长江流域地质
1 地层
长江流域地层发育齐全,自太古界至新生界第四系均有出露。由于流域地跨三江褶皱系、松潘——甘孜褶皱系、秦岭褶皱系、扬子准地台和华南褶皱系等不同构造单元,各区的地质发展历史有很大差异,各时代的沉积、变质作用也不尽相同,因而地层岩性复杂,岩相变化很大。
(1)太古界
主要有分布于四川的康定杂岩、湖北的东冲河杂岩、大别山区的大别岩群。东冲河杂岩年龄值在26~28亿年之间,为上太古界。康定杂岩测得的年龄值为29.57亿年,其时代暂定为上太古界——下元古界。大别岩群情况与康定杂岩有类似处,故亦以上太古界——下元古界处理。这些杂岩变质较深,岩性以混合岩化斜长角闪岩、片麻岩、混合岩和变粒岩为主,并夹有磁铁石英岩、大理岩和云母片岩等。
(2)元古界
流域内下、中、上元古界均有出露。主要分布在滇北、川西、秦岭、大巴山、神农架、大别山、梵净山、武陵山、雪峰山、长江中下游沿岸、湘东赣北以及浙西皖南等地。下元古界主要由一套原岩为火山碎屑岩夹碳酸盐岩和少量铁硅质岩变质而成的片麻岩、角门岩、片岩、大理岩和石英岩等组成。中元古界主要由一套沉积变质的碎屑岩夹火山岩、碳酸角斑岩、安山岩、石英岩和大理岩等。上元古界可分成上下两部。下部主要为一套浅变质的碎屑岩,以砂板岩为主,夹有千枚岩、片岩、变质砂岩和变质砾岩等。在扬子地台西、北两侧和鄂西北等地均有中酸性、中基性火山岩、火山碎屑岩以及大理岩和石英岩等。上部是震旦系,分上下两统。下统主要为碎屑岩、冰碛岩,局部夹含铁、锰白云岩或火山碎屑岩。在褶皱区因受后期构造运动影响遭受变质,如赣中南和平武地区为千枚岩或片岩。上统岩性以海相碳酸盐岩及硅质沉积岩为主,在秦岭地区夹有中酸性火山碎屑岩。
(3)古生界
【寒武系】除金沙江巴塘一带为变质片岩、变质基性火山岩、千枚岩及大理岩外,其余地区均以海相碎屑岩和碳酸盐岩为主。岩性主要为粉砂岩。页岩、灰岩、白云岩、泥灰岩与硅质岩互层,在地台区岩层底部常含磷。中上寒武统出现局部咸化海,产石膏和岩盐。
【奥陶系】与寒武系为平行不整合——整合接触。以浅海相——滨浅海相碎屑岩和碳酸盐岩为主。主要岩性为灰岩、白云岩、瘤状灰岩、页岩和砂岩。上奥陶统发生大规模海退,川西、滇西地区缺失上奥陶统,扬子地台区出现笔石页岩。
【志留系】中下统沉积范围与上奥陶统基本一致,一般为平行不整合——整合接触。上统除巴颜喀拉、滇东北、龙门山、湘西北和江南地区有分布外,其他地区基本缺失。岩性主要为薄层页岩、粉砂岩和砂岩。泥岩、灰岩夹白云岩、泥灰岩等,局部夹基性火山岩,扬子地区上志留统出现陆相三角洲沉积。
【泥盆系】下统缺失较多,中、上统发育较好。根据岩性岩相大体可分为3类:(1)浅海碳酸盐台地或潮坪沉积,以灰岩和白云岩为主,并有砂岩、硅质岩、硅质灰岩等,主要分布在滇东、桂北及湘中等地;(2)滨海碎屑沉积,以砂页岩、灰岩、泥灰岩为主,夹陆相砂页岩,以湘赣地区发育较为典型;(3)滨海平原和河湖沼泽碎屑沉积,岩性以砂岩和黑色炭质页岩为主,主要分布在湘赣和苏浙皖地区。
【石炭系】除上扬子区缺失外,其余地区均有分布。下统为海陆交互相沉积,岩性以碎屑岩夹碳酸盐岩为主,并夹煤。上统除秦岭地区为板岩、千枚岩、砂岩夹碳酸盐岩外,其余均为浅海相碳酸盐岩夹碎屑岩沉积。
【二叠系】分布广泛,沉积类型复杂。下统以浅海相厚层灰岩为主;上统为海陆交互相灰岩、砂页岩、硅质灰岩夹煤系地层。在川滇黔地区有大规模玄武岩喷溢。
(4)中生界
