西昆仑提孜那甫河与喀拉喀什河山前河谷地貌的对比

1.概述

为了进行对比研究，项目组实测了3条剖面：新疆叶城县南提孜那甫河山前河谷阶地横剖面Ⅰ，北5 km处横剖面Ⅱ，东250 km的和田市南喀拉喀什河山前河谷阶地横剖面Ⅲ。通过ESR，¹⁴C对阶地形成时代进行年龄测试，结果表明：①西昆仑的提孜那甫河与喀拉喀什河两条相距250 km的河流山前地貌属于同一个单元；②剖面Ⅰ、剖面Ⅲ共同反映出4 级阶地形成年龄分别为 T₄约100 kaB.P.，T₃80 kaB.P.，T₂50 kaB.P.，T₁30 kaB.P.；③依据形成年代，剖面Ⅰ的T₃，T₂，T₁分别对应剖面Ⅱ的T₄，T₃，T₂，剖面Ⅱ的T₁形成于8.5 kaB.P.。该地区100 kaB.P.以来山前河谷地貌的形成，气候作用大于新构造作用；8.5 kaB.P.前后发生过一次新构造的抬升作用。

2.实测剖面位置

提孜那甫河的实测剖面位于叶城县南70 km（剖面Ⅰ），65 km（剖面Ⅱ），喀拉喀什河的实测剖面（剖面Ⅲ）位于和田市西南30 km处，两地间相距250 km（图9-2）。

图9-2 提孜那甫河与喀拉喀什河实测剖面位置

提孜那甫河与喀拉喀什河是西昆仑两条规模和流量较大的河流，它们从西昆仑山体内部流向北塔里木盆地，垂直穿过山体与盆地间的转换部位，其山前河谷地貌能够清楚地反映该地区气候变化和构造抬升。这是因为：①当河流流出山体进入盆地边缘时，流速减慢而卸载，沉积物反映了上游的气候变化；②西昆仑与塔里木盆地属于不同性质的两个构造单元；③更新世—全新世为青藏高原快速隆升期（肖序常等，1998），塔里木河作为共同的侵蚀基准面，山前河谷地貌的形成不受侵蚀基准面变化的影响，由气候和构造两种因素决定山前河谷地貌的形成。

3.河流阶地横剖面特征及其形成时代

（1）提孜那甫河剖面（剖面Ⅰ）（图9-3）具4级阶地

图9-3 提孜那甫河与喀拉喀什河实测剖面

T₄——拔河高度131 m，距T₃垂直高度41 m，堆积阶地，沉积物沙砾层最明显的特征是，在其中分布有水平层理的沙土层，一般厚10～15 cm，很少具有直径大于3 cm的砾石，与上下沉积物为整合接触。

T₃——拔河高度90 m，宽500 m，距T₂垂直高度42 m，堆积阶地，受地表风蚀和流水作用，局部被改造，具有坚硬钙质胶结物，砾石磨圆差。

T₂——拔河高度48 m，宽700 m，为规模较大的一级堆积阶地，靠近河边，具天然陡坎，使砾石层天然出露，砾石直径以5～15 cm为主，小于5 cm占20%，偶见30～40 cm的巨砾。砾石层中具水平方向的细沙层。

T₁——靠近河边，阶地斜坡斜向距离12 m，坡角35°，垂直即拔河高度7 m，阶地面宽25 m，阶地斜坡底端距河流50 m，植被发育，以沙土层为主，其中偶见直径2～3 cm的砾石。

（2）提孜那甫河剖面（剖面Ⅱ）（图9-3）具有4级阶地，沉积物特征与剖面Ⅰ相似

T₄——拔河高度115 m，距T₃垂直高度52 m，堆积阶地，表面风化固结。

T₃——拔河高度63 m，宽500 m，距T₂垂直高度37 m，堆积阶地，规模相对较大，表层以下砾石磨圆好，砾石直径以5～15 cm为主，具薄层水平方向的薄沙层或透镜状沙土层。

