黄河上游德恒隆-锁子滑坡堵塞黄河事件

郭小花，卢玉东，李小林，孙 政，李重阳 ，张 蓉

1.长安大学环境科学与工程学院/旱区地下水与生态效应教育部重点实验室，西安 710064 2.青海省环境地质勘查局，西宁 810007 3.青海工程勘察院，西宁 810016 4.四川地勘局915水文地质工程地质队，成都 610012



黄河上游德恒隆-锁子滑坡堵塞黄河事件

郭小花1，卢玉东1，李小林2，孙 政3，李重阳4，张 蓉1

1.长安大学环境科学与工程学院/旱区地下水与生态效应教育部重点实验室，西安 710064 2.青海省环境地质勘查局，西宁 810007 3.青海工程勘察院，西宁 810016 4.四川地勘局915水文地质工程地质队，成都 610012

黄河上游龙羊峡--刘家峡河段两岸岸坡形成了众多残留体积超过108m3的古巨型滑坡，最大体积近30×108m3，且大部分堵塞过黄河。但部分巨型滑坡至今未有学者进行科学研究，其中包括德恒隆滑坡和锁子滑坡。结合区域地质环境条件，通过对德恒隆-锁子两个巨型滑坡基本特征和滑坡堵塞黄河的野外7个地质现象进行分析，并对德恒隆-锁子滑坡形成机制进行初步探讨，认为德恒隆-锁子滑坡为地震型滑坡，且形成原因与青藏高原8万 a的构造期有密切关系。通过分析黄河沿岸堰塞湖湖相沉积，认为堰塞湖形成时间为8万 a左右，这与德恒隆-锁子滑坡的形成年代一致。因此德恒隆-锁子滑坡在地震作用下触发并堵塞黄河。

黄河上游；巨型滑坡；堰塞湖；地震型滑坡；德恒隆-锁子滑坡

0 引言

黄河上游由于其特殊的地质地貌、岩土体类型、区域构造等内外因素形成了众多大型、特大型甚至巨型滑坡。众多学者对研究区的滑坡已做了广泛的研究，并取得了一定的成就，如：刘汉超等[1]对龙羊峡附近的超固结黏土大型滑坡查纳滑坡、龙羊滑坡的形成机制及高速远程滑坡进行研究，发现临界拉裂面深度在滑坡监测预报中具有实际意义；李小林等[2-3]通过野外实地考察发现黄河上游龙羊峡--刘家峡河段多发育巨型滑坡，并认为黄河上游发生过滑坡堵塞黄河事件；周保等[4]结合黄河上游拉干峡--寺沟峡段滑坡实际情况，运用GIS进行空间分析认为黄河上游循化、尖扎--群科盆地两侧的低山丘陵区滑坡发育集中；周洪福等[5]针对黄河上游堵塞黄河数百年的大型滑坡戈龙布滑坡进行了成因机制研究，认为其为滑移-拉裂型滑坡，滑坡堵河后曾导致黄河改道；王文俊等[6]针对黄河上游滑坡群的5个典型滑坡进行滑坡机理研究发现,该滑坡群非一次性下滑，而是具有一定时序性；彭建兵[7]认为积石峡沿线的大型、特大型滑坡主要受两种因素控制，即软弱结构面尤其是软弱夹层的形态及物理力学性质和结构面的组合叠加效应；刘厚健等[8]从区域地质和边坡稳定等条件入手，剖析了降水对黄河上游查让东山巨型滑坡形成的重要性；孙延贵[9]对化隆盆地西南部滑坡的主要外营力地质作用分布规律和化隆盆地新构造应力场特征进行分析后认为，化隆盆地在受到一股顺时针剪切力的作用下，沿最易发生破裂变形的北西--南东和北东--南西两个方向，产生了较易发生的河流地质作用，而且在河流发展到一定程度后，形成了具有一定坡度的边坡，这个坡度不一定达到发生深切滑坡的最小坡度，因此在剪切破裂形易发生的方向上，即区内北北东--南南西和北东东--南西西两个方向上发生大量滑坡。但研究区内德恒隆巨型滑坡和锁子巨型滑坡堵塞黄河事件及堰塞湖规模至今未有详细的数据报道。德恒隆-锁子滑坡可能为地震型滑坡，且堵塞黄河历时千年之久，如此巨型的滑坡在全国乃至世界上可谓罕见。笔者将从堰塞湖规模和堰塞湖堵河的时间跨度进行分析德恒隆-锁子滑坡堵河事件。

