黄河“几”字形河道的成因及其动力学分析

摘 要：黄河“几”字形河道的形成与演化，取决于鄂尔多斯地块周缘构造带的边界形态及其相互作用。周缘构造带对地块的碰撞、俯冲、挤压、走滑、旋钮等构造作用，成就了银川地堑、河套地堑、晋陕峡谷等贯通黄河的构造地貌。地堑与峡谷中极为发育的断层带、碎裂岩带、密集节理带严格控制了河道延伸与拐弯。挽近时期，印度板块NE向、太平洋板块NW向对鄂尔多斯地块的挤入作用，复合地块周缘断裂的新活动，控制、约束了黄河的“几”字形河道样式。

关键词：“几”字形河道；地堑和断陷带；构造带相互作用；鄂尔多斯地块；黄河

中图分类号：TV147+.1；P542+.3；TV882.1 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2025.02.008

引用格式：李永军，段丰浩，付浩，等.黄河“几”字形河道的成因及其动力学分析[J].人民黄河，2025，47（2）：51-59.

基金项目：国家自然科学基金资助项目（42041006，41790440，42202022）；陕西省自然科学基础研究计划项目（2023-JC-YB-240）；中央高校基本科研业务费专项（XJ2024002301）；中央高校基本科研业务费专项重点项目（300102274902）；陕西省“双一流”建设专项（黄河流域地质图编制项目）

TheOriginandDynamicAnalysisoftheΩ-ShapedChanneloftheYellowRiver

LIYongjun1，DUANFenghao2，3，FUHao1，LIUXiaobo1，WUXiaoli1，WANGPanlong1，WANGQian1，PENGJianbing2，3

（1.SchoolofEarthScienceandResources，Chang’anUniversity，Xi’an710054，China；2.SchoolofGeologicalEngineeringandGeomatics，Chang’anUniversity，Xi’an710054，China；3.AcademyofYellowRiverSciencesofShaanxiProvince，Xi’an710054，China）

Abstract：heformationandevolutionoftheΩ？shapedchanneloftheYellowRiverdependontheboundarymorphologyandinteractionsof thetectonicbeltsaroundtheOrdosblock.Thecollision，subduction，compression，strike？slipandwhirleffectsoftheperipheraltectonicbelt ontheblockhavemadetheYinchuanGraben，HetaoGraben，Jin？ShaanGorgeandothertectoniclandformsthroughtheYellowRiver.The highlydevelopedfaultzone，cataclasticrockzoneanddensejointzoneingrabenandcanyonhavestrictlycontrolledtheextensionandbendof thechannel.InNeoidperiod，theextrusionoftheIndianPlateinNE？trendingandthePacificPlateinNW？trendinghascompoundednewac？ tivitiesoftheperipheralmajorfault，whichhascontrolledandconstrainedtheΩ-shapedchanneloftheYellowRiver.

Keywords：Ω-shapedchannel；grabenandfaultdepressionbelt；interactionsbetweentectoniczones；Ordosblock；YellowRiver

河流是人类生存和社会发展的根基，对河流的研究一直是科学研究的重中之重。河流是塑造地表地貌的重要地质营力之一，但究竟是河流塑造地表地貌，还是地貌约束控制河道？这一久存的因果问题值得深思。迄今为止，强调以外动力地质作用为主的地貌说仍是黄河形成与演化的主流观点[1]。

黄河“几”字形河道是单纯依靠黄土高原地貌的隆升而形成还是另有主因？这是本文关注的焦点。本文提出以断裂构造为主的构造带“内因控河说”，以期为探索黄河的形成与演化规律提供新证。

1 区域地貌与河谷阶地

黄河“几”字形河道始于甘肃榆中县来紫堡乡（第四大拐点），经巴彦淖尔市五原县景阳林乡、托克托县河口镇（有称头道拐）、陕西潼关县秦东镇（有称风陵渡）3个大拐点后终于河南三门峡，河道轮廓为“几”字形（见图1）。在兰州—靖远—中卫一带，沿中、北祁连山东端与陇中盆地的结合部NE向前行，到达中卫后主要环鄂尔多斯盆地西缘、北缘、东缘3个凹陷带行进。

