張 焜，孫延貴，巨生成，馬世斌

西藏多慶錯—嘎拉錯盆地第四紀湖相沉積與地質(zhì)環(huán)境變化

張 焜1，2，孫延貴1，2，巨生成1，2，馬世斌1，2

(1.青海省地質(zhì)調(diào)查院，西寧 810012;2.青海省青藏高原北祁連地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源重點實驗室，西寧 810012)

利用ETM，ASTER衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和DEM資料對西藏嘎拉錯地區(qū)第四紀湖相沉積和地質(zhì)環(huán)境進行了研究。結(jié)果表明:共和運動的差異隆升使藏南多慶錯—嘎拉錯區(qū)中更新世湖相地層發(fā)生了強烈變形，而角度不整合面的存在則顯示共和運動的存在;嘎拉錯的急劇干涸可能是在全球性氣候轉(zhuǎn)暖的背景下，瑪不錯一線近東西向斷隆成為盆地新的分水嶺之后，入湖河流的斷流所致;嘎拉錯干枯導致該區(qū)大面積土地荒漠化，加劇了區(qū)域自然環(huán)境的惡化。

多慶錯;嘎拉錯;第四紀;湖相沉積;地質(zhì)環(huán)境

0 引言

新生代青藏高原隆升是地球演化的重要地質(zhì)事件，它可能影響著區(qū)域乃至全球的氣候與環(huán)境變遷［1－8］。自上新世晚期和第四紀早期以來，發(fā)生了青藏運動 A，B，C幕以及昆侖 －黃河運動、共和運動［2－6］，造成了青藏高原的強烈上升，其中始于150 ka、延續(xù)至今的共和運動［9］為青藏高原形成過程中的一次重要構(gòu)造運動，其影響面遍及青藏高原的南北以及周邊地區(qū):在黃河上游的貴德盆地、共和盆地、青海湖盆地、黃河源區(qū)，以及昆侖山埡口、東昆侖山東段、西藏門巴、西藏錯鄂湖、酒泉盆地等地區(qū)均留下了典型的構(gòu)造運動痕跡［2－19］，珠穆朗瑪冰期(絨布德寺冰期)亦為共和運動的體現(xiàn)［20］。筆者應用ETM7(R)4(G)1(B)假彩色合成圖像結(jié)合野外調(diào)查驗證，發(fā)現(xiàn)西藏嘎拉錯湖水面寬度在2000年時約數(shù)百米，但到2007年已基本干枯;嘎拉錯盆地的北東側(cè)分水嶺處出露2套呈角度不整合接觸的湖相沉積，不整合面之下的地層已被掀斜，推測也為共和運動所致。

本文在野外地質(zhì)調(diào)查工作的基礎(chǔ)上，利用ETM，ASTER等遙感數(shù)據(jù)和DEM資料，從構(gòu)造抬升、湖相沉積物空間分布特征和地貌特征等方面對嘎拉錯地區(qū)晚第四紀以來的地殼抬升特征進行了分析，探討了青藏高原南部嘎拉錯盆地對共和運動的響應，以及其演化趨勢和地質(zhì)環(huán)境效應，并進一步討論了嘎拉錯干涸的地學成因。