1 区域地质环境

德恒隆-锁子滑坡位于黄河上游积石峡至松巴峡(图1)。该段隶属甘肃省西部及青海省东部，横跨我国两大地貌阶地。中更新世以来，伴随着青藏高原隆升，地处青藏高原与黄土高原过渡带内的研究区构造作用强烈，岩石风化、破碎加强，为区内巨型滑坡的形成和发生提供了内动力条件。晚更新世以来，黄河上游龙羊峡至刘家峡河段随地壳强烈抬升，隆升速率2.3～6.7 mm/a[10]，促使流水切蚀作用加强，侵蚀基准面下降，强烈的黄河流水下切，沿河两岸断续塑造了高达400～920 m的岩土质高陡边坡。这些坡度多大于40°的高陡边坡，为区内巨型滑坡发育创造了空间条件。 尖扎县城东黄河左岸的德恒隆滑坡和锁子滑坡即为黄河上游龙羊峡--刘家峡段众多滑坡中的两处巨型滑坡(图1b中L1和L2)。

a.研究区地理位置：虚线为青藏高原范围;小方框即研究区。b.滑坡断层和滑坡地理位置：F1.拉脊山北缘断裂；F2.拉脊山南缘断裂；F3.野牛山断裂；F4.德欠寺--阿什贡断裂；F5.扎马山断裂；F6.文都大寺断裂；F7.刚察寺断裂；F8.尖扎东断裂；F9.德恒隆断裂；F10.循化东断裂；F11.乌龙沟断裂；F12.松坝峡断裂；L1.锁子滑坡；L2.德恒隆滑坡。c. 德恒隆滑坡、锁子滑坡的遥感卫星图。图1 研究区地理位置及研究区滑坡地理位置图Fig.1 Location of Dehenglong landslide and Suozi landslide

2 滑坡基本特征

德恒隆滑坡为老基岩滑坡，位于公伯峡水库库尾尖扎县城东黄河左岸，滑体物质为片麻岩，总残留体积14.35×108m3。滑坡主滑动方向255°。滑坡体残留体长度左岸约2 150 m，右岸约4 000 m；厚度左岸约120 m，右岸约25 m。滑坡左岸剪出口高程2 040 m，高出现代河水位45 m。滑坡前缘堆积在2 080 m的山坡上，呈抛洒状，这个特征与2010年玉树地震活动线发育的古地震滑坡具有类似点[11]。滑坡前缘微翘，前缘物质呈碎块，块状较小，凌乱无序；中部滑坡物质完整性较后缘差，大部分凌乱。滑坡中部为现代黄河岸坡，发育晚期为再解体型滑坡(图2)；滑床后缘受控于NNE向断层，产状255°∠48°，后缘滑坡物质保持完整，大多反倾，少部分凌乱；滑坡后壁呈圈椅状，受后期流水侵蚀作用保留较不完整；在其后缘形成反向滑坡湖，湖相沉积厚达30余 m(图3)。滑坡湖的形成主要是由于滑移体撞击前缘山体折返，在滑移体后面形成隆岗鼓包和谷地，而谷地长期淤水成湖。

德恒隆滑坡东侧紧挨锁子滑坡。锁子滑坡残留体约为21.45×108m3，滑体物质三叠系砂板岩。剪出口高出现代黄河水位约41 m，剪切带大面积片理化，石英、石膏晶体析出。黄河对岸滑坡物质覆盖在新近系泥岩之上。

德恒隆-锁子滑坡后缘整体长度10～15 km，滑体物质堆积于黄河Ⅳ级阶地上，部分地段被Ⅳ级阶地亚砂土覆盖，剪出口高出现代河水位39～43 m。两处滑坡都具有两个特点：均堵塞过黄河；滑坡后缘都形成有反向地形的滑坡湖。由于德恒隆-锁子滑坡滑体边界覆盖在一起，二者滑坡体交界处已模糊(但从远处观察，大致还是能辨别出德恒隆滑坡滑体片麻岩物质与锁子滑坡滑体砂板岩物质的分界线)；而且从野外地貌推测，德恒隆滑坡和锁子滑坡应为同期滑坡。因此，笔者将德恒隆滑坡和锁子滑坡视为一整体滑坡，从而分析巨型滑坡堵塞黄河历史事件。

图2 德恒隆-锁子滑坡及德恒隆滑坡再解体型滑坡Fig.2 Dehenglong-Suozi landslides and relapse of Dehenglong landslide

