盆緣山區長江襲奪作用孕災規律分析

摘要：

為研究長江襲奪作用對支流地質體孕災規律的影響，以重慶市巫溪縣為研究區，通過分析長江地質歷史資料，研究了長江的形成及其對研究區內大寧河襲奪作用的地質過程；運用點核密度統計等方法，分析了襲奪作用的孕災規律；此外，對比了在相似的河流規模及地質背景下，被襲奪的大寧河與區內另外2條主要河流在災害體發育數量和密度上的顯著差異。結果表明：地質災害呈沿主要河流條帶狀分布、溯源發展的發育規律；地質災害密集發育區與大寧河沿線高度重合；大型河流的襲奪作用為地質災害營造了環境條件，是重要的地質災害風險評價因子。研究成果可為地質災害風險評價區劃及風險管控措施制定提供參考。

關 鍵 詞：

地質災害； 孕災規律； 河流襲奪； 盆緣山區； 長江

中圖法分類號： P931；P694

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.03.019

0 引 言

山區地質災害往往造成重大的人員傷亡和財產損失［1］，分析地質災害成因和孕災規律，是科學評價和區劃地質災害危險性的重要依據，為區域災害治理和風險管控提供重要指導。20世紀70年代，哥倫比亞的Meijía-Navarro等［2］結合GIS分析技術，考慮各種不同的孕災因子，制定了滑坡風險評價分區圖。針對中國發生的一系列重大地質災害事件，國內學者相繼開展孕災因子及規律研究：黃發明等［3］利用GIS提取滑坡的高程、坡度、坡向等10項孕災因子作為評價滑坡易發性的指標，并利用計算機學習算法提出預警模型；張超等［4］通過統計分析重慶天城鎮地區地質災害受江水影響的破壞模式，并提出風險區劃和防治建議；張佳佳等［5］選取瀾滄江昌都段的75處滑坡地質災害，統計分析了滑坡的發育特征，總結了主要孕災因子；梁瑞鋒［6］以滑坡災害的發育特征作為孕災因子，將白水江流域危險性程度劃分為4個等級。

從前人對地質災害影響因子的相關研究中可以看出，目前研究大多集中在地形、坡度、巖性、構造等不同因子的權重分配上，通過對這些因子進行綜合疊加，將其作為定量或半定量的風險評價因子［6-8］。但影響因子具體類型的選取一直未形成統一意見，尤其是在特定區域，受特殊的地質營力作用，其孕災規律往往會受較大影響，如大型水系的襲奪作用，作為重要的孕災條件，其在地質災害成因分析和風險區劃防控中卻鮮被提及。

本文從研究區河流歷史地質作用的影響出發，運用ArcGIS平臺分析盆緣山區地質災害發育規律和水系襲奪作用間的關系，發現大型河流襲奪作用對區內孕災規律會產生深遠影響，提出將大型河流的襲奪作用作為重要的孕災地質條件。這種襲奪作用引起的災害分布規律對孕災地質環境及風險區劃、管控等研究提供新的參考。

1 長江襲奪作用

1.1 長江形成背景

長江的形成始于燕山運動，在中生代中、后期長江上游形成了唐古拉山脈，青藏高原緩緩抬高，形成許多高山深谷、洼地和裂谷［9-10］。長江中下游大別山和川鄂間巫山等山脈隆起，四川盆地凹陷，古地中海進一步向西部退縮［11］。距今1億年前的白堊紀，四川盆地緩慢上升，夷平作用不斷發展，云夢、洞庭盆地繼續下沉。在距今3 000～4 000萬年前的始新世，發生強烈的喜馬拉雅山運動、青藏高原隆起，古地中海消失，長江流域普遍間歇上升，其上升程度為東部和緩、西部急劇。金沙江兩岸高山突起，青藏高原和云貴高原顯著抬升，同時形成了一些斷陷盆地。由于河流的強烈下切作用，出現了許多深邃險峻的峽谷，原來自北往南流的水系相互歸并順折向東流。長江中下游上升幅度較小，形成中、低山和丘陵，低凹地帶下沉為平原（如兩湖平原、南襄平原、都陽平原、蘇皖平原等）。在距今300萬年前時，喜馬拉雅山強烈隆起，長江流域西部進一步抬高，在地勢作用下，向西流的古長江開始向東流，形成了現今的長江。

