關鍵詞：河道延伸樣式；控河因素；衍生工程地質問題；治理建議；黃河

０ 引言

黃河是中華母親河，我國第二長河，我國重要的生態(tài)屏障。對黃河的形成與演化研究一直備受學界關注。長久以來，主流觀點認為地貌演化對黃河的形成有決定性作用［１］，研究者多聚焦于地貌學尤其是以夷平面為主要研究對象的河流形成與演化，關注的重點是限定深切河谷形成的時間、過程等［２－８］。然而，更值得重視的是，黃河形成與演化的另一個極為重要的研究對象即河道的形態(tài)、產出位置及其與河道兩岸地質體間的依存關系。黃河河道總體延伸樣式為何多呈長線型延伸、短折線拐彎、鋸齒狀擺動？河道眾多拐彎為何并非呈現(xiàn)圓滑的弧形而是近直角或鈍角狀？在青藏高原、鄂爾多斯地塊周緣和華北平原三大構造－地貌單元，河道為何分別呈現(xiàn)出反Ｚ形、“幾”字形、寬Ｖ形的幾何學組合樣式？這些獨特性與區(qū)域性構造帶、斷裂帶是否有耦合關系？

歸納前人有關黃河的形成與演化研究成果，主要有地貌說［２－５，９－１１］、季風說［６，１２－１３］兩種，都強調外動力地質作用為主控因素（本文稱其為“外因說”）。長安大學黃河地質構造與演化過程研究團隊新近研究表明，區(qū)域構造、斷裂構造等內動力地質作用是黃河河道形成與演化的主控因素（本文稱其為“內因說”），認為黃河流經的青藏高原、鄂爾多斯地塊周緣和華北平原，是區(qū)域大地構造演化所形成的三大獨特構造－地貌單元，分別造就了反Ｚ形、“幾”字形、寬Ｖ形３種風格迥異的黃河河道幾何學組合樣式。本研究系統(tǒng)分析全域河道（包括廢棄河道）的分布特征，總結區(qū)域構造、斷裂構造對河道的控制作用，凝練以斷裂構造為主控因素的“內因控河”機制，以期豐富黃河的形成與演化研究，為流域的開發(fā)利用、生態(tài)安全等研究提供新的思路和科學支撐。

１ 黃河河道形態(tài)、幾何學樣式

１.１ 黃河河道近直角或鈍角狀拐彎

黃河在漫長的演化進程中，受復雜地質構造帶間的相互作用，形成了復雜的河段樣式，大大小小的河道拐彎不計其數(shù)?，F(xiàn)以起點與終點之間的河段總體近直線型、長度＞２５０ｋｍ為標準，根據黃河干流上的八大拐點，將黃河分為九大河段（見圖１）。各拐點上、下游近直線河段的夾角總體呈近直角或鈍角狀（見表１）。

１.２ 黃河河道的３種延伸樣式

黃河河道的延伸總體呈幾何學樣式，而非隨意彎曲而曲流，顯著有別于構造穩(wěn)定區(qū)在缺少線性構造影響尤其是沒有斷裂構造影響與改造時表現(xiàn)出的曲流形態(tài)。

黃河河道的延伸樣式可分為長線型延伸、短折線拐彎和鋸齒狀擺動３種（見表１）。長線型延伸是３種樣式中占比最大的河道樣式，主要位于造山帶山前大斷裂帶、區(qū)域大地構造單元結合部；短折線拐彎河道方向大多為ＮＥ向，是后期ＮＥ向大斷裂切割早期ＮＮＷ向斷裂帶而產生的近直角狀拐彎；鋸齒狀擺動河道大多是早期形成的長線型延伸河道后期經多組ＮＥ或ＮＷ向斷裂改造所致（見圖２、表２）。