1 地貌特征

研究區(qū)位于青藏高原西南部喜馬拉雅山系北坡，其東、南側(cè)為喜馬拉雅山，其北側(cè)為拉木嘎哇、先請貢巴及比加卻木等山脈(圖1)。該區(qū)由低山、丘陵和寬谷盆地共同組成，是高原內(nèi)部自第四紀以來發(fā)育的內(nèi)流湖盆長期作用的結(jié)果，并與青藏高原獨特的構(gòu)造活動以及與之伴生的以各自獨立湖盆為侵蝕基點的地表剝蝕夷平作用密切相關(guān)［21］。盆地向東、南方向過渡為冰川和河流切割相疊加且地形起伏很大的高山峽谷地貌，其中，主要山峰的海拔高程集中在5 800～6 000 m左右;西側(cè)為典型的古冰川侵蝕山地，地勢起伏明顯小于東側(cè)山地，其山峰海拔高程多在5 300～5 400 m左右;盆地內(nèi)部呈起伏相對較小的寬闊谷地，區(qū)內(nèi)現(xiàn)代湖泊較為發(fā)育，自南向北有多慶錯、嘎拉錯和瑪不錯等湖泊，湖面海拔高度為4 418～4 466 m，湖水主要靠地表徑流補給，均為封閉的高原湖泊。盆地與東西兩側(cè)高山的地勢高差最大可達2 000 m左右。盆地寬度變化較大，最寬處達10 km左右，最窄處僅約1 km。線性的谷地形態(tài)和強烈的地勢反差表明，這是一個典型的斷陷盆地。

圖1 多慶錯—嘎拉錯盆地三維影像圖Fig.1 3D image of Duoqingcuo—Galacuo basin

2 第四紀地質(zhì)特征

多慶錯—嘎拉錯盆地位于青藏高原南部當雄—羊八井—多慶錯活動構(gòu)造帶上，是亞東—羊八井—谷露—那曲裂谷系的重要組成部分，在第四紀具有強烈的活動性［22］，并控制現(xiàn)今的河湖分布，主要活動時期應為中、晚更新世至全新世［23－29］。研究區(qū)的東側(cè)為喜馬拉雅山，地表出露前寒武系變質(zhì)巖及花崗巖，山前地帶有大量上更新統(tǒng)冰磧及冰水砂礫石堆積，呈條帶狀分布;盆地西側(cè)為冰蝕丘陵區(qū)，地表出露中、新生界砂板巖、灰?guī)r;盆地內(nèi)部則發(fā)育中更新統(tǒng)湖相沉積、上更新統(tǒng)湖相沉積和全新統(tǒng)湖相沉積、沖洪積等(圖2)。

圖2 多慶錯—嘎拉錯盆地遙感解譯圖Fig.2 Duoqingcuo—Galacuo remote sensing interpretation map

1)中更新統(tǒng)湖相沉積(Qpl2)。主要出露于嘎拉錯盆地的北東側(cè)分水嶺一帶，在ETM7(R)4(G)1(B)假彩色合成圖像上呈淺黃、暗紅等色調(diào)，分布區(qū)地形平坦，溝谷不發(fā)育，圖像上顯示為表面光滑細膩、整體具條塊狀或帶狀紋形。沉積物為一套湖積成因的青灰－黃褐色礫石、含礫砂、亞粘土組合。礫石分選性及磨圓度較好，砂礫石層結(jié)構(gòu)較松散，礫石間泥質(zhì)含量較少，膠結(jié)程度較弱。礫石排列具一定的分選性，板狀斜層理、平行層理發(fā)育。該套沉積物具典型的湖相沉積韻律，上部為黃褐色亞粘土層，已半固結(jié)成巖，下部為青灰色礫石層、含礫砂層(圖3)。與相鄰的尼木、邦多—措麥地區(qū)的沉積對比，其時代應為中更新世末期［22，30］。研究區(qū)內(nèi)該套沉積物均被上更新統(tǒng)湖相沉積(Qpl3)所覆蓋。

圖3 嘎拉錯地區(qū)中、上更新統(tǒng)湖積層之間的角度不整合Fig.3 Angular unconformity in lacustrine deposit in the middle＆late of pleistocene epoch

2)上更新統(tǒng)冰水堆積(Qp3fgl)。以向盆地方向推進的山前冰水堆積扇形式出現(xiàn)。在ETM7(R)4(G)1(B)假彩色合成圖像上呈黃褐色扇狀體，影紋較粗糙，呈深淺不同的斑點、紋線狀的冰磧臺地影像，表現(xiàn)為山前傾斜平原、山間寬谷蛇丘狀地貌，冰水扇巨大醒目，除扇狀、平行樹枝狀水系外，尚可見點狀水系，堆積區(qū)內(nèi)發(fā)育有多個冰湖。沉積物為一套灰色砂礫石、含礫砂土及漂礫混合物。