1.2 長江襲奪過程

古近紀中國古地理面貌基本繼承了晚中生代的格局，整體為東高西低。東南沿海的環太平洋帶狀山系成為當時水系的重要分水嶺。在長江流域中部橫亙著近南北向的巫山山脈，將長江水系進一步分隔。因此，當時的古長江被分成若干段，只有東南沿海山系以東水系是東流的，為古長江最原始的雛形［12］，如圖1所示。

古長江在長期水流溯源侵蝕作用下，河谷加深加寬，最終貫通為今天的長江。其中，三峽的貫通主要由西陵峽上段、巫峽上段與瞿塘峽河段相繼發生河流襲奪［13］形成。這一理論通過地質現象可以論證：長江三峽（奉節至宜昌）內存在6級階地，而三峽段以外的宜昌和重慶范圍只存在5級，長江三峽為新構造隆起區域，宜昌以東和重慶萬州以西相對坳陷，對水下平臺的對比顯示，宜昌→巫山→奉節水下階地由3級逐漸變為1級，同時河床高程逐步降低。這一現象印證了前人提出的地形升降使長江得以貫通，并發生溯源侵蝕及襲奪沿程河流的理論。

三峽各段貫通過程具體為：西陵峽上段向西溯源侵蝕延伸，順黃陵背斜西翼單面山系的橫張裂隙襲奪了本向南流的香溪河，其時代可能在白堊紀晚期，相當于仙女山等地最新的碎屑沉積巖系的形成時代；巫峽中下段本源自巫山，巫峽上段的河流襲奪由順橫切巫山背斜的裂隙構造帶發育而成，其襲奪了本向西南流的古大寧－古大溪河［14-15］，古大寧－古大溪河深切在上三疊系陸相碎屑沉積巖系之中，向西南方向有侏羅系及老第三系沉積盆地；瞿塘峽由順橫切齊岳山背斜的裂隙構造發育而成，其襲奪古草堂河及古梅子溪等，古草堂河（古稱石梅子河等）可能原本是川江的上游，自瞿塘峽襲奪之后，改為向東流匯入長江中下游（見圖2）。

2 長江襲奪對研究區地質環境影響

貫通后的長江襲奪了沿程的水系，引起流經的地貌和水系一系列的改變：古分水嶺切斷、三峽地貌重塑、新的江河的形成等［16-18］，特別是巫峽上段的河流襲奪了古大寧－古大溪河，使得原本西南流向的古大寧河、古大溪河由古川江上游變為長江東流的中游區域，也使巫溪縣地質環境發生普遍、深刻的改變。

2.1 地形地貌影響

長江對古大寧河襲奪后，區內大寧河及其支流溯源侵蝕現象迅速發展，侵蝕基準面持續下降，流水侵蝕的切割深度急劇加深，水系縱坡變陡、地表水、地下水分水嶺不斷外延，并普遍造成大寧河及支流兩岸谷坡增高、變陡，造成巫溪縣北部“一山一脊兩陡壁”的地形地貌。區內總體表現為崇山峻嶺連綿不斷、懸崖峽谷隨處可見，構成了以中山為主的地貌格局。地勢東、西、北部高，中、南部低，東部界梁子主峰太平山海拔2 796.8 m，為全縣最高點，而最低點則為東南端大寧河最低侵蝕基準面祝家河，海拔139.4 m，與最高點相對高差2 657.4 m，形成了典型的中深切割低中山-中山地形。巫溪縣地形地貌如圖3所示。