黄河“几”字形河道环绕鄂尔多斯地块，分属河套平原、鄂尔多斯高原、黄土高原3个地理单元。“几”字形河道的河谷地貌，以2020年8月5日各河段水位为例，刘家峡水库坝前水位1718～1720m，兰州段1513～1520m，青铜峡1132～1136m，银川段1010 m，石嘴山段1085～1087m，包头段1002～1003m，河口镇（头道拐）987m，壶口瀑布上游480m，风陵渡333m，三门峡库区318m（据2020年8月6日内蒙古自治区水文总局黄河水情专报第81期）。这一组数据清晰表明，第七大拐点及其上游的河道是较缓慢降低的，而河口镇至山西禹门口一带，产于吕梁山西缘与鄂尔多斯盆地结合部的黄河河道，谷深大多在100m以上，谷底高程由近1000m逐渐降至400m以下，河道全长725km，河床最窄处（如壶口）仅30～50m，这一河段构成了黄河干流上最长的连续峡谷———晋陕大峡谷。

黄河兰州段最高一级阶地年代为距今1.60Ma，之后分别在距今1.50、1.24、1.05、0.96、0.86、0.13、0.05、0.01Ma形成了8级阶地[2]；黄河中卫段发育了4～21级不等的阶地，最老一级阶地见于黑山峡，年代为距今2.40Ma[3]，大部分河段最老年龄为1.57Ma[4-5]；贺兰山新生代的隆升出现在距今50～30Ma[6]、12～10 Ma[7]和上新世[6]。贺兰山大规模隆起的时间与银川地堑的强烈断陷活动相伴生[8]；内蒙古大青山段在新生代以来，河套盆地的伸展断陷及其周缘山脉的隆升过程主要受控于盆地周缘的一系列正断层，中新世至距今10Ma多处于伸展变形状态，与黄河中、下游河段的连通在距今1.5Ma之后。晚上新世以来河套盆地的伸展变形对黄河上游河段的整合起着重要作用。大青山地区残余的低起伏侵蚀面也形成于距今约3Ma之前，之后低起伏侵蚀面被切割和破坏[9]；晋陕峡谷段至少发育10级黄河阶地，最高一级阶地年代为距今1.24Ma[10]，较低的4级阶地则形成于最近10万a以来[11]。山西平陆、河南三门峡至扣马段河流阶地的时代为距今50ka～1.24Ma[12]。

总的来看，“几”字形河道从兰州到三门峡的贯通时间为距今3.6→3.3→2.8→2.5→1.3→1.2Ma，与青藏高原幕式隆升阶段的时间基本一致[4]，因此构造运动与河流阶地的形成关系最为密切。

2 区域构造带与黄河河道展布的关系

黄河“几”字形河道始于祁连构造带，环绕鄂尔多斯地块向下游依次跨过阿拉善、贺兰山、阴山、吕梁、中条山等构造带，在第七大拐点处南迎秦岭-大别构造带。

2.1 祁连构造带

祁连构造带在本研究区仅涉及中、北祁连构造带（见图2，数据引自文献[13-20]）。黄河兰州—白银段产于中祁连构造带，白银—景泰段位于北祁连构造带走廊南山构造带。在白银平川区，黄河沿走廊南山构造带与走廊弧后岩浆带的结合部NWW向到五佛乡后，沿近S-N向断裂到景泰东，之后又沿NE向断裂到达中卫。兰州—靖远的NE向断裂在中祁连构造带极为发育，白银东—靖远一带河道产于走廊南山构造带与靖远之东的中新生代盆地结合部，地表断裂不发育，但断裂在其北的走廊弧后岩浆带中有清晰显示，其连线成为一条直线，故推测白银东—靖远一带河道下有隐伏断裂存在，并且巧合的是该断裂的大致位置与走向正好与其北的阿拉善构造带与贺兰山构造带的结合部断裂相吻合（见图2）。区内多个方向断裂组交切时，后期断裂切割早期断裂，形成了靖远—石林公园—五佛乡—中卫的短折线大角度拐弯。