3)上更新統(tǒng)湖相沉積(Qpl3)。在ETM7(R)4(G)1(B)假彩色合成圖像上呈均勻的灰白色、灰褐色、黃褐色色調(diào)和塊狀、斑塊狀紋形，影紋結(jié)構(gòu)光滑，表現(xiàn)為渾圓狀或丘狀臺地和微起伏的山前或盆地平原地貌，地形較平坦，水系不發(fā)育。該沉積主要分布于嘎拉錯盆地的北東側(cè)分水嶺一帶和多慶錯盆地的東緣，出露于中更新世地層的內(nèi)側(cè)，向盆地中心進積，形成高位階地，其時代大致屬晚更新世［30－31］，與全新統(tǒng)湖積相伴，呈環(huán)帶狀分布，與中更新統(tǒng)湖相沉積(Qpl2)呈角度不整合接觸，不整合面近水平展布(圖3)。上更新統(tǒng)湖相沉積(Qpl3)為一套水平層理發(fā)育的黃褐色礫石、含礫砂層組合。礫石具一定分選性，磨圓度多為次棱角狀，礫性以碎屑巖為主，礫石間泥質(zhì)含量較多，膠結(jié)程度弱。

4)全新統(tǒng)湖相沉積(Qhl)。主要分布于區(qū)內(nèi)嘎拉錯與多慶錯湖盆周邊狹窄的范圍內(nèi)，構(gòu)成多級湖岸階地以及大面積的沼澤濕地。在ETM7(R)4(G)1(B)假彩色合成圖像上表現(xiàn)為亮白色、淺藍色、藍綠色色調(diào)相間，影紋結(jié)構(gòu)光滑，環(huán)湖可見數(shù)道由湖相砂礫石組成的湖岸堤，沿湖岸呈近平行或同心圓狀展布，圖像上呈明顯的平行弧狀紋形，反映了古湖岸線的變遷。

5)全新統(tǒng)沖洪積(Qhpal)。沿山麓地帶或河流溝谷呈帶狀、扇狀分布，在圖像上呈淡黃色、灰褐色、灰白色等色調(diào)。全新統(tǒng)沖洪積區(qū)地勢平坦，圖像上顯示影紋結(jié)構(gòu)光滑，沖洪積扇扇形輪廓明顯，扇狀、樹枝狀水系發(fā)育。沉積物由灰色含砂礫石層、含礫砂土層組成，具明顯的分帶性。

3 盆地沉積及地貌演化分析

第四紀以來，研究區(qū)在青藏高原強烈隆升機制的影響下，古地理環(huán)境及其演化過程是極其漫長而復雜的。本文主要依據(jù)區(qū)內(nèi)沉積物類型、湖相沉積物空間分布和地貌等綜合特征對多慶錯—嘎拉錯盆地進行初步的演化分析。

1)中更新世晚期。區(qū)內(nèi)湖泊出露于現(xiàn)今的瑪不錯一帶，湖盆內(nèi)沉積了大面積的亞粘土和亞砂土，與上覆的上更新統(tǒng)河湖相沉積呈角度不整合，指示研究區(qū)內(nèi)該期湖相沉積的結(jié)束，表明中更新世晚期，區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運動漸趨強烈，高原隆升速率加快。