T₂——拔河高度26 m，宽40 m，距T₁垂直高度21 m，砾石磨圆好。

T₁——拔河高度5 m，宽35 m，沙土层，偶见小颗粒砾石，植被发育。

（3）喀拉喀什河剖面（剖面Ⅲ）具有4级阶地（图9-3）

T₄——拔河高度78 m，堆积阶地，在该剖面位置沿着河流向上局部出露阿图什组含砾砂岩。

T₃——拔河高度69 m，堆积阶地，宽200 m，距T₂垂直高度21 m，沙砾层中具有棱角状、次棱角状角砾。

T₂——拔河高度48 m，堆积阶地，宽900 m，距T₁垂直高度44 m，是本剖面规模较大的一级阶地，构成一平台，前沿大范围塌陷，砾石层清楚暴露出来，磨圆好，砾石以直径5～10 cm为主，偶见巨砾。表层具风成沙土，生长少量植被。

T₁——拔河高度4 m，堆积阶地，沙土层，基岩未出露，植被发育。

（4）取样方法

对3条剖面的一级阶地采集¹⁴C样品，位置在一级阶地地表以下0.5 m深度，避开植物根系，取沙土，密封保存。实验室采用常规测试方法，用10%的HCl浸泡，在70℃下保持一个小时，冷却过夜，最后洗涤至中性，60℃烘干。

对剖面Ⅰ、剖面Ⅱ的二、三级阶地和剖面Ⅲ的二、三、四级阶地采集ESR样品，采集位置选在每级阶地的前缘向阶地面约20 m的代表地段，从地表向下挖深超过0.5 m取细沙，然后密封保存。

（5）形成时代

3条剖面7个ESR样品由中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室ESR测年实验室测定（实验室编号4313-4319），3个¹⁴C样品由中国科学院地质环境研究所¹⁴C实验室测定（14 C年龄：32.400 ± 1.255 kaB.P.，8.390 ± 0.150 kaB.P.，29.110 ± 0.865 kaB.P.；实验室编号分别为：XLLQ1363，XLLQ1364，XLLQ1360），详细的测试数据见表9-1，表9-2。对于7个ESR样品范围偏大的情况，在征求测试实验室技术负责尹功明意见后，取可信度较大的中间值数据。由于这3条剖面中3个T₁阶地的¹⁴C 样品的测试结果比较精确，这样控制下线后，ESR 85 ± 25 kaB.P.按100 kaB.P.中间值偏上确定，ESR 78 ± 35 kaB.P.和ESR 80 ± 20 kaB.P.按80 kaB.P.中间值确定，ESR 40 ± 30 kaB.P.和ESR 49 ± 20 kaB.P.及ESR 43 ± 30 kaB.P.按50 kaB.P.中间值确定，ESR 30 ± 20 kaB.P.按30 kaB.P.中间值确定。这样，剖面Ⅰ，剖面Ⅲ的4级阶地T₄，T₃，T₂，T₁年代分别为10万年，8万年，5万年，3万年，剖面Ⅱ的4 级阶地年代分别为8 万年，5 万年，3 万年，0.85万年。2条河流3条横剖面的实测数据见表9-3。

表9-1 提孜那甫河与喀拉喀什河河流阶地¹⁴C年代测定

注：以上3个¹⁴C样品中国科学院黄土与第四纪地质国家重点实验室测定。

表9-2 提孜那甫河与喀拉喀什河河流阶地ESR年龄测定

注：以上7个ESR样品由中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室电子自旋共振测年实验室测定。

表9-3 提孜那甫河与喀拉喀什河河流阶地剖面数据

4.阶地的成因分析

对剖面Ⅰ和剖面Ⅱ的对比分析，并结合纵剖面（图9-4），剖面Ⅰ的 T₃，T₂，T₁按时代对应剖面Ⅱ的T₄，T₃，T₂，剖面Ⅱ的 T₁时代为¹⁴C 8.390 ± 0.150 kaB.P.，这里相距5 km的距离出现的一级新阶地不可能有气候的作用，只能是由构造抬升作用形成，构造裂点在这两条剖面之间，抬升的时间为 8.390 ± 0.150 kaB.P.，抬升幅度为5 m，抬升速率为0.60 mm/a。

