长江的发育与三峡库区的岸坡再造

周绪纶



长江的发育与三峡库区的岸坡再造

周绪纶

（四川省地质工程勘查院，成都 610072）

以长江三峡库区二个岸坡风化层上的古滑坡勘查成果等资料为基础，探讨了长江的发育和库区岸坡再造的地质时期、背景、形成过程和机制。在自然环境中，长江岸坡再造经历了几十万年由长江在水平方向上的冲刷、侵蚀和岸坡岩体在垂直方向上的风化—崩塌—拉裂—蠕动—推移—挤压—形变—剪出等重力调整的演变模式。但三峡工程的建设和建成后，各种人为因素的注入，特别是库水对软弱岩体长期的浸泡及反复的水位升降，各项建设工程的爆破等都加剧着库区工程地质环境的恶化，扰动和破坏了岸坡岩体重力调整演变模式，快速甚至于瞬间激发着岸坡再造，形成了负向变化的趋势，使人深感不安，特向有关部门提出建议。

三峡库区；岸坡再造；人为因素；建议

上世纪末参加了长江三峡库区的忠县东坡大桥[1]，万县三峡造船厂[2]场地的工程地质勘察工作，两处场地均处在岸坡风化层中的滑坡体上。总结两处勘察成果，结合南江水文地质工程地质队提交的 “长江三峡库区大型滑坡、崩塌”[3]报告和近年来对库区的奉节县、武隆县与鄂西地区的岩溶洞穴地质考查的认识，针对长江的发育和三峡库区岸坡再造的地质背景、演变过程、机制以及人为因素对岸坡再造的影响进行了探索研讨，并提出对库区蓄水后岸坡的工程地质工作的建议。

1 长江三峡库区岸坡再造的两处实例

1.1 忠县东坡大桥场地滑坡

忠县东坡大桥处于忠县新县城中心区，是设计跨荷花沟东西两侧的大桥。荷花沟是发育在长江二级台阶（190~210m）上一处上宽下窄呈椅状的小型盆地中间，东侧是上侏罗系（J36s）的泥质粉砂岩，为多级台坎状的陡坡，平均坡度为42°。两侧为覆盖层，碎裂岩与粉砂岩组成的斜坡，平均坡度为32°。东西两侧斜坡后缘为砂岩弧形陡崖，其上有断续张开的裂隙带，陡崖下有零星的砂岩块石。西侧的坡下有鼓丘，在临近荷花沟为一低坎，出露了混杂的泥砂岩与粘土岩的碎裂岩滑坡舌。大桥场地古滑坡的东侧斜坡是古滑坡的基岩滑动面（滑床），西侧完整地保存着基岩古滑坡地貌。

东坡大桥场地临近忠县向斜轴部，地层产状为N30°~45°E、SE，3°~5°，构造裂隙以N50°~60°E、SE，70°~80°和N30°W，SW、＜70°两组较发育。

1.1.1 地层岩性

覆盖层：上部为人工堆积层（Q4）0~2.4m，下部残坡积层（Q4）砂质粘土，细密、软塑、夹风化砂岩碎块石，厚度0~5.5m，分布于荷花沟东西两侧。

碎裂岩：（Q2+3）母岩为（J36s1）地层的粘土岩，砂质粘土岩和粉砂岩，呈碎裂状，大小不等，仍具层序结构，其特征：全段岩性风化严重，岩芯呈饼状，短柱形，局部为粉砂岩岩屑和小碎石夹硬塑状粘土，粉砂岩手捏呈砂粒状，厚度26m。

滑动土：于碎裂岩下部，为粘土与豆状碎石（砂岩质）组成的混杂层，其顶部的碎裂粘土岩层面上有擦痕，厚度0.4~2m。

基岩：上侏罗统蓬莱镇组上部（J36p），（J35p）：为暗红、紫红色粘土岩、砂质粘土岩、泥质砂岩、砂岩不等厚互层，夹软泥薄层，含石膏脉和砂钙质结核。有溶孔发育，厚度大于50m。

（J35p），分布在荷花沟（J36p）下部，为灰白、青灰色长石石英砂岩，坚硬质密，弱风化，为二级台阶的基座。

1.1.2 桥址工程地质评述

东坡大桥场地在三峡库区长江北侧岸坡上，是近水平地层的顺向基岩滑坡。蓬莱镇组（J36p）地层在长期的剥蚀地质环境中遭受强烈的风化，荷花沟西侧滑坡下的基岩仍有强风化带2~5m。东侧裸露的基岩强风化带11.2~15.3m，强风化带中的薄层状粘土岩呈泥状，伊利土含量达70%~90%，为软弱结构面，多层的水平软弱结构面与陡斜的临空面组成了整个荷花沟小型盆地的不稳地质体。

滑坡机制：不稳地质体的软弱结构石受到上覆岩体的重力载荷，以及盆缘砂岩陡崖垂落的崩积体的加载荷重，使不稳地质体沿软弱结构面向陡斜的临空面挤压，在滑坡后缘产生拉裂，形成张裂带的地堑式槽沟。暴雨季节，上游张裂、槽沟呈饱水状态，地下水头上升，增强了对软弱结构面的渗透、软化、泥化，不稳地质体在饱水的重荷、浮托及抗阻滑功能减小等诸多因素叠加作用下就产生了拉裂—推移式蠕动滑坡。荷花沟东侧地势陡，坡度大，剪出口通畅，整个基岩滑体被推移剪出至二级台阶下，仅留下后缘拉裂的槽沟和多级台坎状的滑床。西侧斜坡较缓，地势低，剪出口受二级台阶前缘基岩微翘影响，滑体剪出受阻，滑体处于长期挤压且缓慢的蠕滑状态，滑坡下部被挤压隆起高达10多米的鼓丘，滑动土中较硬的砂岩在长期的压碾滚磨状态下成为豆状的砂粒。

1.2 万县三峡造船厂场地滑坡

位于万县（州）城关东面，长江下游北岸7km二级台阶（200~240m）的双堰塘滑坡群中部的双堰塘滑坡上。双堰塘滑坡上部为较陡的斜坡，有二口数亩面积大的堰塘，其后缘与狮子山浅丘陡壁连接，中下部地形平缓，纵向坡长约200m，坡角5°~8°。双堰塘为覆盖层滑坡，在二级台阶前缘有断续的基岩出露，滑床受基岩的顶托，被分割成东、南东、南三个剪出口，形成三个次级滑体，滑移至一级台阶。