2)晚更新世。區(qū)內(nèi)嘎拉錯盆地東側(cè)的分水嶺和多慶錯盆地東緣高位湖相地層的出現(xiàn)，表明多慶錯和嘎拉錯曾經(jīng)相互連通，存在“多慶錯—嘎拉錯古大湖”，對應于晚更新世(116～37 ka)間冰期，在青藏高原平坦高原面的相對低洼部位形成了巨型古大湖［31－32］。共和運動的差異隆升，致使湖面不斷向北東方向移動，湖水沿盆地北側(cè)年楚河由南向北傾泄;隨著拉木嘎哇山和瑪不錯一線的強烈隆起，導致了嘎拉錯與多慶錯的隔絕，于23～10 ka期間，形成外流湖［33］。研究區(qū)內(nèi)，共和運動最明顯的地質(zhì)特征是中更新世晚期湖相沉積之上又接受了一套湖相沉積，該湖相含礫砂層與細－粗粒級礫石層互層產(chǎn)出，沉積物呈黃灰色，與下伏層位的灰色主體色調(diào)形成明顯的對比，反映這一時段的湖泊水文環(huán)境發(fā)生了顯著變化。

3)全新世。前人稱之為“多慶錯湖期”［33］。該時代的湖面面積仍遠大于現(xiàn)今湖面，而且在多慶錯和嘎拉錯周邊形成了大面積的沼澤濕地，并于嘎拉錯南東側(cè)留下了多級湖岸階地。

總的看來，自晚更新世以來，嘎拉錯湖泊的發(fā)育歷程經(jīng)歷了“多慶錯—嘎拉錯古大湖期”、“外流湖期”以及“多慶錯湖期”3個階段。這說明，第四紀期間，該區(qū)經(jīng)歷了高原的強烈上升和冰期與間冰期氣候的交替作用［34］。而多慶錯湖泊的萎縮現(xiàn)象和嘎拉錯的急劇干涸則可能與高原隆升有直接關(guān)系，不宜只用季風變化來解釋。

4 共和運動及其響應

大約從150 ka開始，青藏高原經(jīng)歷了一次劇烈而不均勻的構(gòu)造上升運動——共和運動［2－4］，這次運動對青藏高原的隆升高度、地表形態(tài)以及環(huán)境變化等均起到了決定性作用:高原東部共和盆地中共和組湖相地層產(chǎn)生了明顯褶皺斷裂，湖水被黃河溯源疏干;龍羊峽地區(qū)在上升的同時被黃河下切，深度已達800 m，形成雄偉的峽谷;青海湖水系也由于日月山的上升轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)陸湖。

1)由于喜馬拉雅山脈的強烈抬升，致使區(qū)內(nèi)南側(cè)山地的抬升幅度大于北側(cè)的抬升幅度。研究區(qū)內(nèi)晚第四紀以來的新構(gòu)造運動整體表現(xiàn)為自南向北的掀斜，使得區(qū)內(nèi)湖相沉積及分水嶺向北遷移。而整個藏南地區(qū)在南北方向上則表現(xiàn)為喜馬拉雅強烈掀升(雅魯藏布江深斷裂帶以南)，其地勢特征首先表現(xiàn)為南高北低，由海拔6 000 m以上的喜馬拉雅山主脊斜降到4 000 m左右的雅魯藏布江河谷帶［1］。

2)晚更新世以來，共和運動的差異性活動明顯加劇，位于嘎拉錯湖泊南西側(cè)的拉木嘎哇山和東北側(cè)的瑪不錯一線形成了近東西向展布的斷隆山地。該斷隆山地的進一步發(fā)展，不僅阻斷了嘎拉錯入湖的河流，致使其東北部的入湖河流向北流入年楚河，而且成為嘎拉錯盆地新的分水嶺，并使分水嶺向北遷移。