图9-4 提孜那甫河实测纵剖面图

由西安地质矿产研究所负责实施，河南地质调查院王世炎（1∶25 万叶城县幅）等在上述剖面Ⅱ位置沿提孜那甫河顺流向下13 km 处的河东岸对阶地 T₄，T₃，T₂进行ESR测年，结果分别为65.2 ± 7.5 kaB.P.，48.9 ± 8.1 kaB.P.，32.5 ± 2.5 kaB.P.，叶城县县城北T₁的ESR测年结果为8.3 ± 0.5 kaB.P.。这4个样品也由中国地震局地质研究所ESR实验室测试，第一个数据接近上述结果，后3 个数据与上述结果一致。据1∶25万叶城县和实测剖面，时代为8.390 ± 0.150 kaB.P.的阶地T₁从实测剖面Ⅰ和剖面Ⅱ中间位置一直延续到叶城县县城北，在河谷纵向上距离延长超过70 km。

表9-1剖面ⅡT₁细沙的¹⁴C年龄8.390 ± 0.150 kaB.P.与全新世早期的降温事件相一致，降温之后，随着雨量减少，河流沉积物也随之减少，为研究构造抬升提供了理论前提，这从实测剖面Ⅱ中T₁的沉积厚度减小、沉积物粗粒砾石减少而沉积物粒度明显变细得到证实，通过研究分析认为该时期西昆仑提孜那甫河流域山前地貌在形成过程中构造作用是主要的，实际上这个时期构造抬升作用的大小、规模及与区域地貌、气候的关系还有更多的研究工作可做。

剖面Ⅰ与剖面Ⅲ，由于基岩未出露，没法准确计算构造对阶地的形成作用，但是，如果不考虑更详细的因素，如水体动力学、河流流量，假设气候作用形成的堆积物的厚度相同，则两条剖面同时代的阶地高差反映两地构造抬升的幅度差。两剖面的阶地都为堆积阶地，沉积厚度很大，大颗粒砾石多，砾石磨圆好，表明河水流量较大、搬运物质较多，流出山口时流速降低，搬运物迅速沉积，剖面Ⅲ的阶地T₂出露面靠近路边，是很好的研究场地，是提出100 kaB.P.，80 kaB.P.，50 kaB.P.和30 kaB.P.的阶地在形成过程中气候作用大于构造作用的主要证据。常宏等（2005）在区分气候阶地与构造阶地时，认为气候阶地的主要特征是冲积层的厚度超过河流正常沉积厚度，一般为堆积阶地。两条剖面的阶地T₄，T₃阶地顶部沉积物碎屑具次棱角状，因此，并不排除构造作用，只是在实测的山前河流阶地剖面上（本研究区域）构造作用表现较弱而已。

30 kaB.P.的河谷阶地在昆仑山中部（柏道远等，2003）、东部（李长安等，1997，1999）都有表现，这也表明30 kaB.P.前的气候变化和构造抬升在整个昆仑山东西方向具有同步性。¹⁴C的32.400 ± 1.255 kaB.P.年龄与西昆仑该时期的冰川气候变化的时代一致，这也为该时期西昆仑山前河谷地貌主要由气候作用形成的认识提供了依据。

5.提孜那甫河与喀拉喀什河山前河谷实测剖面反映的新构造规律

西昆仑提孜那甫河与喀拉喀什河山前河谷地貌的形成具有相似性，为同一个地貌单元，两条河流的山前4 级河谷阶地分别形成于100 kaB.P.，80 kaB.P.，50 kaB.P.，30 kaB.P.，形成过程中，气候作用大于构造作用。提孜那甫河两条阶地横剖面和纵剖面的对比反映出该地区8.5 kaB.P.前后发生过一次新构造抬升作用。