黑山峡大柳树坝址南东侧的NE向活断层活动时间有距今30ka和10ka两次，断层泥热释光测年数据小于20ka[13]。大柳树坝址F7断层最晚活动时间为距今11.5～11.0ka[15]，F201断裂中段有距今27～22 ka、17.2～13.1ka、11.0～7.1ka三次活动[14，21]，小红山南侧断层主破裂带最新一次破裂事件发生于距今11 ka之后、1.2ka之前[16]。这些均佐证了活动断层对河道有显著控制作用。

祁连山经历了距今55～40Ma、30～25Ma、15～7 Ma和3.6Ma之前[22-26]4次显著的变形、隆升造山与生长过程，高耸的山脉与相间的断陷带为河道的形成奠定了基础。

图2中醒目示出断裂与河道间极好的耦合与相随关系，后期断裂改造早期断裂是河道发生改向拐弯的主控因素。

2.2 鄂尔多斯地块

鄂尔多斯地块西、北、东三缘边界笔直，南缘呈V形，总体东翘西倾，邻近贺兰山构造带的断陷最深。该盾形块体周缘为断陷带，地块四周均被线型山脉（区域性构造带）围限，这一耦合关系造就了黄河的“几”字形河道样式。

地块周缘出露的新太古代—古元古代的变质基底残块中，发育平行于黄河的一系列密集断裂和韧性剪切带。地块内部主体为中生代断陷盆地。无论是古老的变质基底还是表壳的中生界，均发育与河道走向平行的断裂组。如图3中，壶口—河津市西的黄河河道总体平行于离石大断裂，而河津市西—风陵渡黄河河道总体平行于吕梁山西缘大断裂。程绍平等[27]认为河套古湖至三门古湖之间的活动断层是黄河形成、贯通的重要因素。袁宝印等[28]提出鄂尔多斯周边新生代构造作用形成的裂谷控制了黄河的发育。

黄河下切主要与新构造运动有关，尤其与活动断裂的带状碎裂岩化基岩直接有关。“壶口”样式的景观从唐到明再到现今，壶口冲蚀峡口景点的相对位置一直在北移[29]。

禹门口为韩城断裂通过处，在晚更新世早、中、晚期该断裂发生过多次强烈活动，累计断距（高度差）为20.1m，这一断裂两盘的断距造就了晚更新世早、中期的“壶口”[30]。禹门口之北龙门山处为一正断层通过处，北部断盘上升，南部下降，黄河在这一带遂下切于基岩而形成壮丽的峡谷地貌。河津龙门正好是中生代末盆地边缘断层通过处，形成了龙门北侧石质山体高台阶，黄河正是利用此处高台阶形成瀑布[31]。

现今的壶口一带，发育平行于吕梁山西缘大断裂的密集张节理组（图4中W1～W2、E1～E6），另发育一组之与近垂直的稀疏张节理组（N1～N4），沿N2节理缝与W2、E2节理间控制的区域下切形成一长条形凹陷，两组节理控制形成的长条形凹陷带即为现在的“壶口”，展示了“天下黄河一壶收”的壮观景象（见图4）。若壶口范围再度向北扩展，瀑布北界可达N1节理处。

总之，发育于鄂尔多斯地块的黄河河道，均显示出与区域断裂构造相生相成的关系，壶口瀑布一带尽管空间上相对远离吕梁山西缘大断裂和离石大断裂，但该处可能存在与之平行的隐伏断裂。在壶口瀑布至龙门一带，黄河宽谷河床上广泛发育两组节理，切割水平地层，节理出露呈棋盘格式构造，一组节理南北走向（NNE10°）平行于离石大断裂，另一组近东西走向（NNE80°）垂直于离石大断裂，两组节理倾角较陡，同组节理密集，间距较窄，最小为几十厘米，宽时为1～2 m。这两组节理将河床上的三叠系砂岩、页岩和泥岩切割成菱形块体（见图4b～c），岩层内部出现纵横交错的裂隙，岩层被切割得支离破碎[31]，从而形成易于被河水冲蚀的客观条件。这两组节理控制现今的壶口河道形成峡谷，充分展示了断裂构造仍是该段河道的主控因素。

2.3 阿拉善构造带

阿拉善构造带（地块）呈NE向，东与贺兰山西麓断裂为相邻。黄河从阿拉善地块东南角进入贺兰山构造带，因此并没有直接约束黄河河道，但重要的是，阿拉善地块与贺兰山构造带均为NE向构造带，其向南的辐射与影响力显著，控制黄河河道在兰州—中卫段NE走向延伸。