1996年前后造船厂场地施工由于处理不当，导致古滑坡复活，使上方较陡的斜坡出现密集的弧形张裂带，有的张裂横贯整个滑坡台面，裂宽0~50cm，裂面倾向下游，倾角70°~85°，中部平缓的滑坡坡面变形，呈北西陡南东缓不对称椅状地形。为了稳定场地古滑坡的灾变，有关部门在斜坡至平缓台阶转折地带施工防滑桩群，但因地质条件不明，数个占孔深达100m以下，遇到风化的砂岩层（所谓流砂）均被埋占而失败，致使造船厂停工。

1.2.1 场地地质

地质构造：场地位于丰都—忠县向斜轴部，由NE轴线方向朝NEE向的扭转处，地层水平，两组张扭和压扭裂隙发育，场地下部沿N25W、NE，∠70°断裂发育着一条深沟，断层面为角砾岩，有帚状裂隙。

地层：覆盖层，第四系的Q1+2、Q12、Q11、松散松软地层；基岩：侏罗系上沙溪庙组（J23s）碎屑岩。

（Q1+2）为紫红、褐红色粉砂质粘土夹飘砾、砾石及碎块石，粉砂质粘土细腻、硬塑至坚硬、切面光滑，可搓条1m/m，迂水软化，干燥黾裂。在剖面上可见1~2m深的楔状张开的裂缝，是地表水渗入通道。飘砾、块碎石以砂岩为主，次为粘土岩和泥灰岩等，直径大者在2m以上，一般0.1~0.2m，分布极不均一，在楔裂中居多。该层为残坡崩积，经长期风化，粘土成分以伊利土为主，砂岩块石可捏成砂粒，是场地古滑坡的主体层，厚度20~30m。

（Q12）灰、灰褐色粉砂、泥质粉砂。结构较均一，有清晰的水平纹理和微交错纹理，密实，粉砂中的长石被风化后呈高岭土化，该层为典型的湖相沉积，厚度1~4m，最厚可以8.4m。

（Q11）灰白色粘土，细腻，切面光滑，迂水软化，主要成分为伊利土。该层在个别钻孔中出现钙质土、钙质结核或砂质钙核，是古滑坡的滑带土，厚度1.15~5.05m。

基岩：（J23s）砂岩、粘土岩类不等厚互层。

砂岩为灰白、灰绿色，细—中粒，中厚至块状，水云母胶结，少许钙质胶洁，具水平层理和斜层理，岩相不稳定，可在短距离增厚或尖减。粘土岩类（包括粉砂质粘土岩、砂质粘土岩），层理不清，性软，迂水软化，风化的粘土岩类的表面呈不规则状或贝壳状剥落，在强风化带中夹软塑性的粘土层，其矿物成分伊利土达70%~90%。

该层风化带强度和深度受岩性、含水性等地质因素影响极不均匀，在古滑坡覆盖层的下伏基岩多为弱风化状，但在孔深100m以下仍夹有风化的砂岩。

1.2.2 场地工程地质评述

钻孔和槽探揭露，场地处于覆盖层蠕动的古滑体上，滑床为盖基接触界面，滑带土（Q11）层位稳定、上覆的（Q12），（Q1+2）层接触界面清楚，程序正常，（Q12）粉砂层水平纹理清晰连续，未经搅动，说明覆盖层滑体是整体蠕动，（Q11）、（Q12）有粉质粘土层和粉砂层结构紧实，为半成岩状，是经受长期压实作用所至。造船厂场地在施工前厂办对双堰塘古滑坡监测的滑移速度为雨季3~4mm/月，旱季1.2mm/月，古滑坡滑舌上的沼泽湿地每年有小股泥土向一级台阶流失。船厂场地施工不当，对古滑坡下部覆盖层开挖达10多米深，使覆盖层中的软弱结构面裸露于地表，受日照和地表水，地下水侵蚀作用呈泥化，也使古滑坡前缘土体重量减轻、抗阻能力减弱，加之开挖的1.2万m3土料，推压在古滑坡的中上部，增加了荷重，增强了滑体向新开挖临空面的平推挤压作用，于是造船厂场地在施工不久就沿多个泥化结构面，从不同的方位，朝新开挖的断面和深沟由蠕滑演变为流滑，甚至于崩滑。万县造船厂场地占孔揭露的（Q11）、（Q12）地层剖面与川西（Q12），时期成都粘土层湖相沉积层可对比[7]，都反映了早更新世中后期在稳定的地质时期剥夷面上河湖相物质的沉积环境和地表水的赋存状况。

2 长江的发育

长江起源第三纪新近世至第四纪早更新世的四川盆地东部丰都—忠县向斜宽谷的软弱岩组地层，早更新世中晚期贯通了川鄂湘黔断褶带的碳酸盐岩坚硬岩组地层，流至江汉平源，中更新世的喜山运动给长江注入了活力，向西袭夺了四川盆地的西部水系，向东开劈了三峡天险，发育成亚洲的第一大河。但长江的发育却有着漫长复杂的地质背景。

2.1 地质背景

三叠系中统的印支运动，结束了四川盆地和川鄂湘黔地槽的海相沉积，奠定了四川内陆湖盆和川鄂湘黔山岳与盆地地貌格局。之后，在上三叠世和侏罗纪炎热干燥的地史环境中，四川省盆地包括三峡库区西部奉节县城关至重庆段和鄂西稊归盆地沉积了一套数1 000m厚的河湖相堆积物。这套陆相岩组为粘土岩类岩层：包括粘土岩、粉砂质粘土岩、砂质粘土岩、钙质粘土岩等，和砂岩类岩层；包括泥质粉砂岩，长石石英砂岩、长石砂岩、钙质砂岩等。两类岩层均具有岩性成分不稳定，有薄层、厚层、块状结构，且相互交错穿插，迭置变换，可在短距离增厚、减薄、分岔、尖减，均含易溶矿物和易溶岩薄膜或薄层。两类岩层虽然在硬度、孔隙率、含水性、抗风化能力等随着岩石成分，胶结物的不同差异很大，但均属软弱岩组地层。

