金沙江上游特米古滑坡堰塞湖形成与溃决时间讨论

吴瑞安，张永双，郭长宝，杨志华，钟宁，任三绍，张怡颖 中国地质科学院地质力学研究所，北京， 100081；

2) 自然资源部活动构造与地质安全重点实验室， 北京， 100081；

3) 中国地质科学院水文地质环境地质研究所，石家庄， 050061

内容提要: 开展古滑坡堰塞湖形成演化过程研究，可以揭示古灾害地质环境效应，重建区域构造历史活动序列和古气候演变特征。特米古滑坡发育于金沙江上游巴塘段，滑坡堆积地貌和堰塞湖相沉积物保存较好，是研究区内古地质环境的良好载体。在遥感解译、无人机测绘、现场调查和地质测年的基础上，结合前人研究成果，分析探讨了特米古滑坡发育特征、堰塞湖形成时间与溃决演化过程。结果表明，特米古滑坡是特大型岩质历史堵江滑坡，滑坡堰塞湖实际形成时间应该远早于2.15 ka BP，历史上曾发生过多次溃决，完全溃决时间大约为1.08 ka BP，堰塞湖稳定保存时间大于1.07 ka。金沙江巴塘段大型堵江滑坡群并非由单次地质事件形成，而是由金沙江断裂带多次强烈地震诱发。

金沙江上游巴塘段位于青藏高原东南缘，呈深切峡谷地貌，岸坡高差达2000 m。区内发育有金沙江断裂带和巴塘断裂带2条区域性活动断裂带，构造活动强烈，历史强震频发(伍先国和蔡长星，1992；周荣军等，2005)。受河谷深切卸荷和构造活动影响，金沙江上游河谷两侧斜坡岩体结构破碎，大型古滑坡发育(Bao Yiding et al.，2020；白永健等，2019)，部分古滑坡历史上曾堵塞金沙江并形成堰塞湖，如特米古滑坡(Chen Jian et al.，2013；龙维等，2015)、雪龙囊古滑坡(Chen Jian et al.，2015，2018；Li Yongchao et al.，2020；陈剑和崔之久，2015；陈松等，2016a，2016b)、苏洼龙古滑坡等(Wang Pengfei et al.，2014)。特米古滑坡地貌特征明显，堵江证据清晰，不少学者在其发育特征和形成机理等方面开展了大量研究工作，并根据古滑坡堰塞湖沉积物地质测年确定滑坡发生时间，据此推断分析区域历史构造活动，已有研究基本认同该滑坡由全新世晚期雄松—苏洼龙断层活动引起强烈地震诱发形成(龙维等，2015；王家柱， 2017； 王家柱等，2019；陈剑等，2020)。然而，目前大家对滑坡堰塞湖的形成时间和溃坝演化过程认识存在差异。龙维等(2015)在金沙江右岸湖相沉积物的顶部和底部分别采集了OSL和14C样品进行地质年代测试分析，认为该滑坡发生于距今约7.20 ka，滑坡坝溃决于距今约4.40 ka，期间滑坡坝保存了约2.80 ka。陈剑等(2020)认为可能由于沉积物中存在“老碳效应”而导致上述14C测年结果偏老，并结合滑坡坝上下游光释光测试结果认为，特米古滑坡堰塞湖的形成年龄约为1.8 ka BP，消亡时间大约为1.4 ka BP。准确厘定古灾害发生时间和演化过程，对重建与完善区域构造活动、气候变化和河流演化等历史序列具有重要作用。本文在遥感解译、无人机测绘、现场调查和地质测年等工作基础上，结合前人研究成果，从野外地质证据的角度出发，分析滑坡地貌、残留滑坡坝和湖相沉积层空间发育特征，探讨了特米古滑坡堰塞湖形成溃决时间和演化过程。