１.３ 黃河河道的３種幾何學組合樣式

黃河源頭—蘭州段產于青藏高原北緣，河道經過第一至第三大拐點，終于第四大拐點。在青藏高原地區(qū)持續(xù)向ＮＥ方向推擠、推覆隆升地質過程，以及阿拉善和鄂爾多斯兩地塊的正向聯(lián)合阻擋下，構造上表現(xiàn)為ＮＷＷ復合與疊加造山帶，地貌上表現(xiàn)為隆起與凹陷相間，河流主流向與主構造帶展布方向平行。當受到四川地塊、秦嶺、鄂爾多斯地塊聯(lián)合構成的斜向（ＮＮＥ向）基底阻擋后，加劇了ＮＥ向張性走滑斷裂活動，導致河流由原ＳＥＥ向大角度向ＮＥ方向拐彎。ＮＷＷ－ＳＥＥ向區(qū)域性大斷裂的左行走滑，驅使ＮＥ向張性走滑斷裂之ＮＷ盤大幅度沉降，形成東低西高的斜掀式地塹，河流向ＮＥ方向前行，遇到下一個ＮＷＷＳＥＥ向山脈或斷裂帶阻擋后，被迫向ＮＷ－ＮＷＷ方向回流，形成了黃河獨有的斜Ｕ形大回流。ＮＥ向張性走滑斷裂帶是引導河道由ＳＥＥ向大角度向ＮＥ方向拐彎的主控因素。受ＮＥ方向剪切與走滑斷裂的改造，河道發(fā)生了ＮＥ向拐彎，構成了反Ｚ形河道組合樣式。

蘭州—三門峽段黃河繞鄂爾多斯地塊周緣分布，始于第四大拐點，經過第五大拐點至第七大拐點。鄂爾多斯地塊之西、東兩側的近Ｓ－Ｎ向構造帶和北、南緣的近Ｅ－Ｗ向斷裂帶構成了近垂直交切格架，陰山、秦嶺兩大構造帶對鄂爾多斯地塊的南北夾持與阻擋，造就了圍限鄂爾多斯地塊的銀川地塹、河套地塹、晉陜峽谷、渭河地塹等深大斷陷帶。黃河被約束流淌在這些深大地塹或斷陷帶中，構成了具有典型幾何形態(tài)的“幾”字形河道組合樣式。

三門峽—東營段黃河流經峽谷和華北平原兩大地貌單元。前者位于南、北兩大ＮＥＥ向造山帶控制的山前凹陷帶，后者是被四大構造帶圍限的凹陷平原。現(xiàn)今的黃河主河道位于泰安－濟南構造帶的山前大斷裂及南陽－蘭考－平陰－墾利隱伏斷裂帶（也稱黃河斷裂帶）中，以第八大拐點為轉折點，形成了寬Ｖ形河道組合樣式。

１.４ 黃河流域控河構造動力學機制

黃河發(fā)源于松潘－甘孜構造帶，并流經東昆侖、秦嶺－大別、苦海－賽什塘、祁連、阿拉善、賀蘭山、陰山、呂梁、中條山、泰安－濟南、安陽－秦皇島等巨型構造帶。這些構造帶歷經多階段、多期次和復雜的構造演化，對黃河河道形成了重要的控制作用。

青藏高原ＮＥ向推擠、推覆隆升過程中，阿拉善和鄂爾多斯兩地塊正向聯(lián)合阻擋，形成了ＮＷＷ向復合與疊加造山帶，地貌上表現(xiàn)為隆起與凹陷相間，河流主流向總體與主構造帶展布方向平行。受到華南地塊、秦嶺構造帶、鄂爾多斯地塊聯(lián)合構成的斜向（ＮＮＥ向）基底阻擋后，產生了ＮＥ向張性走滑斷裂，導致河流短折線ＮＥ向拐彎，這些共同作用形成了反Ｚ形河道形態(tài)。

青藏高原的持續(xù)擠入作用，分離、調整了賀蘭山地塊與鄂爾多斯地塊，形成了近Ｓ－Ｎ向構造帶和銀川凹陷帶。這些構造帶與鄂爾多斯地塊間的碰撞等作用加速了鄂爾多斯地塊整體的抬升與逆時針旋轉，并加速了地塊與周緣構造帶間斷裂活動。更新世以來太平洋板塊對華北板塊的斜向擠入，促進了鄂爾多斯地塊與東鄰構造帶的碰撞、擠壓、旋扭等構造作用，加速了地塊的抬升，復合呂梁山西緣等近Ｓ－Ｎ向大斷裂的新活動，新生了次級斷裂、小斷層、裂縫帶、密集節(jié)理帶等，綜合約束形成了“幾”字形河道形態(tài)（見圖３，據文獻［１４］，有改動）。