2.2 水文環境影響

區內河流均屬長江水系，以大寧河流域為主，大寧河被長江襲奪后受強烈的溯源侵蝕作用影響，成為全區最低之侵蝕基準面。全區水系格局呈現一定規律，基本都平行或垂直構造線走向，總體成樹枝狀，各局部呈羽毛狀（見圖4）。長期以來地殼的強烈上升使水系切割既深又密，彼此平行的主支溝谷之間常有以百米計的高差，不同的褶皺帶，水系發育也有差異。主要河流有大寧河及其支流東溪河、西溪河、茶登河、白楊河及另外3條同為長江一級支流的灣灘河、分水河及巴巖子河，各條河流特征見表1。

3 長江襲奪作用孕災規律

3.1 地質災害發育規律

長江三峽形成后，隨大寧河地質環境普遍、深刻改變，大寧河及其支流溯源侵蝕現象迅速發展，侵蝕基準面持續下降，流水侵蝕的切割深度急劇加深，水系縱坡變陡、地表水、地下水分水嶺不斷外延，并普遍造成大寧河及支流兩岸谷坡增高、變陡，發育了眾多的古崩塌、倒石堆等，在中壩溪溝口分布古壅塞體、古壅塞湖等。在巫溪縣南部向斜谷地中的“谷中谷”也受河流影響，沖溝進一步深切割，造成“谷中谷”谷坡前沿“斷根”范圍和高度不斷增加，從而造成地質環境穩定性危機四伏。在大寧河與東西向支流的交匯地段普遍發育有不同規模、膠結或半膠結的崩塌體、倒石堆現象［19］，而沿上游的古崩塌遺跡膠結和密實程度相對較差，反映了地質災害“孕災”地質環境隨溯源侵蝕現象不斷轉移的特點。

從地質災害發育類型來看，在相對高差大且上陡下緩的斜坡地帶，地質災害具有明顯的垂直分帶性。在較陡的斜坡上部常易形成危巖崩塌，產生結構松散的崩積物、殘坡積物并堆積在斜坡較緩的中下部，在暴雨或連續降雨的作用下，易形成滑坡或泥石流，具有典型的上崩下滑的分布特點。

從地質災害分布上看，低山河谷區是地質災害多發區，而中山區及高中山區地質災害則相對較少。據統計，70.1% 的地質災害點均分布于低山河谷區，尤其是大寧河及支流河谷占全區地災點的64.5%（見圖5）。滑坡與崩塌的數量都隨著距水系距離的增加而減少，絕大多數地質災害都分布于距水系0.4 km的范圍以內（見表2），呈條帶狀分布。

3.2 地質災害點密度分布規律

地質災害發育密度分布運用ArcGIS平臺分析計算研究區地災點密度，其結果如圖6所示。本次納入點密度統計分析的地質災害點及孕災地質體共計759個，數據來源見表3。

從圖6可知，地質災害分布高密度區和大寧河沿線高度重合，在巫溪縣東南部人口聚集區，受人類工程活動影響，地災分布密集范圍有一定擴展。巫溪北部褶皺緊密，嶺谷緊窄相間，為地災發育提供了一定優勢，北部分散性發育一些地災密集區；南部褶皺舒緩，嶺谷開闊，但受人為工程活動影響，在人口聚集位置也發育了地災密集區；由于長江襲奪作用，大寧河干流及支流溯源侵蝕作用強烈，孕育出高發密集的地質災害密布帶，分布于大寧河及其支流兩岸。

同樣南北向發育于巫溪東部的巴巖子河及發育于巫溪西部的灣灘河，其主河道長度和天然落差等規模同大寧河相似（見表1）。通過實地調查并參照巫溪縣1∶50 000地質圖分析如下。