三峡库区东部（从奉节县城以东至稊归县三斗坪）的川鄂断褶山岳主要为中三叠世以前古生代、前寒武系碳酸盐岩和火成岩的坚硬岩组地层，其次夹有页岩、煤系、泥灰岩等软弱岩组。

燕山运动使四川盆地和稊归盆地等的河湖相沉积地层褶皱成一系列由宽阔平缓的背向斜轴部和陡斜狭窄的翼部组成的箱形构造，使川鄂的山岳褶皱构造更加紧凑、断块间的差异抬升变强烈。白恶纪至第三纪古近世，我国西部地区为炎热干燥的气候，整个库区的地层都经受了长期强烈的剥夷作用，四川盆地中东部被剥蚀的碎屑物沉积到四川盆地西部的龙门山系断陷坳槽，川鄂断褶带的剥蚀碎屑沉积至仙女山、建始、恩施断陷盆地中。两处断陷坳盆沉积了数1 000m厚、含钙质夹石膏、芒硝的红色砂岩和粘土岩的陆相地层，到近新世后，由于气候转变，我国西部地区（包括库区）降水量增多，使丰都—忠县向斜剥夷面才具备孕育长江的水源条件。

2.2 长江孕育地—四川盆地的丰都—忠县向斜

近新世后，四川盆地逐渐变为温热气候，雨量增多，对丰都—忠县向斜经受长期剥蚀，但抗风化强度不均一的软弱地层，在地表水的淋漓、冲刷、片蚀等作用下，使平坦的地表产生高低隆陷的变化，并演变成泥流、积水湿地和池湖。因向斜轴向张性裂隙发育的优越条件，其间的池沟沿向斜宽谷的走向得到合拼（汇合）发展，逐渐以丰都—忠县向斜为中心扩大延长，向南西临近重庆、东北到达奉节夔门，形成长达近400km的内陆河—即长江的诞生。幼年期的长江河床在向斜宽谷的底部，即现在二级台阶前缘的眉坎，高程在190~210m间，高差很小，河水平缓。长江两岸二级台阶的横向宽度1~nkm，可想当时长江只是流淌在二条莽莽低丘间，于开阔平原上的小河，这景象非常像现在四川红原—若尔盖高原剥夷面上于浅丘—宽谷中的黄河支流—白河（上世纪六十年代以前）的地貌。那里雨季、沼泽、湿地、河流、湖泊联成一片，形成泽国，旱季白河蛇曲，蜿蜒迂回于万塘千湖之间。万县三峡造船厂二级台阶的湖相沉积层和长江二级台阶约400km长且近于水平的眉坎都相互映证着早更新世早期丰都——忠县向斜地表水赋存在剥夷面上的地质环境。

2.3 穿越川鄂湘黔断褶带

长江在早更新世东西扩张过程也是川鄂湘黔碳酸盐岩的山原期岩溶发育期。在内陆河未到达奉节之前，当地的地表水凭着低矿化度、具强碳酸的优势，沿溶隙，小型洞穴等通道渗入碳酸盐岩体内，以地下水迳流方式穿过瞿圹峡、巫峡、向较低的稊归盆地流出。之后又与当地的地表水汇合，伏流至西陵峡，向江汉平源排泄。当长江内陆河水东扩至奉节（或奉节地表水向西朔源袭夺内陆河），并与碳酸盐岩的地下水系产生水力联系后，长江内陆河的性质就发生了性质的改变，成为一条由地表河、地下河组合的大陆河。由于外来水的增加，三峡碳酸盐岩中的地下河也得到了迅速的发育，在山原岩溶期中与川鄂湘黔碳酸盐岩地表被岩溶作用剥蚀而降低的同时，地下河径流的岩溶形态也从拓宽、加深，直到洞顶坍塌，而演变成地表河。也就是说早更新世后期，长江由丰都—忠县向斜孕育的内陆河，演变成了一条可从地表贯通三峡流向大海的大陆河，完成了河流幼年期的全过程发育。长江幼年期的发育是四川盆地丰都—忠县向斜发育的内陆河与川鄂湘黔碳酸盐岩的地下水在地质时空中的耦合之果。

长江三峡段碳酸盐岩由地下河演变为地表河的表述绝不是凭空推理或臆造，而是根据目前长江流域仍保存着这种岩溶地貌实例为依据的。

例一：三峡库区南岸的武隆县广泛分布着碳酸盐岩，属川鄂湘黔断褶带构造体系。该县境的羊子河为长江支流乌江的二级支流，羊子河上游分布非碳酸盐岩和碳酸盐岩。碳酸盐岩地段发育着山原期典型的岩溶地貌，有著名的岩溶天生三桥形态景观[4]，也是一段可以充分佐证长江由非碳地区的地表水浸入碳酸盐岩后再流出至非碳地区演变过程的实例。羊子河上游非碳区的地表水在河谷高程1 039m从西进入碳酸盐岩便转为伏流，如今在河谷非碳酸盐岩与碳酸盐岩接触带处，于后者岩体上还遗留下众多的伏流洞口。岩溶地下水开始在较平缓的地下河道迳流，现在天生桥下游的黑龙桥的拱穹部位仍保存着宽平的地下河断面，地下河流到东侧非碳区较低的子房沟。随着山原期岩溶作用强烈的发育，地下河的底触深度达100余米，宽度193~212m，成为一条地下深谷状的河道。当山原期的岩溶作用继续发育，洞跨增大，在洞拱的承载力小于洞顶山岩压力时，地下河就产生坍塌，并导致地下河向地表河转换。现在保留在羊子河上的岩溶天生三桥就是在山原岩溶期形成地下河，后又在长期的岩溶作用下由地下河演变成地表河过程中残留的三段地下河的断面[4]。