華北平原ＮＮＷ－ＳＳＥ向的主應力場是青藏高原ＮＥ向擠壓的遠程效應［１４］，各構造帶鄰近平原一側均表現(xiàn)為向盆內陡傾的正斷層。四大構造帶圍限而成的華北平原，平面上呈不規(guī)則六邊形，兩個長邊分別平行于太行山構造帶和泰安－濟南構造帶，控制約束了黃河第八大拐點以下的河道，形成寬Ｖ形河道形態(tài)。

１.５ 黃河河道的主控因素分析

巨型構造帶主控全流域河道幾何學組合樣式。如青藏高原北緣的松潘－甘孜構造帶、東昆侖、秦嶺－大別、祁連等巨型構造帶主體為ＮＷＷ－ＳＥＥ向，因此黃河河道總體為ＮＷＷ－ＳＥＥ向分布于這些巨型構造帶的山前斷裂帶或兩個構造帶夾持的山間凹陷帶中，青藏高原地區(qū)的兩個近于平行的河段為ＮＷＷ－ＳＥＥ向，構成了反Ｚ形河道的兩個平行邊。又如，鄂爾多斯地塊與周緣構造帶的相互作用，造就了“幾”字形河道組合樣式。

大型構造帶主控全流域河道的長線型延伸。如陰山、秦嶺－大別、中條山等構造帶總體近Ｅ－Ｗ向展布，黃河在這些構造帶中長度占比７０％的河道平行于這些巨型－大型構造帶展布；又如華北平原西北緣的安陽－秦皇島構造帶、東南緣的泰安－濟南構造帶總體為ＮＥ向，華北平原的隱伏大斷裂主體為ＮＥ向，這些ＮＥ向構造帶、斷裂帶決定了蘭考—東營河段為ＮＥ向長線型河道。

中小型構造帶－斷裂帶主控河道的短折線拐彎和鋸齒狀擺動。最具代表性的實例，一是青藏高原北緣的ＮＥ－ＮＥＥ向斷裂具有劈山開谷導河的重要作用，造就了蘭州羅泉灣、景泰五佛鄉(xiāng)兩地的河道突然ＮＥ向近直角短折線拐彎，橫穿或斜穿地貌上遠高于原河道的山系；二是全流域河道凡呈現(xiàn)“鋸齒狀擺動河道”樣式的河段均是兩向斷裂組交切控制的結果，如烏拉特前旗南東的公廟子至包頭市南東的達拉特旗北一帶，河道以ＮＷ向與ＮＥＥ向兩向交替擺動延伸，ＮＥＥ向河道普遍略長于ＮＷ向河道，前者平行于烏拉特前旗－固陽右行走滑大斷裂，而后者平行于陰山構造帶中的ＮＷ向斷裂組，這兩向斷裂導致河道在此區(qū)域至少形成了８次鋸齒狀擺動。

２ 黃河３個組合樣式河段的衍生地質問題與開發(fā)治理建議

２.１ 反Ｚ形河段的水資源開發(fā)

黃河反Ｚ形河段是我國重要的水資源富集區(qū)，已建成及正在建設的水電站包括龍羊峽水電站、拉西瓦水電站、李家峽水電站、劉家峽水電站、青銅峽水電站、公伯峽水電站和瑪爾擋水電站等。該區(qū)域地形地貌復雜，地質條件多變，新構造活躍，水電站建設可能會誘發(fā)一系列地質災害問題。水庫蓄水一方面改變了高山峽谷段地下水位和地表水系的分布，導致地下水位上升、地表水系變化，另一方面加劇了庫岸邊坡巖土體的水巖相互作用，從而可能誘發(fā)山體崩塌滑坡等地質災害。同時，水電站和水庫的建設對河道進行了人工改造，破壞了原有的區(qū)域構造應力場、河道形態(tài)和生態(tài)環(huán)境，加劇了河流侵蝕和河岸崩塌等地質災害的發(fā)生。此外，水庫蓄水增加了庫區(qū)范圍地殼荷載，改變了周圍巖土體的應力狀態(tài)，加之反Ｚ形河段新構造運動強烈，極易誘發(fā)地震災害。

