1.2- 0.75 Ma，与“昆黄运动”或“元谋事件”的时限一致。

5 结论

（1） “长江砾石层”不是“川峡二江”续接贯通获得上游水源和能量之后的沿程堆积，而与长江两岸短程支流密切相关，是各支流河口的冲洪积物。

（2） “川峡二江”续接贯通的时限是早/中更新世之交，并促成了江汉-洞庭“中更新世古湖”的形成和广泛发育的网纹红土层沉积。

（3）早更新世晚期-中更新世初期的构造运动是“川峡二江”续接贯通的重要触发因素，时限为1.2- 0.75 Ma，与“昆黄运动”或“元谋事件”的时限一致。