例二：在松潘黄龙风景名胜区丹云峡景区东侧，涪江从海拔2 000m左右的龙滴水跌落到1 700m的非碳酸盐岩区的盆地中。远望涪江被一座东西向山峦如“铁门”阻挡，近视江水像柄白刃，将近百米高的绝壁劈开，为一条谷底只有10~20m宽的嶂谷，其谷长约200m，穿过整个碳酸盐岩体，在高出嶂谷底部30余m的谷壁出现一段横向的、宽大窟窿状的溶蚀面。其中间被断开，像似嶂谷中展开的折扇面，故老乡称之“扇子洞”.在溶蚀面的下部有边槽，槽中有数枚浑园的卵石，又名为“天鹅抱蛋”。扇子洞是山原岩溶期发育的岩溶穿洞，是涪江西部上游非碳酸盐岩区的地表水，先沿岩溶构造裂隙呈伏流穿过碳酸盐岩区排至东部非碳酸盐岩区低海拔的河谷，后随着岩溶盐岩作用的增强被扩大成流水洞穴（地下河）并在江水底蚀作用增强过程中留下边槽以及江水搬运来的卵石，扇子洞下部的嶂谷是涪江在中更新世青藏高原抬升时下切的河道。扇子洞上部的一线天峭壁是扇子洞顶早期的天沟与地表的溶槽或地缝在地表水长期的冲刷和溶蚀作用并伴有崩塌作用形成的。

2.4 中更新世—全新世的发育

中更新世的喜山运动（鄂西称元谋运动），四川盆地产生了北西强南东弱的整体掀升，终止了龙门山前的成都湖盆早更新世的冰川、冰水、流水堆积，调整了整个盆地的水系格局。早更新世川西龙门山区的地表水主要沿SW—NE向，从雅安—名山进入成都湖盆[6]，到中更新世整个四川盆地和龙门前后山的主要水系转为近N—S向，朝南面与川滇黔接壤的盆缘地区迳流。此时，沿丰都—忠县向斜轴部发育的长江处于掀升最弱的部位，成了四川盆地最低的排泄基准面，于是以强劲的朔源侵蚀作用逐步将乌江、嘉陵江、岷江、金沙江袭夺归拼至长江水系，并从二级台阶眉坎下切20~50 m（重庆以西地区），形成30°~60°的临空面（岸坡）。此时的长江已进入了青年发育期。

元谋运动对川鄂湘黔断褶带产生了在整体抬升背景下的断块间的差异抬升作用，其中以黄陵背斜西翼最强烈，仙女山断陷洼地的古近世（E）地层被抬升至1 200m的岭嵴部位，灯影峡中沉积有卵砾石层（Q1）的溶洞被抬升至840m，三峡地区碳酸盐岩在山原岩溶期形成的剥蚀面随着断块抬升至不同的高程而被破坏。但长江却以不断增多的流量沿着早更新形成的地表河道和岸坡对各个抬升强度不一的碳酸岩断块产生不同强度，不同形式的侵蚀作用，形成绵延近300km长的雄壮险秀的峡谷景观。

中更新世晚期至晚更新世早期长江在四川盆地（库区）经历了一段稳定的时期，形成了一级台阶。晚更新世至全新世随着四川盆地中小幅度的震荡抬升，形成了一级台阶前缘陡坎和高低漫滩。而在三峡碳酸盐岩区中更新世晚期至全新世仍以强劲的侵蚀作用，继承性地塑造峡谷形态，其间，长江也步入壮年发育期。

3 长江三峡库区的岸坡再造

3.1 岸坡岩体的风化和不稳地质体

长江岸坡岩体不论是软弱岩组还是坚硬岩组在新近世前都遭受了长期干热环境下的强烈风化，新近世后随着长江的发育，在岸坡加深拓宽的过程中，促进了岸坡岩体风化作用的纵深发育和不稳地质体的形成。

3.1.1 岸坡岩体的风化作用

三峡库区岸坡岩体经过了长期的物理风化、化学风化、生物风化，三种风化作用在自然界是相互影响、相到叠加，使岩石结构产生由表及里、由轻加重的切割支离，溶蚀变质，导致完整的岩体碎裂解体及砂化、泥化。

物理风化：可分热力风化和冻融风化。岩体表层对气温（热力），湿度变化反应敏感，在反复的日、月、年的温差，湿差剧烈变化作用下，岩石频繁的膨胀收缩导至结构松驰、孔隙率增加，比重减小，细微裂隙的扩张，使整体块状结构的岩石逐渐碎裂、砂化、泥化。

在相同的地质环境下，物理风化对软弱岩石的风化强度和深度、速度比坚硬岩石要剧烈。但冻融作用无论对软弱岩体和坚硬岩体都能产生巨大的楔状裂隙，如万县造船厂场地的砂质粘土层地表广乏分布着楔状裂隙；三峡碳酸盐岩近临空面的岩体发育巨大的“V”形张裂隙就有冻融作用的参于。

化学风化：岩石在水和水溶液的化学作用下，其物质成份被（包括胶结物）软化、松驰、溶蚀、崩解，使物理力学性质降低、孔隙度增大，岩石中活泼元素如钾、钠、钙、镁等产生迁移，并形成新的矿物成份。

岩体化学风化的强度、深度主要与岩石的成份、结构有关，软弱岩石中的长石砂岩抗风化作用较差，中粗粒结构，水云母胶结，是较好的孔隙——裂隙含水层，丰富的地下水对岩石中活跃的元素和亲水的矿物产生化学作用，使其部分矿物成份迁移和溶解而流失，并出现高岭土成份。万县三峡造船厂场地的长石砂岩在孔深100m余仍含有高岭土质的砂粒正是化学风化所至。忠县城关的长江岸坡二级台阶下的陡壁，为抗风化作用强的中细粒结构、钙硅质胶结的长石英砂岩，岩石完整、坚硬，含水性差，即在地表仅为弱风化。坚硬岩组的碳酸盐岩为细微晶结构，致密坚硬，孔隙裂隙不发育，含水性差，抗风化作用强，但具可溶性的碳酸盐岩能与水产生岩溶作用，特别在一些含水性较好的部位：如断裂带、卸荷带，岩溶作用就较强烈，于包气带中常形成一定规模的垂直的溶蚀形态。

三峡库区岸坡的化学作用是在岩体经历了长期干旱炎热的地史时期，遭到强烈的热力风化作用的基础上发育的，岩石的表层有一定程度的破裂，孔隙和细微裂隙发育，开启性良好，当库区转为湿热地质环境后，岸坡岩体的化学风化作用也就随着水和水溶液的增多而加剧。另外，中更新世的地壳抬升，长江河谷的下切，加大了岸坡地下水的汇水面积和补给区与排泄基面的水头压力，促进了岸坡化学风化作用向深部岩体的空间扩展。