1 特米古滑坡发育特征

特米古滑坡发育于金沙江上游巴塘段左岸(图1)，下距金沙江与巴曲交汇处约4 km。遥感解译和地面调查表明，特米古滑坡地貌形态保存较好，整体呈圈椅状，边界清晰。滑坡后缘顶部高程约3215 m，坡脚高程约2500 m，顶底高差达715 m。滑坡纵长约1800 m，前缘宽约900 m，堆积体平均厚度约40 m，体积约3.5×107m3(龙维等，2015；陈剑等，2020)。特米古滑坡位于金沙江构造带内，滑坡区及周边出露地层岩性复杂，主要有黑云母石英片岩、绿泥石英片岩、大理岩、灰岩、千枚岩和片理化辉绿岩等(图1)。特米滑坡主要发育于下二叠统黑云母石英片岩地层中，金沙江断裂的分支断裂雄松—苏洼龙断裂从滑坡后部穿过，滑坡区岩体发育多组节理，结构完整性差。

图1 金沙江上游巴塘段地质图(据陈剑等，2020修改)Fig. 1 Geological map of Batang section of the upper Jinsha River (modified from Chen Jian et al., 2020&)

滑坡主堆积区位于斜坡坡脚，斜坡表面现今残留大量碎块石。滑坡坝溃决后的残留坝体分布于金沙江两侧，物质组成以碎块石为主，约占60%～70%，间夹砾石、细砂和岩屑等，粒径从数厘米到数米不等，块石最大直径可达5 m，分选差，呈明显混杂堆积特征。左岸的残留滑坡坝地形凸出，形成顶部相对平整的鼓包(图2a)，体积约700×104m3，其顶部高程为2680 m，比现今河面高出约175 m(图4c)。右岸残留的滑坡坝物质主要堆积于岸坡上，平面上呈弧形，分布高程约2535～2645 m，体积约30×104m3(龙维等，2015)。靠上游侧发育多级平台，上面残存少量卵砾石等河流冲积物。此外，在右岸残留滑坡坝下游一侧发现有大规模的溃坝堆积平台沿河展布，长约1.4 km，宽度为80～200 m。

图2 金沙江上游特米古滑坡全貌特征和取样点位置: (a)特米滑坡无人机拍摄影像；(b)光释光样品SCZ1903-1取样位置；(c)光释光样品SCZ1903-3取样位置Fig. 2 Panorama characteristics of Temi paleo-landslide in the upper Jinsha River and sampling location: (a)Unmanned aerial vehicle image of Temi paleo-landslide；(b)OSL Sampling location of SCZ1903-1；(c)OSL Sampling location of SCZ1903-3

图4 金沙江巴塘段特米古滑坡发育特征: (a)滑坡后缘陡坎；(b)左岸湖相沉积层；(c)左岸滑坡坝高约175m；(d)右岸残留滑坡坝平台Fig. 4 Development characteristics of Temi paleo-landslide in Batang section of the upper Jinsha River: (a)trailing edge of Temi paleo-landslide；(b)lacustrine deposits on the left bank；(c)landslide dam is about 175 m high on the left bank；(d)platform of residual landslide dam on the right bank

2 滑坡堰塞湖形成与溃决时间讨论

在残存滑坡坝体上游两岸均发现有湖相沉积物(图2b、c)，厚度不等，越靠近滑坡坝厚度越大，最厚约15 m(图3a、b)，物质组成主要为粉砂和黏土。目前右岸的湖相层因人工开挖残存较少，由于靠近公路，取样较方便，左岸的湖相层则保存相对完好，但交通不便、取样难度大。从空间关系来看，左岸湖相层叠置于少量滑坡堆积体之上，明显形成于滑坡发生之后，确定为湖相沉积物。湖相层内发育有近水平层理，略倾向上游方向，垂直节理较为发育(图3b)。残留的滑坡坝和一定厚度的湖相层表明，特米古滑坡曾经堵塞金沙江形成堰塞湖，且保存过较长一段时间。陈剑等(2020)分别在右岸湖相沉积物靠底部和滑坡坝下游一侧的溃坝堆积物靠顶部采集了两个光释光样进行测年，认为特米古滑坡堰塞湖的形成年龄约为1.8 ka BP，溃决消亡时间大约为1.4 ka BP。鉴于左岸湖相层取样难度大，我们在右岸湖相沉积物出露剖面内采集光释光样品进行地质测年(图2b、c)。该处剖面拔河高度约20 m，从河面往上出露地层依次为黏土层、含粉砂黏土层、粉砂层、含黏土粉砂层和碎块石层，下部的黏土层未见底。因个别样品遮光保存不当，目前仅得到了两处样品的有效测试结果(表1)，这两个样品分别采集于紧邻的剖面上。湖相沉积层顶部SCZ1903-3样品的埋深约2.5 m，湖相层中下部SCZ1903-1样品埋深约18 m，年龄分别为距今1.08±0.09 ka、2.15±0.23 ka。我们在2021年5月又对金沙江左岸湖相沉积物进行了补充调查与光释光样品采集，发现左岸湖相沉积物并未见底(图3b)，其真实底部高程比出露剖面可见底部更低。由此说明，特米古滑坡堰塞湖形成时间远早于2.15 ka BP，完全溃决时间大约为1.08 ka BP。特米滑坡发生时间比金沙江巴塘段王大龙、苏洼龙等大型古滑坡早(Chen Jian et al.，2013)，这些堵江滑坡并非由一次地质事件诱发形成。