2.4 贺兰山构造带

贺兰山构造带是鄂尔多斯地块西缘冲断构造带的重要组成部分，新生代的大规模隆升出现在距今50～30Ma[6]、12～10Ma[7]和上新世[6]。银川地堑的强烈断陷与其隆升在时间上紧相随，为黄河的连通奠定了基础（见图5，其中图5b数据引自文献[32-34]）。

贺兰山构造带由3个NNE向次级构造单元组成。构造带的中、南部，贺兰山东麓（山前）大断裂带（由西向东依次为贺兰山东麓断裂、芦花台断裂、银川隐伏断裂、黄河断裂）严格控制黄河河道的NNE向长线型分布。河道产于黄河断裂中[35]（见图5b），该断裂控制了早期银川盆地的发育，是盆地内展布最长、切割最深的一条深大断裂[32]。该构造带的北部乌海市一带，贺兰山褶断带与陶乐—彭阳冲断带（黄河断裂北段）紧紧夹持着河道发生由NNE向近S-N向的拐弯。

贺兰山一带，山前大断裂带为劈谷开河起了决定性作用，控制黄河河道呈长线型分布（见图5）。牛首山和乌海两地的NW向或近S-N向断裂切割NNE向断裂[35]，使河道改向S-N向，是断裂控制河道的经典代表。

上新世中卫—中宁段黄河总体在近E-W向断裂控制下向东前行，原河道在鸣沙山之南沿鲁家窑—孙家滩一线，过牛首山东麓后入银川盆地，但在早更新世时牛首山近S-N向断裂的强烈活动下，黄河在白马一带重新劈山造峡、生成新河道，黄河废弃原东麓古河道，拐向北切青铜峡谷入银川盆地[36]。这是黄河废弃古河道、沿新发育的断裂带生成新河道的一个经典例证。

贺兰山南部E-W向构造带发育早于S-N向构造带，S-N向断裂截切了E-W向断裂；而NW向断裂构造形成时间最晚，它们是大型E-W向走滑断裂的派生构造，分布也仅限制在大型E-W向构造带范围内，并截切了该地区的S-N向构造带，现今仍处于较强烈的活动之中。

银川—乌海的控河隐伏断裂经过地震剖面结合钻探验证，原银川隐伏断裂由F3～F5共3条分支断裂构成，各分支断裂与现黄河河道在纵向上几乎完全重合、同步转向[34-35]，如在永宁县—礼和镇一带河道受两组断裂交切形成的雁列式组合，导致此段内的河道发生了3次斜列式变道[35]（见图5b）。F4断层在晚更新世以来发生多期活动，最新活动时间大约为距今25ka；F3断层的最新活动时间大约为距今40ka，断层带的两次地震活动分别发生在距今39.5ka和11.1ka[34]。

在石嘴山市惠农区—乌海一带，经钻探验证隐伏断裂在晚更新世末期—全新世有过活动，距今28.16 ka以来的累计位移为0.96m，晚第四纪以来的平均滑动速率为0.04mm/a[32]。

另外，黄河断裂在晚更新世末—全新世至少经历了5次古地震事件，其地震活动间隔约为3000a，其中银川—中宁段的最新活动是在距今4ka之前，平罗段的最新活动在距今33ka之后[33]。古地震资料也极好地佐证了贺兰山东缘大断裂及其次级大断裂对黄河的严格控制。

贺兰山南部3组构造由早到晚分别为近EW向→NNE向→NNW向。NNE向断裂切割近E-W向断裂才使得原E-W向的河道拐向NNE向，最晚期的NNW向断裂在桌子山一带控制黄河由原NNE向拐向NNW向[35]。

2.5 阴山构造带

阴山构造带北靠中亚造山带，南邻鄂尔多斯地块，东接燕山构造带，西抵阿拉善地块。磷灰石和锆石裂变径迹结果表明阴山在距今50～10Ma发生隆升[37]。黄河河道产于阴山构造带南缘与鄂尔多斯地块间的近E-W向陆块北缘台缘断裂带中（见图6，数据引自文献[37-38]）。