3)共和運動不僅致使區(qū)內(nèi)中更新世晚期的湖相地層發(fā)生強烈變形，地層傾向北東，傾角可達20°～40°，而且該套地層之上被晚更新世湖相地層不整合覆蓋，不整合面之上的湖相地層產(chǎn)狀仍以近水平為主。這種現(xiàn)象說明，差異隆升應是區(qū)內(nèi)共和運動的主要表現(xiàn)形式，在斷隆地區(qū)，特別是在斷隆的邊部易出現(xiàn)中更新統(tǒng)的強烈變形，而在隆升幅度相對較小的斷拗區(qū)則以整體被抬升的變形為主。前期的地層不但被掀斜，靠近構(gòu)造帶部位甚至有褶皺存在，而構(gòu)造運動后形成的地層則基本與構(gòu)造運動的遺跡——角度不整合面平行。角度不整合面的存在顯示了這期構(gòu)造運動的存在。

從上述分析可以發(fā)現(xiàn)，共和運動以來，研究區(qū)內(nèi)的水系特征發(fā)生了重大調(diào)整，湖泊強烈退縮。其表現(xiàn)形式與青藏高原東北部及其周邊地區(qū)共和運動的發(fā)展階段有較明顯的一致性，至少在中、晚更新世有良好的統(tǒng)一性。中更新世湖相地層的變形過程以及湖盆環(huán)境演變均證實了青藏高原已于中更新世末開始了強烈的構(gòu)造隆升。

5 地質(zhì)環(huán)境對共和運動的響應

共和運動使青藏高原再上升數(shù)百米，并引起劇烈的環(huán)境變化［1－8］，在地質(zhì)、地貌和氣候3個因素的耦合作用下，高原進入了地質(zhì)災害高發(fā)期［35］。對此，研究區(qū)除出現(xiàn)明顯的沉積響應，如構(gòu)造階地的形成、沉積特征的突變等外，尚導致了土地荒漠化以及一系列地質(zhì)災害的發(fā)生。

據(jù)史料記載，1876年嘎拉錯湖其寬度為3.2 km，到1966年，湖面寬度不超過1 500 m，湖水面幾乎退縮一半以上;1975年該湖便成為時令湖，即使在雨季，湖水水面寬度也只數(shù)百米;根據(jù)日喀則地區(qū)水文站的監(jiān)測資料，2005年6月到7月，嘎拉錯水位開始大幅度下降，到該年底，嘎拉錯湖水位比正常年份下降了0.7 m左右，2006年4月至6月上旬，湖水水位繼續(xù)下降，導致了嘎拉錯湖泊基本干枯［36］。與此同時，多慶錯湖泊也出現(xiàn)了一定程度的萎縮現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在湖面縮小、水位下降、入湖河流斷流、沼澤濕地一定程度退化等方面(圖4)。其原因主要是該區(qū)第四紀地殼強烈上升中的差異運動，使原來的外流水系被解體，分別相對以各沉陷盆地為中心，水系進行了重新組合，與此同時，該區(qū)氣候變化也是個重要的因素。

圖4 嘎拉錯盆地遙感影像對比Fig.4 Remote sensing contrast image of Galacuo basin

對該區(qū)更新世沉積環(huán)境的分析表明:多慶錯—嘎拉錯盆地湖泊中的水體主要由盆地東側(cè)的窩尖嶺和周邊的拉木嘎哇、先請貢巴、比加卻木等地的冰川和積雪融水補給，故周邊水系呈明顯的向心狀。盆地內(nèi)的湖泊面積主要受周緣山系的冰雪儲量控制。共和運動以來，喜馬拉雅山成為西南季風難于逾越的障礙，青藏高原和中國西北地區(qū)氣候進一步變干。晚更新世時，中國西部冰川在冰期中也相對縮小，雪線因氣候變干而上升［3］。隨著拉木嘎哇和瑪不錯一線地殼的強烈隆起，部分入湖河流因缺乏補給而斷流。尤其是近數(shù)十年來，在全球性氣候轉(zhuǎn)暖的背景下，青藏高原氣候亦隨之轉(zhuǎn)暖，并影響著雪線上升和冰川退縮。研究區(qū)地處現(xiàn)代冰川重度退縮區(qū)，經(jīng)過30多a的演變，至2000年，喜馬拉雅山地區(qū)的冰川面積減少了15.07%，雪線呈上升趨勢，升高約50～250 m［37］。區(qū)內(nèi)的山谷冰川和積雪范圍急劇縮小，隨著可融化冰體的減少，冰川徑流和河川徑流均相應減少。由于區(qū)內(nèi)入湖的河流水量減少，致使湖泊收縮，進一步導致了嘎拉錯的急速干涸。