生物风化：岸坡生物在生长过程或死亡的遗骸对岩石产生机械的和化学的破坏作用。强烈的生物风化发生在岩体表层，乔木的生长，它巨大的根系伸延造成被物理化学风化变得脆弱的岩石遭受挤压而破裂。最普遍的生物风化是微生物与水和水溶液进入到岩体内部，在它生长、繁殖和死亡过程中分泌的有机酸等物质增强着岩体的化学风化作用。

纵观岩体的物理、化学、生物风化是地球岩石圈表部在阳光照射下与水圈、大气圈产生物质大循环的一部分或一环节，它无处不在，永无休止。岸坡岩体位置特殊，处于河流下切的谷坡两侧，有主河道和支沟形成多向性的临时空面，整体性差，河床是地下水的排泄基面，岸坡岩体是地下水运移最活跃的部位，又是生物生长最茂盛之地，故是物理、化学、生物风化最强烈的地质空间。

3.1.2 不稳地质体

指岸坡风化岩体中的地质结构面（包括软弱岩或夹层结构面、卸荷、岩溶、断裂、裂隙破裂结构面、基岩与履盖层接触结构面、含水结构面等）与岸坡临空面所封闭的地质体。其稳定系数可在0.78～1.2以上，稳定性评价包括不稳定、临界稳定或基本稳定至稳定。但在特大暴雨、长期过饱和状态、河流强烈侵蚀、冲刷、地震和人为因素等作用下，会导至上述结构面的抗剪强度降低，阻滑功能减小，不稳地质体的重力失衡而与母岩或原结合的岩体沿地质结构面产生位移或脱离，形成不同形式，不同规模的拉裂、泥流、蠕动、滑移、落石、崩塌等不良地质现象。不稳地质体的岩性可以是基岩，履盖层，也可是两者组合的地质体。它与稳定的地质体和复盖层共同组成岸坡岩体。

产生过位移的古滑坡、古崩塌的不稳地质体，可从它早期形变滑移留下的残体形迹中识别出来，这是显形的不稳地质体；岸坡一些不稳地质体没有位移形变就很难发现，称之为隐形不稳地质体。不过在同一地区调查了大量的显形不稳地质体资料，在总结出不稳地质体形成的地质规律后，采用地质类比法可以预测和圈定出隐形不稳地质体的分布范围。

3.2 岸坡再造

长江三峡库区横跨四川盆地东部和川鄂湘黔断褶带，两区的地质背景、地层、岩性、抗风化强度、晚期地壳抬升等方面的差异，所以岸坡再造也有着迥然不同的特色。

3.2.1 四川盆地区的岸坡再造

早更新世长江发育的丰都—忠县向斜宽谷的剥夷面，其地形平缓，高差很小。长江在宽谷中蜿曲地向构造两端伸延，没有定位的岸坡。至早更新世中后期长江地表水与三峡碳酸盐岩的地下河产生了水力联系，向江汉平原排泄后，才出现了固定的原始河道。河道两侧的边坡就成为长江最早的岸坡，也就是现在长江二级台阶初始的基面。

中更新世的喜山运动，四川盆地的掀升，与江汉平原的势位差逐渐增大，长江的朔源作用加强，以强劲的底蚀作用对库区二级台阶下切，形成了20~30m高的斜坡临空面，并与岸坡岩体沿新的侵基面发育的各种风化的地质结构面形成不稳地质体。中更新世中后期至晚更新世早期，四川盆地的掀升逐步转向稳定时期，是长江岸坡的旁蚀作用和岸坡岩体的重力调整最活跃的时期，产生了长江地史上最广泛和最强烈的岸坡再造。

旁蚀作用的岸坡再造：喜山运动结束后，长江底蚀作用逐渐转向主要为旁蚀作用。江水对抗风化作用不同的粘土岩类和砂岩类岸坡进行冲刷、淘蚀、使抗风化弱的粘土岩类岸坡产生泥流、错落、溜坍等不良地质现象，岸坡临空面快速朝侧向分水岭后退，缩小了二级台阶的宽度，形成了开阔的河床。抗风化作用较强的砂岩类岸坡，特别是硅质钙质胶结的石英砂岩岸坡，在江水的冲刷下多产生局部性的坠落、倾倒等不良地质现象。临空面朝侧向分水岭后退速度缓慢，二级台阶较宽而河床较窄，所以即是在软弱岩组区的长江也是由宽窄不一的江段组成的。在二级台阶临空面朝侧向分水岭后退的岸坡再造过程中，被侵蚀向河床平缓倾斜的地带即为一级台阶。

岩体重力调整中的岸坡再造：软弱岩组区经旁蚀作用在临空面后退过程中，其斜率和地下水坡度不断加大。地下水运移途径缩短，速度加快，岩体的化学风化强度与深度逐渐增加，不稳定地质体亦不断变大，这种地质作用尤以裸露、开启性好，孔隙率高的砂岩更为强烈，所以岸坡岩体重力调整首先发生在向斜宽谷两侧砂岩类的丘峦。当风化裂隙、卸荷裂隙与临空面组成的不稳地质体因暴雨增荷、或地震、雷击等突发性的自然因素作用下产生崩塌，砂岩的碎块石堆积在二级台阶后缘。从砂岩堆积物的分布特征，风化程度判别：在地史时期丘峦砂岩的崩塌是经常发生的，万县三峡造船厂场地滑坡后缘有几处错列迭置的砂岩崩积体盖在含砂岩块石的有楔状裂隙的砂粘土层之上；忠县东坡桥址场地的滑坡后缘有风化程度不等的砂岩崩积体。三峡库区滑坡资料：有二十多个大型滑坡后缘有崩塌的砂岩块石。正因是砂岩崩塌体重荷加载在二级台阶后缘，导致二级台阶上本来处于临界稳定状态下的砂岩和粘土岩不稳地质体，在强大的侧向重力挤压下，沿风化的软弱结构面发生成层性的重力调整，产生拉裂—蠕动—推移—挤压—形变，直至被剪出。当如遭遇河床基岩（一级台阶后缘）的顶托阻滑，则形成整体性的层状滑体特有的褶皱断裂变形。由此归纳二级台阶的岸坡再造是中更新世早中期长江的下切作用加剧，宽谷后缘浅丘的砂岩在形成不稳地质体后就发生崩塌，并逐步加剧，崩积物的重荷作用于二级台阶逐渐风化加剧的基岩上，到中更新世中晚期，二级台阶岩体重力开始失衡，导致不稳定地质体沿主要的软弱岩组结构面朝新的岸坡临空面产生普遍性的，大规模的蠕滑变形。这一认识与长江两岸众多古滑坡相同的蠕动机制，古滑坡形成有43万年的地质年龄[3]，以及区内大规模的崩塌（砂岩）现象与其强烈的抬升地质背景是相证不悖的。