图3 金沙江两岸特米古滑坡湖相沉积物发育特征: (a)金沙江右岸湖相沉积层发育特征；(b)金沙江左岸湖相沉积层(未见底)Fig. 3 Characteristics of lacustrine sediments in Temi paleo-landslide on two sides of the Jinsha River: (a)development characteristics of lacustrine sediments on the right bank of the Jinsha River；(b)lacustrine sediments on the left bank of the Jinsha River (the bottom of lacustrine sediments is not exposed)

表1 金沙江上游特米古滑坡湖相沉积物光释光样品年龄测定结果Table 1 OSL dating results of lacustrine sediment samples from Temi paleo-landslide in the upper Jinsha River

此外，现场调查发现了几处有趣的地质现象：① 金沙江两岸残留堆积体上游发现的湖相层高度位置相对集中，大体分布在T1阶地之上，底界比现今河面至少高3～5 m，而高约175 m的滑坡坝上游其他高度范围内存在多处平缓和低洼部位(图4a)，理应是湖相沉积层的良好保存场所，却均未发现湖相沉积层；② 从左岸滑坡堆积体前缘剖面可以看出，残留滑坡坝表面发育的多条流水冲槽下蚀底界高度较为统一(图5)，且堆积体出露剖面在这一高度附近发生坡表地形转折，滑坡坝上游附近湖相沉积层的顶部高度也与之大体相当；③ 右岸靠近上游侧残留滑坡堆积体呈阶状，发育三级相对宽缓残留平台。Ⅰ级平台高程约2578 m，拔河高约65 m，沿江长约80 m，宽约15 m；Ⅱ级平台高程约2620 m，沿江长约130 m，宽约55 m；Ⅲ级平台位于顶部，高程约2645 m，沿江长约215 m，宽约100 m。每级平台均遭剥蚀改造严重，完整性较差(图4d)。

图5 金沙江特米古滑坡左岸堆积体发育特征: (a)左岸残留滑坡堆积体；(b)左岸堆积体剖面示意图Fig. 5 Development characteristics of Temi paleo-landslide accumulation on the left bank of the Jinsha River: (a)residual landslide accumulation on the left bank；(b)sketch section diagram of Temi paleo-landslide accumulation on the left bank of the Jinsha River

特米古滑坡右岸滑坡堆积体靠上游侧发育三级平台，且平台高程都明显大于湖相沉积物顶部高程，这表明滑坡堵江堰塞坝形成后不久就发生了多次溃决，期间形成过水湖，这几次溃坝时间间隔短，滑坡坝上游侧较高的位置还来不及形成湖相沉积层。此时的滑坡堆积体结构松散，堆积体表面的水流不断下蚀形成冲槽，当时的排泄基准面即为江水面，后期滑坡坝不断固结压密，坡面水流下蚀深度有限，底界与倒数第二次溃坝高度位置大体一致。这也很好解释了滑坡坝上游湖相沉积层顶部高度也与滑坡堆积体冲槽下蚀底界高度位置相当这一现象(图5)。滑坡坝后续又保存了相对较长一段时间，最后发生完全溃决(图6)。综合分析认为，特米滑坡堰塞湖在历史上发生过多次溃决，目前特米古滑坡残留堆积体上游侧的湖相沉积物应该是滑坡坝倒数第二次大溃决之后沉积形成，特米古滑坡实际发生时间应该远早于2.15 ka BP，完全溃决时间大约为1.08 ka BP。