鄂尔多斯地块西缘NE向的黄河大断裂与华北陆块北缘台缘断裂交汇点即现今黄河第五大拐点（巴彦淖尔五原县景阳林乡），“几”字形河道的北西拐弯形态为近直角状，河道的形态严格受鄂尔多斯地块西缘贺兰山山前—黄河断裂与鄂尔多斯地块北缘华北陆块北缘台缘断裂控制。

乌拉特前旗—固阳NNE向右行走滑断裂导致包头北的乌拉山SWW向凸出，迫使黄河在乌拉特前旗形成Z形小拐弯（见图6）。河道的形态与河岸山系均完全平行，河道多产于山前断裂带中。

2.6 吕梁构造带

吕梁构造带隶属五台—太行构造带西北缘构造带，发育NNE-NE向断裂组合，并遭受了NNE向构造改造。目前，对吕梁山最早开始造山隆升时间的认识有较大差异，有距今150Ma[39]、120Ma[40]、58.3Ma[41]等几种，加速隆升期为距今65～23Ma[40，42]，强烈抬升期有距今23Ma以来[40]和距今20～10Ma[42]之认识。吕梁构造带与西邻的鄂尔多斯地块以区域性NNE向的吕梁山西缘大断裂为界。该断裂带引导和控制黄河“几”字形河道自第六大拐点向南的河道。

2.7 中条山构造带

中条山构造带内主要及次级构造带间均发育平行于中条山山系的NEE向断裂组（见图3a、图3e～f）。中条山在早更新世已完成隆升[43]。构造带最西南端被吕梁构造带拦截，吕梁、中条山、鄂尔多斯地块、秦岭四大构造带交汇部位为风陵渡之南的黄河第七大拐点，拐点之北的近S-N向河道是在其西的鄂尔多斯地块与其东的吕梁构造带（北）和中条山构造带（南）的共同作用下形成的，即第六、第七大拐点间的黄河河道主要位于鄂尔多斯地块与吕梁-中条山构造带的结合部（见图3a）。河道东岸平行于吕梁山西缘大断裂的次级断裂极为发育，并在挽近时期复合，错断了第四系堆积层（见图3f）。

图1、图3中清楚显示，从第七大拐点到第八大拐点间的黄河，北有中条山山前大断裂、南有小秦岭北缘大断裂的平行紧贴夹持，河道总体呈长线型延伸，且平行于两岸的山前大断裂。

2.8 秦岭构造带

秦岭构造带近E-W向横亘于鄂尔多斯地块与中条山构造带之南。在陕西小秦岭—河南郑州之西一带又称小秦岭构造带。秦岭整体在距今35～22Ma、12～8Ma和4Ma发生多期次快速隆升[44]。该构造带与中条山构造带的平行夹持，控制黄河河道完全平行于山前大断裂带延伸。河道南岸基岩中密集发育平行于河道的正断层（见图3b～d），与中条山南缘断裂共同作用形成了风陵渡—三门峡地堑。

小浪底库区承受了南（秦岭）北（中条山）两大构造带的夹持，库区断层较早一期为NNW向，年代为距今3.7～5.3Ma；晚期为NE向断层，年代为距今1.5～1.8Ma[45]。前者控制小浪底上游方向的河道延伸，而后者控制小浪底下游方向的河道延伸。

3 黄河“几”字形河道成因机制

3.1 周缘构造带对鄂尔多斯地块的构造作用

鄂尔多斯地块轮廓形似一座方城，这是由其周缘构造带的边界形态和构造相互作用而决定的。地块西、东分别与近S-N向的贺兰山构造带、吕梁构造带相接，北、南分别与近E-W向的阴山构造带、秦岭构造带为邻，构成了垂直交切关系，对“几”字形河道样式的形成有重要控制作用。

周缘构造带对地块长期而复杂的构造作用主要有碰撞、俯冲、挤压、走滑、旋钮、阻挡等多种作用[46]，这些作用的效应如下：其一，在造山带山前与地块外缘间形成了断层带、碎裂岩带、密集节理带等弱构造应力带，奠定了开谷成河的构造条件[28]；其二，周缘造山带高耸山系、山前大断裂及其与地块间的相互作用，不仅促进了鄂尔多斯地块隆起，还形成“环城式”裂谷、断陷带、峡谷等，贮备了黄河的构造地貌条件；其三，周缘主体构造带尤其是断裂带走向严格约束了黄河河道的走向。