综上所述：中更新世长江在四川盆地东部的岸坡再造有如下特征：

1）四川盆地的整体掀升，提供了长江底蚀作用的动力，使其沿二级台阶的原始河床下切20~30m，形成陡坎（或斜坡）临空面，即长江二级台阶眉坎下原始的岸坡。

2）中更新世中后期（延至晚更新世初）四川盆地较稳定，长江转为以横向为主的岸坡再造，它包括两种矢量的地质作用，①来自水平方向上由长江对岸坡的冲刷、侵蚀作用，使二级台阶下的临空面朝侧向分水岭后退的矢量，形成一级台阶。②来自垂直方向上，由岸坡岩体的垂力调整，使风化不稳地质体产生崩塌、滑坡而减压，降低岸坡分水岭至排泄基面高度的矢量。

3）中更新世长江岸坡再造的地质作用固定了长江的走向和空间格局，奠定了长江岸坡的基本轮廓。

晚更新世至全新世，四川盆地在振荡中小幅抬升，长江从一级台阶前缘下切，形成数米至十几米的陡坎岸坡，局部江段沉积了钙质胶结的江北砾岩，其下有高低漫滩沉积。在长江新的侵蚀基准面的控制下，岸坡后缘的浅丘、二级台阶（包括蠕滑体）的岩体向一级台阶岩体 挤压的阻力减小，强度加大，同时岸坡地下水对一级台阶基岩的软弱岩组及各种地质结构面加剧风化，并逐步与一级台阶前缘的临空面封闭演变成不稳地质体，之后当遇自然因素（暴雨、地震等）叠加，会导至二级台阶的蠕滑体复活或加剧，挤压一级不稳地质体，并继续沿早期基岩滑床蠕动，在一级台阶前缘陡坎剪出，或受河床基岩阻挡产生断褶形变。这个认识是从三峡库区32个滑坡有着共同的特点：从二级台阶至一级台阶的滑坡体是层状连续的碎裂基岩，并是连续的滑床得出的。

3.2.2 川鄂湘黔断褶带的岸坡再造

早更新世该区坚硬的碳酸盐岩在山原期岩溶剥作用中，长江从地下河转为地表河，如现代贵州高原溶剥蚀面或桂林岩溶地区的地表河径流于峰林谷地或孤峰平原间，河水平缓，河道弯曲。但经历了长期风化和岩溶作用的碳酸盐岩发育了从多的地表和地下岩溶形态。

元谋运动川鄂地区发生了在强烈的整体抬升背景下的断块差异活动，将库区碳酸盐岩断块抬升到不同的高度，长江却从袭夺上游河流得到不断扩充增量的江水，以整体抬升的强度相对应的底蚀速率下切塑造河床，对每个断块间的差异抬升则以旁蚀作用进行协调，即江水对抬升较快的断块仅产生底蚀作用或伴有较弱的旁蚀作用，形成狭窄的峡谷，对抬升较缓的断块，江水除产生底蚀作用外，部分能量则对岸坡临空面产生较强的旁蚀作用，形成较宽的峡谷。

上述长江三峡形成的推理是建立在三峡江段所蕴藏的能量与长江对三峡碳酸盐岩各断块江段产生底蚀旁蚀作用所消耗的能量是大致均衡的基础上的，实际上长江三峡碳酸盐岩区的峡谷地貌没有出现岩溶强烈抬升区的伏流、干谷或嶂谷形态，说明这一推论是合理的。

长江三峡在坚硬的碳酸盐岩区未发现大型的岸坡重力调整的地质现象，但在上部坚硬岩组下为软弱岩组的江段岸坡有不稳地质体和强烈的岸坡再造。据李总报告：在巫峡有白家湾、白鹤坪、作揖沱崩塌体，西陵峡有链子崖崩塌变形体均处于上述江段岸坡上，现以向家湾崩塌体为例分析其产生重力调整机制和岸坡再造的特征。

向家湾崩塌处于长江北岸，岸坡上部为坚硬岩组的灰岩（P、C）和石英砂岩（D），下部为软弱岩组的页岩（S）。坚硬岩组高悬于软弱岩组之上，有3～4层迭置的悬崖，每层崖高为几十至近百米，被张开的构造、卸荷、岩溶、风化裂隙切割，形成如“狮子挂银牌”、“猴子包”、“老鸦山”等楔状危岩体。下部软弱岩组为斜坡，在长江旁蚀作用下，成为不稳地质体，使之上部坚硬岩组处于临界稳定状态，当暴雨的加载荷重，软化地质结构面，或在地震的摇感下，上部的坚硬岩组产生崩塌，堆积在下部软弱岩组的斜坡上，又导至其重力调整诱发岸坡（包括上部灰岩石英砂岩下部页岩）的崩滑，形成大规模的岸坡再造。长江上硬下软岩石组合的特定岸坡，只要下部软弱岩体受江水旁蚀作用，上部灰岩（坚硬岩体）就存在着重力调整和岸坡再造。即是如此，又因每处特定岸坡地质条件的差异，如软弱岩石的成分、结构、构造、抗冲蚀作用强度、上部坚硬岩体的重力大小，临空面的坡度、及江水旁蚀能量的强度等不同，产生崩塌的地质过程就差别很大。三峡中的四处崩塌体，作揖沱崩塌体如今岸坡上部的灰岩崩塌源已后退，陡壁低矮，临空面变缓，张裂不发育，据崩积的块石一般为0.3m，局部有半胶结状碎石推测这是三峡坚硬岩组区重力调整最早、岸坡再造过程最长的江段，应该形成在三峡抬升最强烈的中更新世早中期。而链子崖崩塌体在上世纪末仍在强烈的崩塌，说明坚硬岩组区即是在特定江段的岸坡重力调整和再造的地质过程也是复杂而漫长的。