图6 金沙江特米古滑坡堰塞湖形成与溃决演化过程示意图： (a)斜坡原始状态；(b)滑坡堵江形成堰塞坝；(c)滑坡坝不完全溃决；(d)滑坡坝完全溃决Fig. 6 Formation and outburst evolution schematic diagram of Temi paleo-landslide dammed lake: (a)original slope；(b)landslide accumulation blocked the Jinsha River；(c)the incomplete outburst process of the landslide dam；(d)the total outburst process of the landslide dam

3 结论

在遥感解译、现场调查和地质测年等工作的基础上，结合前人研究成果，综合分析了金沙江上游特米古滑坡地貌、残留堆积体和湖相沉积层空间关系与发育特征，得到以下主要认识：

(1)特米滑坡是一处特大型岩质堵江滑坡，滑坡历史堵江而在上游侧形成了厚达15 m以上的湖相沉积物，现今在金沙江两岸仍残留滑坡坝，滑坡地貌和堵江证据清晰。

(2)特米古滑坡堰塞湖形成时间应该远早于2.15 ka BP，最后一次溃决时间大约为1.08 ka BP。特米滑坡坝在历史上发生过多次溃决，滑坡坝形成后不久发生过多次不完全溃决，之后稳定保存了大约至少1.07 ka后发生完全溃决，滑坡上游的湖相沉积层是由滑坡坝倒数第二次溃决后逐渐堆积形成，其顶部高程与完全溃决前的坝顶高程基本相当。

(3)特米古滑坡发生时间早于金沙江巴塘段已研究报道的其他大型堵江滑坡，区内堵江古滑坡并非由单一地质事件一次诱发形成，进一步佐证了金沙江断裂带内雄松—苏哇龙断层在历史上活动频繁，且诱发过多次强烈地震。

致谢：中国地质科学院地质力学研究所李朝柱副研究员、李雪副研究员、刘筱怡博士等参与了部分野外地质调查和取样工作，硕士研究生倪嘉伟、宋德光、李祥等参与完成本文部分图件，章雨旭研究员和审稿专家提出了宝贵意见和建议，在此一并表示感谢。

(The literature whose publishing year followed by a “&” is in Chinese with English abstract; The literature whose publishing year followed by a “#” is in Chinese without English abstract)

白永健, 王运生, 葛华, 倪化勇. 2019. 金沙江深切河谷百胜滑坡演化过程及成因机制. 吉林大学学报(地球科学版), 49(6): 1680～1688.

陈剑, 崔之久. 2015. 金沙江上游雪隆囊古滑坡堰塞湖溃坝堆积体的发现及其环境与灾害意义. 沉积学报, 33(2): 275～284.

陈剑, 崔之久, 陈瑞琛, 郑欣欣. 2020. 金沙江上游特米古滑坡堰塞湖成因与演化. 地学前缘, 28(2): 85～93.

陈松, 陈剑, 刘超. 2016a. 金沙江上游雪隆囊古滑坡堰塞湖溃坝堆积物粒度分维特征分析. 中国地质灾害与防治学报, 27(2): 78～85.

陈松, 陈剑, 刘宏, 马俊学. 2016b. 堰塞湖溃坝堆积物的粒度特征及其沉积环境——以雪隆囊古堰塞湖为例. 冰川冻土, 38(2): 509～516.

龙维, 陈剑, 王鹏飞, 许冲, 刘辉, 孙进忠. 2015. 金沙江上游特米大型古滑坡的成因及古地震参数反分析. 地震研究, 38(4): 568～575.

王家柱. 2017. 金沙江上游特米大型滑坡运动及堵江特征研究. 导师：任光明. 成都: 成都理工大学硕士学位论文：1～96..

王家柱, 任光明, 葛华. 2019. 金沙江上游某特大型滑坡发育特征及堵江机制. 长江科学院院报, 36(2): 46～51.

伍先国, 蔡长星. 1992. 金沙江断裂带新活动和巴塘6.5级地震震中的确定. 地震研究, 15(4): 59～68.