目前，區(qū)內(nèi)湖泊大量萎縮、干涸，形成了大面積的鹽漬地，加速了研究區(qū)土地荒漠化的發(fā)展。隨著青藏高原的隆升、差異性升降作用、高原季風的增強等因素的影響，將使研究區(qū)內(nèi)沙塵暴加劇、自然環(huán)境惡化，并將進一步導致沙塵暴、山洪及泥石流等地質(zhì)災害的發(fā)生。

6 結(jié)論

利用遙感技術(shù)并結(jié)合實地驗證，對多慶錯—嘎拉錯地區(qū)的第四紀湖相沉積進行了調(diào)查研究，結(jié)果表明:

1)晚更新世時，研究區(qū)曾存在“多慶錯—嘎拉錯古大湖”，共和運動以來的差異隆升，使得該區(qū)古大湖高度萎縮，進入了所謂的“外流湖期”以及隨后的“多慶錯湖期”。

2)共和運動在區(qū)內(nèi)的表現(xiàn)形式主要為分水嶺的不斷北移、中更新世湖積層產(chǎn)狀的普遍向北傾斜和角度不整合面的出現(xiàn)。

3)嘎拉錯的急劇干涸應與青藏高原隆升有著直接關(guān)系，尤其是在嘎拉錯東北部的瑪不錯一線形成的近東西向斷隆成為嘎拉錯盆地新的分水嶺之后，伴隨氣候條件的變化，造成嘎拉錯因入湖河流的斷流而干涸。

4)嘎拉錯干枯，致使該區(qū)大面積土地荒漠化，加劇了區(qū)域自然環(huán)境的惡化。

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Quaternary Lacustrine Deposition and Geological Environment Variations of Doqen Co－Gala Co Basin in Tibet

ZHANG Kun1，2，SUN Yan － gui1，2，JU Sheng － cheng1，2，MA Shi－ bin1，2
(1.Center of Remote Sensing，Institute of Geological Survey of Qinghai Province，Xining 810012，China;2.Qinghai－ Tibet Plateau During the North Qilian Geology and Mineral Resources Laboratory of Qinghai Province，Xining 810012，China)

To verify the lacustrine deposition and geological environment in Gala Co of Tibet in Quaternary Period，the authors carried out studies in this aspect by using remote sensing technologies such as DEM，ETM and ASTER interpretation images，The results show that severe deformation of lake deposition in southern Tibet during Middle Pleistocene epoch was caused by differential uplift of Gonghe movement，and angular unconformity proved the existence of this movement.It is held that the drastic drying of Gala Co was caused by its running dry after the adjacent Mabu Co had become a new dividing range in the basin as a consequence of global warming.The dryness of Gala Co has caused desertification in the region and worsened the regional natural environment.

Duoqingcuo lake;Galacuo lake;quaternary period;lacustrine deposition;geological environment

TP 79:P 531

A

1001－070X(2012)01－0059－06

10.6046/gtzyyg.2012.01.11

2011－05－12;

2011－12－08

中國地質(zhì)調(diào)查局青藏高原生態(tài)地質(zhì)環(huán)境遙感調(diào)查與監(jiān)測項目(編號:1212010911090)資助。

張 焜(1973－)，男，高級工程師，主要從事第四紀地質(zhì)及地質(zhì)礦產(chǎn)遙感技術(shù)應用。E－mail:zhangkun0623@sina.com。

(責任編輯:刁淑娟)