图3 德恒隆滑坡滑坡湖Fig.3 Landslide lake of Dehenglong landslide

图4 锁子滑坡剪出口的角砾结构Fig.4 Brecciated structure at shear-outlet of Suozi landslide

3 滑坡堵塞黄河证据

3.1 堰塞湖证据及其规模

德恒隆-锁子滑坡后壁高差约920 m，巨大的势能使得滑坡下滑后迅速堵塞黄河，以下7点野外地质现象可证明其曾经堵塞黄河。

1)从堵塞黄河物质岩性角度来看，德恒隆-锁子滑坡滑坡物质为三叠系砂板岩和片麻岩，这两种基岩物质透水性较差，具备堵塞黄河并在很长一段时间内形成坝体而不溃坝的能力，这为堰塞坝的存在提供了物质来源。

2)锁子滑坡滑坡剪出口剖面上发现有构造角砾结构(图4)，可能是由于锁子滑坡高速下滑过程中摩擦产生巨大热能造成的，这为滑坡体高速下滑并滑过黄河形成堰塞湖提供了能量证据。

3)德恒隆滑移体物质为带斑晶的片麻岩，在德恒隆滑坡对岸也发现了同样物质，而该滑坡河对岸没有带斑晶片麻岩的物质来源；在德恒隆滑坡对岸的地表上甚至出露了巨大片麻岩，体积达1 m×2 m×1 m(图5)，应为德恒隆滑坡体滑过黄河的滑移体堆积物。

4)德恒隆滑坡后壁高程为2 940 m，其滑坡后缘滑坡湖的高程为2 226 m，其滑坡剪出口为2 020 m，而河对岸的滑坡体堆积物最高的高程为2 304 m，其各处高程说明德恒隆滑坡可能是以高速运移式进行滑移;并且德恒隆滑坡在高速滑过黄河时，滑体与黄河河水之间压缩空气产生了气垫效应。

图5 德恒隆滑坡体上的片麻岩(a)和滑坡河对岸的片麻岩(b)Fig.5 Triassic gneiss on the landslide body of Dehenglong (a) and on the other bank of the Yellow River (b)

图6 李家峡湖相纹泥(a)和群科湖相纹泥(b)Fig.6 Lacustrine sediments in Lijiaxia (a) and Qunke (b)

5)从德恒隆-锁子滑坡至上游李家峡长达46 km的黄河两岸都可见146 m不等厚度的堰塞湖湖相沉积，而在德恒隆-锁子滑坡下游不存在这种湖相沉积(图6)。分析李家峡峡口和尖扎两处湖相纹泥的湖底和湖顶高程，两处湖相纹泥湖顶高程都为2 200 m，李家峡堰塞湖湖相纹泥底部高程为2 050 m，尖扎北堰塞湖湖相纹泥底部高程为2 135 m。

6)古湖岸再造

群科和李家峡两处都存在古湖岸再造现象(图7)。古湖岸再造是由于堰塞湖湖面与岸坡之间需维持一个稳定的坡脚。当堰塞湖处于低水位时，湖面与岸坡之间存在一个平缓的坡脚，湖水不会对岸坡坡脚有较大的侧蚀作用；当湖水处于高水位时，岸坡坡脚较之前低水位的坡脚陡，湖水则以湖面水位为基准面对岸坡进行掏蚀；当与湖面一样高度的岸坡被掏空时，其上方的岸坡则垮塌，最终形成一个稳定的岸坡坡脚，湖水不再对岸坡进行强烈的掏蚀。

7)在一定程度上，尖扎县黄河三级阶地的缺失[2]与德恒隆-锁子滑坡形成的堰塞湖应有相应的联系。由于堰塞湖的存在把尖扎县黄河三级阶地淹没了，导致现今我们在野外无法找到尖扎县的黄河三级阶地。这亦从侧面佐证了堰塞湖的存在。

上述证据表明:德恒隆-锁子滑坡高速下滑后曾堵塞过黄河。德恒隆滑坡剪出口2 020 m，滑坡河对岸滑坡物质堆积的最高高程2 316 m，可推测当时堰塞湖的坝高将近300 m。德恒隆-锁子滑坡整体中部长10 km、滑坡滑距为6 km，可推测当时堰塞湖坝宽约10 km、坝长约6 km、堰塞湖长46 km。