4 人为因素加速三峡库区岸坡再造

自然状态下形成的长江三峡库区岸坡在人为因素，如库水蓄放淹没，工程建设的爆破，新建城镇、厂矿及居民点的开山填土，砍伐森林等影响下，导致地质环境恶化，加速岸坡稳定的、风化的、不稳定的地质体产生泥溜、坍滑、坠落、古滑坡和古崩滑体复活，诱发新的滑坡、崩塌、沉陷等的不同规模、不同强度的不良地质现象和岸坡再造，反过来亦危及人类自身的生存环境和生命安全。

4.1 库水蓄放与淹没

三峡工程蓄水水位高程175m，蓄水量393×108m3，死水位高程145m。三峡工程的积极意义是防洪、发电、发展旅游业等，但不利因素也不少，如长江生态系统产生不可逆转的变化等，其中就有加速长江650km的岸坡再造。

库水蓄放淹没对岸坡岩体的地质作用有：岩体长期的浸泡、浮托、浪涌、库水位变化区的岩体反复于饱水带和饱气带转换“呼吸”，冲刷等都能加速岩石孔隙率的增大，胶结物被水解、流失、岩石崩解，软弱结构面快速软化，泥化等强烈的物理、化学、生物风化，导至加速岸坡岩体的重力调整、使古滑坡、古崩滑体、显形和隐形不稳地质体的复活与崩溃，产生新的显形和隐形的不稳地质体。

三峡库区岸坡再造首先产生在库区软弱岩组水下部位，特别是粘土岩类岸坡，在库水长期的浸泡下，粘土岩的岩质逐渐向硬塑、流塑转变，继之形成泥流，坍滑或崩解堆积至库底。岸坡的水下岩体被侵蚀，甚至于被部分掏空，使支撑水上岩体重量的面积减少，而单位面积承压强度加大，阻滑功能减小，稳定性差，一旦遭到自然和负面人为因素的叠加冲击，即产生沉陷、滑坡、崩滑等不同形式的岸坡再造。作者前几年在雨季经长寿、涪陵、丰都见沿途公路粘土岩类岸坡多处滑坡，沉陷都是上述机制形成的。这种机制也可形成岸坡的古滑坡古崩塌体复活，强风化的泥质砂岩、泥灰岩、页岩等不稳地质体的滑坡或坍塌，以及坚硬岩组岸坡下部有软弱岩组的岩体产生崩塌等的岸坡再造。

岸坡岩体被淹没从稳定演变为隐形或显形不稳地质体再到岸坡再造要经过一段向负面转化的地质过程，即淹没岸坡再造的滞后期，每种岩石每段岸坡滞后期的历时长短取决于岩石的成份、胶结物性质、结构、构造、风化程度、裂隙密度等，也取决于江段的地质环境：如坡度、冲沟切割密度、植被、人为因素干预程度等，所以滞后期可能是几年、几十年、甚至更长。

三峡工程修建前后对库区一系列的工程地质问题（包括库区的岸坡再造）曾组织专业地质队伍、委托科研单位和专业地质单位进行了长达四五十年的调查研究工作，提供了大量的科研成果和专题地质报告。如对库区650km岸坡在详细调查研究的基础上，进行了分区分段的工程地质稳定性评价。应该说三峡工程在库区的工程地质工作是全面完善的。三峡工程已建成且已运行了十年，现在正是在新的工程地质环境下复查，验正库区建成前各项地质成果的时机。从目前收集的资料看，根据前期库区岸坡地质勘查成果，对岸坡稳定性的不同进行分区分段圈定、评价，是绝大部分正确的，对处于临界稳定状态的岸坡（如古滑坡）的监测和超前治理等具有前瞻性，防止了大型古滑坡的复活和大规模的岸坡再造等。但三峡工程必竞是浩大的，岸坡漫长而地质条件的多变性，特别是无法模拟查获各种不同岩性，不同地质条件下的岸坡岩体在长期不同深度，不同水质的库水浸泡下的物理、化学性质和力学指标及变化状态。失去这些重要试验数据，因此出现个别地段与预测有异的地质现象是不足为奇的。问题是如何利用岸坡岩体从稳定走向再造间的滞后期即早地发现新的岸坡的工程地质问题，特别是软弱岩组区被库水淹没的水下岸坡变化与隐患，防止有威肋人民生命财产安全的岸坡再造发生。

4.2 爆破

爆破是人为地用炸药爆破，使其产生冲击波将稳定坚硬的岩体击碎崩解。同时冲击波也对周围岩体产生结构上的破坏，导致晶间及细微缝隙扩大，原生层面、构造裂隙及卸荷裂隙、风化裂隙张开，岩体结构松驰、孔隙率增加，固结性减弱，含水性和导水性改善等，对岸坡再造构成长期潜在的严重威胁。

三峡工程修建前后，库区岸坡进行了大规模的建设，如修公路、高速公路、铁路、建较大的城镇和码头、开矿采石等，这一系列的建设工程对岸坡岩体都实施了不同强度的爆破，那些使用过量炸药的爆破，对岸坡岩体产生了多少不稳定地质体，现在无法求得，但它一旦与恶劣的自然灾害叠加，就会造成严重的岸坡再造，危及人民的生命财产的安全。例如在四川汶川、芦山地震造成的巨大灾难中就有着爆破这一不可回避的人为因素。