針對這些由水資源開發(fā)誘發(fā)的地質災害問題，相關部門應加強地質災害風險評估與監(jiān)測預警工作，并且在水庫建設過程中，應充分考慮生態(tài)保護需求，采用生態(tài)友好型建設理念和技術手段，通過植被恢復、水土保持等措施，減少工程建設對生態(tài)環(huán)境的影響，確保水資源開發(fā)的可持續(xù)發(fā)展。

２.２ “幾”字形河段的水土流失治理

黃河“幾”字形河段因其密集的節(jié)理組加劇了巖石的碎裂化，各構造帶的相互作用抬升河岸地貌，加速了河谷下切，并且在干旱、強風等多因素作用下加速了風化、剝蝕與搬運作用，形成了水土流失的重災區(qū)，其中黃土高原地區(qū)的水土流失面積占整個黃河流域的８９.２％，凸顯了水土保持工作的重要性。

黃河“幾”字形河段嚴重的水土流失衍生了系列地質災害問題。黃河年均輸沙量巨大，河水含沙量高達３１ｋｇ／ｍ３，中游潼關站年均輸往下游的泥沙量約為１１億ｔ。如此巨大的沙量加劇了河床的淤積，阻塞河道，抬高河床，加劇了洪澇災害風險。黃河流經晉陜大峽谷段，因河流不斷深切割，河道狹窄，加之兩側活動斷裂所誘發(fā)的地震，極易出現(xiàn)黃土松散層滑坡堵塞河道事件，形成堰塞湖潰決鏈式災害。

據此，應加強水土保持工程建設，尤其在控河斷裂帶及側鄰區(qū)大力推廣植被恢復措施，實施科學合理的土地利用規(guī)劃，以降低地質災害風險。

２.３ 寬Ｖ形河段的河道改道與治理

在黃河寬Ｖ形河段，受流域內氣候、地形地貌、區(qū)域性斷裂帶等多種因素的影響，歷史上黃河多次改道，也衍生出了一系列地質災害問題，主要包括：１）地面沉降與地裂縫。黃河改道后，原有的河道被廢棄，地下水位下降，導致地面沉降及地裂縫出現(xiàn)。２）滑坡和泥石流。黃河改道過程中，河岸兩側的山體受到沖刷和侵蝕，容易形成滑坡和泥石流。３）河道淤積。黃河改道后，新的河道往往比原河道更加平緩，水流速度減緩，導致泥沙大量沉積。４）洪水災害。黃河改道后，新的河道可能沒有足夠的防洪能力，加之流域內的降雨分布不均，容易形成洪水災害。

建議加強隱伏大斷裂以及斷裂交匯點的地質災害監(jiān)測和預警設施布設，繼續(xù)實施河道治理和防洪工程建設、水土保持工作以及推廣生態(tài)修復技術等措施。此外，歷史上的黃河改道多是沿著區(qū)域性斷裂面及斷裂交匯地帶產生，因此應加強未來黃河再次發(fā)生改道的預測性探索研究。

３ 結論

黃河河道總體呈現(xiàn)長線型延伸、短折線拐彎、鋸齒狀擺動３種延伸樣式，河道的形態(tài)、產出位置等受河岸地質構造帶的控制。

區(qū)域大地構造演化、斷裂構造作用等內動力地質作用是黃河河道形成與演化的主控因素，青藏高原、鄂爾多斯地塊周緣和華北平原，是區(qū)域大地構造演化所形成的３個獨特構造－地貌單元，流域構造分別造就了反Ｚ形、“幾”字形和寬Ｖ形３種幾何學形態(tài)迥異的河道組合樣式。

３種組合樣式河段在其形成與演化中，衍生出各自特有的地質、工程、開發(fā)與保護等方面的問題，應進一步開展相關研究，為今后黃河流域開發(fā)、保護和高質量發(fā)展等研究提供科學支撐。