3.2 滑坡堵塞黄河的年代及历时时间

德恒隆-锁子滑坡堆积物堆积在Ⅳ级阶地上，部分地段被Ⅳ级阶地亚砂土覆盖，说明滑坡发生的时间与Ⅳ级阶地形成的时间相当。赵振明等[12]认为从贵德尼那开始至尖扎洼家滩可能同时受一次构造抬升，而他给出的贵德尼那Ⅳ级阶地热释光年龄为8万 a，依此我们推测尖扎盆地的Ⅳ阶地年代亦为8万 a，则推测德恒隆滑坡和锁子滑坡的发生年代在8万 a左右。为获取德恒隆滑坡的年代，我们对德恒隆滑坡后缘滑坡湖湖相样品进行光释光测年，测得德恒隆滑坡发生年代为 89±8 ka[13]。同时测得锁子滑坡前缘的剪出口光释光年代为 71±6 ka[14]。2个滑坡在2个δ范围内为同期的，滑坡发生于8万 a前后，且发生年代均属青藏高原间冰期[15]。研究认为当时青藏高原总体温度要比现在高出3 ℃[16]，但对青藏高原青海湖植被的研究发现这一时期的气候可能不是引发巨型滑坡发生的主要原因[17]。

尖扎现代黄河水位2 010 m，Ⅳ级阶地高出现代河水41 m(2 051 m)，Ⅴ级阶地高出现代河水位76 m(2 086 m)(仅局部可见)。Ⅳ、Ⅴ级阶地均被湖积纹泥或湖滨相碎石砂砾覆盖。尖扎李家峡口湖相纹泥顶界高程2 200 m，湖相纹泥底部高程2 054 m，则尖扎湖相纹泥为146 m深。根据周洪福等[5]对黄河上游戈龙布滑坡堰塞湖纹泥的计算方法，每1 m的层数平均为114层。而堰塞湖纹泥沉积的层数与每年的丰水、枯水有关。丰水时期沉积的纹泥粒径相对粗，沉积的厚度相对厚些；枯水时期沉积的纹泥粒径相对细，沉积的厚度相对薄些，且大多呈红色。按照黄河每年有3～4次洪水，则可沉积3～4层纹泥，以此可推测德恒隆-锁子滑坡堵塞黄河历时时间为4 161～5 548 a。

4 滑坡形成过程

4.1 滑坡触发因素

德恒隆滑坡后缘为德恒隆断层，产状255°∠48°；德恒隆滑坡前缘为尖扎东断层，产状72°∠65°；二者均为祁连山地块与西秦岭地块边界断层派生的NEE向断层，为活动断层，1958年5月5日曾发生过4.5级地震。滑坡发生时的临界高度约920 m，具备极高的临空条件。滑坡发生，应与德恒隆断裂发生地震有关。在极高的临空条件下，地震发生时使德恒隆滑坡后缘沿德恒隆断裂拉裂，形成推移式高速滑动，并堵塞黄河。

赵振明等[12]和周保等[4]认为研究区存在8万a的构造期：贵德盆地内，德欠寺--阿什贡断裂8.056万 a的最后一次热事件诱发贵德盆地蓆芨滩滑坡首期和阿什贡滑坡(方量分别为8.4×108m3和1.6×108m3)，同时也导致了贵德盆地东端同期阿什贡滑坡南部边界断层泥的79.9±0.6 ka热事件；且在贵德西端尼那下切41 m。循化盆地内：控制性断层伊黑龙断裂93±0.5 ka和北部控制性断层德欠寺-阿什贡断裂8.056万 a在循化盆地切出两级阶地，共下切64 m。本文涉及的德恒隆断层与上述断裂都属于扎马山--文都大寺区域性祁连山地块与西秦岭地块边界断裂分支断层，而这一边界断层在8万 a前后曾是一个活跃期，德恒隆断层在8万 a前后也应经历过地震事件[13]。伴随一系列中强地震的发生，强大的附加应力作用也可以触发德恒隆巨型滑坡和锁子巨型滑坡的形成。

4.2 滑坡形成过程分析

综合上述地质地貌分析，我们可推测德恒隆-锁子滑坡在发生之前、发生时,以及滑坡发生后的整个过程。

a.滑坡原始结构；b.滑坡发生时；c.滑坡现状；d.再解体型滑坡。图8 滑坡形成过程图Fig.8 Evolution profiles of the landslides

1)图8a为德恒隆-锁子滑坡原始坡体结构图。研究区共和运动早期快速下切，切深达到900多m，当时Ⅰ级阶地、Ⅱ级阶地已形成，即现在的Ⅴ级和Ⅳ级阶地。当时黄河水位2 040 m。老基岩山体内部存在两条断层，F8尖扎东断层(72°∠65°)和F9德恒隆断层(255°∠48°)，二者均为祁连山地块与西秦岭地块边界断层派生的NEE向断层。新近系泥岩和老基岩分别位于F8断层两边。