四川汶川地震震中处于强烈抬升的龙门山断褶带，山峰高耸，河谷深切，谷坡陡峭，地质构造复杂，断裂发育，岩石破碎，风化严重。经上世纪七十年大量砍伐森林后，在自然状态下很多谷坡段就处在不稳定状态，在干旱或雨季时有泥砂溜坡，零星坠石和滑坡发生。上世纪六七十年代后，岷江、涪江、沱江水系开发，更注入了河谷岸坡不稳定的人为因素。以岷江为例，自都江堰至松潘的水电站接连不断，沿江的水渠、公路、城镇、挖煤采石等工程建设都实施了爆破。毫不夸张地说，岷江岸坡已找不到未受爆破冲击波的岩体。四十年龙门山各河谷总共使用了多少吨炸药已无法统计，但它却是造成了大部分岸上坡岩体不稳定的隐患，所以在8.2级大地震的摇撼下，几乎龙门山区的河谷都产生了严重的崩塌。如汶川地震崩塌最严重之一的北川老县城，该城址处在二水汇合的峡谷区，于龙门山断裂上，岩石较破碎，谷坡稳定性差，大地震前就常有小型崩滑现象。八九十年代县城扩建，盲目地对不稳地质体的谷坡开山削坡，以及修公路等的爆破，更降低了谷坡的稳定性，因此经大地震的强烈摇撼就酿成了毁城之灾。

今后三峡库区岸坡的建设还任重道远，四川龙门山爆破造成隐患的教训应该认真吸取，因为如果库区岸坡爆破造成的不稳地质体与库水淹没产生的不良地质作用的叠加，也必将引起严重的岸坡再造。

4.3 人为因素

开山造地，兴建城镇，开垦良田、乱堆废土石料，排放未经处理的废渣至库中等人为因素，这都将改变岸坡岩体的重力场的平衡稳定，改善岩体的开启性，促进地表岩石的泥砂化，有利于地下水的补给和循环，加剧软弱岩体和各种地质结构面的物理化学风化，加速岸坡岩体不稳定地质体的形成和岸上坡再造。万县造船厂就是平挖场地等人为因素导致剧烈的岸坡再造的实例，它不但造成场地古滑坡复活，并牵引四周边坡沿软弱结构面产生重力调整，使岩体在不同高度多层次的向二级台阶滑动，当时整个场地景象如山走地行，令人恐慌。

5 小结与建议

长江是经历过漫长的地史时期和复杂的地质内外营力作用才形成了浩浩荡荡的亚洲大川，在四川盆地内再造了二级、一级台阶及其陡坎和漫滩结构的岸坡，和川鄂断褶区塑造成峡谷结构的原生岸坡。长江岸坡岩体在自然环境下的重力调整还在缓慢地继续着，特别是四川盆地和秭归盆地软弱岩组中还有大量的古滑坡、古崩塌等的不稳定地质体仍然在滑床上蠕动变形。但是，人为因素的注入就可在几百年、几十年，甚至更短的时间改变着古滑坡的蠕动模式。长江上世纪末最大的鸡扒子滑坡就是人类长期在宝塔蠕动的古滑体上从事农业活动，修建居民点，工厂和道路等而恶化了地质环境。当迂到“8.27”特大暴雨灾害，使尚属基本稳定的宝塔古滑坡在鸡扒子处突变成溃滑，其“前缘约230×104m3滑体入江，危及长江航运”。万县三峡造船厂场地也是因人为因素的注入，使基本稳定的双堰扩古滑坡在几个月的时间就演变成全面的流滑崩滑体。现在，长江库区的岸坡在库水蓄放浸没，爆破等人为因素的参于下，岸坡再造的速度无疑将大大的加快。

为减轻人为因素对长江库区岸坡再造构成的影响，降低和防止地质灾害对人民生命财产造成的威胁和损失，特提如下建议：

1）建立保护库区岸坡地域的国家级的常设机构，赋予其有统筹、规划、勘查、监督、监测、评估和治理库区岸坡范围内的建设和保护职责，确保科学合理地开发和利用岸坡宝贵的土地资源，防止在建设中不按规划、设计、规范施工，酿成粗暴的人为因素侵害岸坡不稳地质体而加剧岸坡再造现象发生。

2）对库区岸坡制订定期的和应急性勘测与监测方案，特别是对已查明的古滑坡、古崩塌不稳地质体在暴雨季节和有大规模的场地施工期间需加密监测。定期开展库区岸坡的水下边坡的测量和摄影工作。对软弱岩组地层的水下岸坡岩石进行定深取样，（对软弱夹层加密取样），测定浸泡的软弱岩石的物理、化学、力学性质、分析其变化趋势，评价对岸坡稳定性的影响，这项工作对古滑坡不稳地质体尤为重要，它可以预先发现岸坡再造变化，提前进行预防和治理。

[1] 四川省地质勘察工程公司．四川省忠县东坡大桥工程地质勘察报告[R]．成都，四川省地矿局，1994.11．

[2] 蜀西地质工程勘测院．万县三峡造船厂场地环境地质勘测报告[R]．成都，四川省在矿局，1997.3．

[3] 四川省地矿局南江水文地质工程地质队，湖北省地矿局水文地质工程地质队，长江三峡工程库区大型滑坡、崩塌，[R]．

[4] 陈伟海，朱德浩，等．重庆武隆天生三桥喀斯特系统特征与演化[J]．全国第十四届洞穴学术会议论文集，47~58．

[5] 丁锦惠．鄂西山原地文期辫析[J]．中国岩溶，1978.6.3：255~262．

[6] 周绪纶．从岩溶角度探索塘坝子葛仙山外来体的成因[J]．地质灾害与环境保护17.17增刊，27~43．

[7] 周绪纶．成都粘土中的钙质结构[J]．水文地质工程地质，1986.4 ：29~31．

The Development of the Yangtze River and Bank Slope Rebuilding in the Yangtze Gorges Reservoir Area

ZHOU Xu-lun

(Sichuan Institute of Geological Engineering Investigation, Chengdu 610072)

This paper has a discussion on development of the Yangtze River and geological age, background, process and mechanism of bank slopes rebuilding in the Yangtze Gorges Reservoir area on the basis of data on exploration of 2 old landslides by the Yangtze Gorges Reservoir. Bank slopes rebuilding in the Yangtze River underwent horizontally and vertically complicated evolution process. Construction of the Yangtze Gorges Reservoir results in disturbance of geological environment and gravity adjustment of bank slope rock mass which excite the bank slopes rebuilding.

Yangtze Gorges Reservoir area; bank slope rebuilding; artificial factor; proposal

P642

A

1006-0995（2014）04-0083-010

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.01.020

2013-12-24

周绪纶（1937-），男，江西奉新人，高级工程师，从事水文地质、工程地质及喀斯特和旅游地质研究