挽近时期青藏高原隆升过程中NE向的挤入作用，对黄河河道的形成有极为重要的贡献：一是使得正面阻挡的贺兰山地块（西）与鄂尔多斯地块（东）产生了强大的分离作用，形成了两大地块间的近S-N向构造带和银川凹陷带[46]（见图7）；二是诱发了鄂尔多斯地块的逆时针旋转，旋钮作用加速了地块与周缘构造带间的碎裂岩化与复杂形变；三是与鄂尔多斯地块间产生了强烈的碰撞作用，局地还出现了小幅度的俯冲作用[47]，加速了地块整体抬升。

新近纪晚期（距今10～2.5Ma）、早中更新世和晚更新世以来，太平洋板块对华北板块的斜向挤入作用和东部岩石圈地幔上涌的远程挤压与抬升效应[46]，形成了3期伸展断陷-挤压隆升作用，使得吕梁构造带、中条山构造带等与鄂尔多斯地块发生了一系列的碰撞、挤压、旋钮等构造作用，不仅加速了地块整体抬升，而且更为重要的是复合叠加了吕梁山西缘近S-N大断裂、离石大断裂的新活动，新生了次级断裂、小断层裂缝带、密集节理带等，为形成S-N向的晋陕峡谷提供了重要的构造条件和河道约束。

阴山、秦岭两大构造带对鄂尔多斯地块的南北夹持与阻挡过程中，不仅产生了造山带与地块间的挤压、碰撞、走滑等一系列构造作用，还严格围限了黄河“几”字形河道的北、南边界，并且控制了河道在两大构造带山前大断裂带的近E-W向走向。

总览黄河“几”字形河道形态与构造的耦合关系，主要表现一是区域性大断裂主控长线型延伸河道，二是次级斜交主构造线断裂形成短折线拐弯河道，三是两组密集平行断裂或节理交切形成斜列式摆动延伸河道。

3.2 鄂尔多斯地块自身的隆起作用

鄂尔多斯地块整体向上隆起的过程中，地貌上表现为周缘的断陷盆地，成就了河道雏形。隆起作用除前已述及的由周缘构造带相互作用引起的隆起外，还有地块内部的热事件诱发形成的地块隆起。地块内部的热事件主要由花岗岩类侵入[48]和火山岩类喷发[49]等岩浆事件和其他热事件形成，热事件主要发生在早白垩世[48-50]，另见于志留纪—泥盆纪[51]和三叠纪[52]。这些热事件总体显示鄂尔多斯地块因自身的热事件作用而在早白垩世以来有过快速的隆起过程和差异升降，尤其是近10Ma以来的快速抬升更为显著[48]，为黄河河谷的形成创造了断陷带之重要条件。

4 结论

黄河“几”字形河道的形成与演化，取决于鄂尔多斯地块周缘构造带的边界形态及其相互作用。

鄂尔多斯地块西、东两侧近S-N向构造带和北、南缘的近E-W向断裂带，构成了近垂直交切格架，对“几”字形河道样式的形成具有重要控制作用。这些长期而复杂的构造作用，尤其是断裂的直接作用，造就了具有典型几何形态的“几”字形组合样式。

鄂尔多斯地块周缘构造带对地块的碰撞、俯冲、挤压、走滑、旋钮、阻挡等作用，在造山带山前与地块外缘间形成断层带、碎裂岩带、密集节理带等弱构造应力带，促进了鄂尔多斯地块隆起，形成环城式裂谷、断陷带、峡谷等，贮备了黄河的构造地貌条件；周缘断裂带的走向严格约束了河道走向。

挽近时期青藏高原隆升过程中NE向的挤入作用加速了鄂尔多斯地块的抬升；更新世以来太平洋板块对华北板块的斜向挤入作用和东部岩石圈地幔上涌的远程挤压与抬升效应，使得鄂尔多斯地块与东邻构造带的碰撞、挤压、旋钮等构造作用，复合了吕梁山西缘等近S-N向大断裂的新活动，新生了次级断裂、小断层、裂缝带、密集节理带等，为黄河沿鄂尔多斯地块周缘开谷成河创造了条件。

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