周荣军, 陈国星, 李勇, 周朝晖, 龚宇, 何玉林, 黎小刚. 2005. 四川西部理塘—巴塘地区的活动断裂与1989年巴塘6.7级震群发震构造研究. 地震地质, 27(1): 31～43.

Bai Yongjian, Wang Yunsheng, Ge Hua, Ni Huayong. 2019&. Formation evolution and genetic mechanism of Baisheng landslide in the deep-incised valley of Jinsha River. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 49(6): 1680～1688.

Bao Yiding, Zhai Shijie, Chen Jianping, Xu Peihua, Sun Xiaohui, Zhan Jiewei, Zhang Wen, Zhou Xin. 2020. The evolution of the Samaoding paleo-landslide river blocking event at the upstream reaches of the Jinsha River, Tibetan Plateau. Geomorphology, 351(1): 1～18.

Chen Jian, Cui Zhijiu, Chen Ruichen, Zheng Xinxin. 2020&.The origin and evolution of the Temi paleo-landslide dammed lake in the upper Jinsha River. Earth Science Frontiers, 28(2): 85～93.

Chen Jian, Cui Zhijiu. 2015&. Discovery of outburst deposits induced by the Xuelongnang paleolandslide-dammed lake in the upper Jinsha River, China, and its environmental and hazard significance. Acta Sedimentologica Sinica, 33(2): 275～284.

Chen Jian, Zhou Wendy, Cui Zhijiu, Li Weichao, Wu Saier, Ma Junxue. 2018. Formation process of a large paleolandslide-dammed lake at Xuelongnang in the upper Jinsha River, SE Tibetan Plateau: Constraints from OSL and14C dating. Landslides,15(12):2399～2412.

Chen Song, Chen Jian, Liu Chao. 2016a&. Analysis of grain size fractal feature of outburst deposits induced by the Xuelongnang paleolandslide-dammed lake in the upper Jinsha River. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control, 27(2): 78～85.

Chen Song, Chen Jian, Liu Hong, Ma Junxue. 2016b&. Grain size features and sedimentary environment of the sediments caused by outburst of barrier lake: A case study of the ancient barrier lake (Xuelongnang lake). Journal of Glaciology and Geocryology, 38(2): 509～516.

Li Yongchao, Chen Jianping, Zhou Fujun, Song Shengyuan, Zhang Yiwei, Gu Feifan, Cao Chen. 2020. Identification of ancient river-blocking events and analysis of the mechanisms for the formation of landslide dams in the Suwalong section of the upper Jinsha River, SE Tibetan Plateau. Geomorphology, 368(1): 1～12.

Long Wei, Chen Jian, Wang Pengfei, Xu Chong, Liu Hui, Sun Jinzhong. 2015&. Formation mechanism and back analysis of Paleoseismic parameters of the Temi large-scale ancient landslide in the upper Jinsha River. Journal of Seismological Research, 38(4): 568～575.

Wang Jiazhu. 2017&. Study on Motion and River-blocking of Temi Large-scale Landslide in the Upper Jinsha River. Tutor: Ren Guangming. Chengdu: Master thesis of Chengdu University of Technology, 1～96.

Wang Jiazhu, Ren Guangming, Ge Hua. 2019&. Development characteristics and river-blocking mechanism of a mega-landslide in the upper reach of Jinsha River. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 36(2):46～51.

Wang Pengfei, Chen Jian, Dai Fuchu, Long Wei, Xu Chong, Sun Jimin, Cui Zhijiu. 2014. Chronology of relict lake deposits around the Suwalong paleolandslide in the upper Jinsha River, SE Tibetan Plateau: Implications to Holocene tectonic perturbations. Geomorphology, 217:193～203.

Wu Xianguo, Cai Changxing. 1992&.The neotectonic activity along the central segment of Jinshajiang fault zone and the epicentral determination of Batang M6.5 eartjquake. Journal of Seismological Research, 1992(4): 59～68.

Zhou Rongjun, Chen Guoxing, Li Yong, Zhou Zhaohui, Gong Yu, He Yulin,Li Xiaogang. 2005&. Research on active faults in Litang—Batang region, western Sichuan Province, and the seismogenic structures of the 1989 Batang M6.7 earthquake swarm. Seismology and Geology, 27(1): 31～43.