（1） 地層巖性。大寧河流程主要切過：① 江陵江組、石龍洞組灰巖、白云巖；② 茅口組、吳家坪組、棲霞組、寒武系下統的灰巖、白云巖夾炭質、鈣質頁巖、粉砂巖巖組；③ 大冶組、巴東組、寒武系下統的灰巖、泥灰巖夾粉砂巖、頁巖巖組；④ 珍珠沖組、自流井組、下沙溪廟組及志留系下統的泥巖、泥質粉砂巖夾砂巖、砂質頁巖巖組。巴巖子河流程主要切過①、②、③，灣灘河流程主要切過④、②、①。3條河流沿程切過地層巖性相似，因此排除地層巖性為孕災規律差異的控制因素。

（2） 地形坡度。利用ArcGIS空間分析模塊中以DEM為基礎獲取3條河流的地形坡度，臨近3條河流的坡度主要集中在50°～70°，大寧河大河鄉段及巴巖子河雙陽鄉段附近坡度相對較緩，為40°～50°。因此，3條河流的地形坡度發育較接近，對其孕災規律差異影響較小。

（3） 地質構造。巫溪縣內構造發育，將構造線投影在水系圖中，研究區境內大寧河切過4條構造線；巴巖子河切過1條構造線，灣灘河切過6條構造線。構造發育并未和地災點發育密度成正比，因此地質構造非影響河流孕災差異的控制因素。

綜上，區內3條主要河流的地層巖性、構造、地形坡度等地質背景相似或其差異并非引起孕災規律差異的控制因素，同時主河道長度和天然落差等發育規模相似。然而，巴巖子河及灣灘河流經范圍未受到過長江深切峽谷型河流的襲奪，該兩條河流影響范圍地質災害發育點密度僅為0.1左右，遠低于大寧河沿線的地質災害平均發育點密度0.74，地質災害發育點密度相差7倍。由此可以得出，研究區主要的地質災害發育規律與長江襲奪作用密切相關。主要水系影響范圍災害點數量及密度分布詳見表4。

4 結 論

（1） 從巫溪縣地質歷史背景出發，論述了長江形成和長江對研究區范圍內水系襲奪的地質過程，這一過程改變了原本向西南流的古大寧－古大溪河以及區內地質環境，造就了良好的孕災條件，是重要的地質災害風險評價因子。

（2） 長江襲奪作用使巫溪縣境內地質災害隨大寧河及其支流呈條帶狀密布，且地質災害孕災環境隨溯源侵蝕現象不斷轉移。

（3） 研究區內地質災害主要圍繞被襲奪水系發育，占據研究區全部災害數量的64.5%，地質災害分布高密度區同大寧河沿線高度重合，發育點密度明顯高于其他相似規模的河流影響區域。綜上所述，研究區地質災害發育規律與長江襲奪作用密切相關。

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（編輯：劉 媛）

Analysis on geohazards gestation law due to Yangtze River′s capture in basin-edge mountainous region

HUANG Hao，ZHOU Hao，YU Shu，ZHANG Zhihua

（Chongqing 208 Geo-Environment Research Institute Co.，Ltd.，Chongqing 400700，China）

Abstract：

In order to study the effects of Yangtze River′s capture on geohazards breeding law of its branch streams，Wuxi County of Chongqing City was taken as the research area，and the formation of the Yangtze River and the geological process of its capture on Daning River in the research area were studied by analyzing the geological historical data of the Yangtze River.Point kernel density statistics was used to analyze the law of geohazards gestation under influence of river capture.Furthermore，the significant differences of the number and density of geohazards between the Daning River that was captured by the Yangtze River，and the other two main rivers under similar river scales and geological backgrounds were compared.The results showed that geohazards developed along a belt shape and showed a source-oriented development.The high density area of geohazards gestation coincided with the Daning River highly.The capture of large rivers created an environment for geohazards development，which was an important factor in geohazards risk evaluation.The research results can provide a reference for geohazards risk evaluation zoning and risk control measures.

Key words：

geohazards；law of geohazards gestation；river capture；basin-edge mountainous region；Yangtze River