2)图8b为7万～8万 a前地震发生时，滑坡后缘沿F9断层德恒隆断层错落下来。滑坡后缘在德恒隆断裂(255°∠48°)作用下，德恒隆滑坡老基岩向东倾斜将近45°。德恒隆滑坡以当时的黄河水位2 040 m为剪出口向西高速滑行。滑坡体物质覆盖在当时的Ⅰ级阶地、Ⅱ级阶地(现在的Ⅴ级阶地和Ⅳ级阶地)和新近系泥岩地层上，将黄河堵塞，并形成高300 m、宽10 km、长6 km的堰塞湖堤坝。

3)图8c为滑坡现状以及河流阶地情况。 德恒隆-锁子滑坡发生后，经过黄河河水4～5 ka长时间的切割、侵蚀，堰塞湖堤坝最终溃坝。滑坡堆积物仍分别堆积在两岸。现代河水面1 988 m。

4)图8d为德恒隆滑坡的再次解体型滑坡。堰塞湖溃坝后，黄河水流对德恒隆滑坡坡脚进行侵蚀下切，这一侧向剪切作用带动主滑区大规模失稳破坏[18]，并从德恒隆滑坡滑体中部切穿，德恒隆滑坡坡体卸载拉裂形成，并于0.7万～1.0万 a前后发生滑动。

5 结语

结合区域地质环境和滑坡基本特征，本文从德恒隆-锁子滑坡堵塞黄河需具备的物质来源、能量、以及堰塞湖湖相沉积等7个野外地质现象论证了德恒隆-锁子滑坡曾堵塞过黄河，并推算得知：堰塞湖形成年代为8万a左右，堵塞黄河历时4 161～5 548 a。堰塞湖湖相沉积厚约146 m；堰塞湖坝体高约300 m，宽约10 km，长约46 km。德恒隆-锁子滑坡的发生可能受其后缘德恒隆断裂应力调整触发形成，与青藏高原8万 a的构造期有关。黄河上游巨型滑坡的堵河事件研究对黄河上游地区重大工程建设和减灾防灾具有重要的实际指导意义。

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Event of Block up of Upper Yellow River by Dehenglong-Suozi Landslides

Guo Xiaohua1, Lu Yudong1, Li Xiaolin2, Sun Zheng3, Li Chongyang4, Zhang Rong1

1.KeyLaboratoryofSubsurfaceHydrologyandEcologicalEffectinAridRegionofMinistryofEducation/SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,Chang’anUniversity,Xi’an710064,China2.EnvironmentalGeologicalProspectingBureauofQinghaiProvince,Xining810007，China3.EngineeringInvestigationInstituteofQinghaiProvince,Xining810016,China4.HydrologyandEngineeringGeologyDepartment915,GeologicalInvestigationInstitutionofSichuanProvince,Chengdu610012,China

Giant landslides (1×108m3) are common along the upper Yellow River from Longyang Gorge to Liujia Gorge. The largest one on record reached 30×108m3, which had ever blocked and dammed the Yellow River. The study on the mechanism of giant landslides along the upper Yellow River would be important for construction engineering and countermeasures to prevent from any undesirable events. The author analyzed seven geological occurrences, and concluded that Dehenglong landslide and Suozi landslide occurred during 70-80 ka. They were triggered by an earthquake and dammed up the Yellow River at that time. They had a close relationship with the tectonic movement in Qinghai-Tibetan Plateau before ca. 80 ka, which is evidenced by the existence of the dammed lakes caused by Dehenglong-Suozi landslides.

the upper Yellow River; giant landslides; dammed lake; earthquake-triggered landslides; Dehenglong-Suozi landslides

10.13278/j.cnki.jjuese.201506202.

2014-02-21

国家自然科学基金项目(41172168)

郭小花(1986--)，女，博士研究生，主要从事地质工程工作，E-mail:cocofish1986@qq.com

李小林(1958--)，男，教授级高级工程师，主要从事水文地质、工程地质、灾害地质方面的研究，E-mail:lxl906@163.com。

10.13278/j.cnki.jjuese.201506202

P642.23

A

郭小花，卢玉东，李小林，等.黄河上游德恒隆-锁子滑坡堵塞黄河事件.吉林大学学报:地球科学版,2015,45(6):1789-1797.

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