【三叠系】分布最为广泛。龙门山——贡嘎山以西为半深海浊流沉积,岩性以砂板岩、石英砂岩及千枚岩为主;以东地区下、中三叠统主要为潮坪——蒸发海相碳酸盐、硫酸盐沉积,上统以近海海陆交互相或陆相碎屑含煤沉积为主。
【侏罗系】主要分布在川滇和江南地区。下、中统主要为内陆河湖盆地碎屑沉积。上统分3种类型:(1)浙皖地区发育有中酸性火山岩;(2)四川盆地发育最为典型,为红色河湖相砂岩、泥岩,底部为砂砾岩;(3)青海西部为浅海沉积,岩性以砂页岩夹灰岩。
【白垩系】下统分布在川滇和苏浙皖地区,上统出露较广。主要为内陆河湖盆地沉积,岩性为红色砂岩、页岩、泥岩及砂砾岩。苏皖地区有中酸性火山岩及火山碎屑岩分布。
(5)新生界
【第三系】为陆相盆地沉积,以大中型盆地为主,如江汉盆地、成都平原等。以红色砂岩、泥岩和砾岩为主,局部地区含有煤系、油页岩和石膏等。下游杭嘉湖地区有玄武岩、流纹岩、安山岩和凝灰角砾岩分布。
【第四系】主要为陆相沉积,成因类型较多。青藏高原有冰碴、冰水堆积,川黔湘鄂地区有洞穴堆积,成都平原有冲、洪积和冰水堆积,中、下游平原为河湖相沉积,沿海地带还有滨海相沉积等。主要岩性为粘土、粉细砂、砂砾石等。
2 岩浆岩
分布广泛,以青海南部、滇西、川西、秦岭、湘赣南部、皖南等地出露较好。岩性以中、深成酸性岩类为主,其次为镁铁质岩、超镁铁质岩和过碱性岩类。本区的岩浆活动期可分为早元古(吕梁)期、晚元古(晋宁)期、加里东期、华力西期、印支期、燕山期及喜马拉雅期等。其中以印支期和燕山期岩浆活动最为强烈,呈大面积岩基式侵位。滇西、滇东、川西南均有大面积华力西玄武岩喷溢,下游的苏浙皖地区有大面积燕山期火山喷发,苏皖地区在喜马拉雅期还有小规模的火山喷出活动。
撰稿:马丽芳 丁孝忠 严沛漩
2 大地构造
长江流域在大地构造上,主体部分为北北东方向分布的稳定地块——扬子准地台,在其四周为一系列活动性强的造山带所围限,西缘为三江褶皱系、松潘——甘孜褶皱系,北缘为秦岭褶皱系,东南缘为华南褶皱系。
(1)大地构造分区
【扬子准地台】在流域内的分布范围从云南丽江以东至长江口地区,东延入东海和南黄海接壤处。构成扬子准地台的基底大体由两套岩组成。下部为结晶基底,由太古代至早元古代深变质岩组成;上部为褶皱基底,由元古代为主体的浅变质岩层组成。这些基底岩层多出露在地台的边缘,在地台内部的基底出露面积甚少,但也包括上、下两种成分,如黄陵、神农架地区的崆岭群(结晶基底)和神农架群(褶皱基底);滇东牛首山和黔东梵净山等地区的板溪群和梵净山群(褶皱基底)。就分布范围而言,结晶基底出露较少,它们可能是扬子准地台中最初形成的古陆核。褶皱基底则大面积出露,经过大约近8.5亿年的晋宁运动和7亿年的澄江运动最终固结硬化,形成稳定的地块。
在准地台的变质基底之上普遍发育有两套较稳定的沉积盖层。第一盖层是震且系至志留系。第二盖层是泥盆系至中三叠统。这两套盖层大体都由底部的陆相粗碎屑岩至海陆交互相、浅海相细碎屑岩及碳酸盐岩构成大的沉积旋回。此外,震旦系冰啧层及准地台西部二叠系峨眉山玄武岩的大量溢出也是本区重要的特点。
晚三叠世以后的中生代地层以陆相沉积为主。准地台的西半部为含煤建造、红色建造和磨拉石建造,形成著名的四川红色沉积盆地和滇中红色沉积盆地。在东半部,长江下游地区,发育侏罗——早白垩世的中酸性火山岩系。新生代沉积主要分布在准地台东部,为含膏盐红色建造和含油建造。在西部成都平原也有新生代沉积,近龙门山为磨拉石建造。扬子准地台,特别是边缘常发育一些大型、长条形的隆起和拗陷。因此,根据这一特点可将其划分为10个二级构造单元。
晚三叠世以来,准地台原有的构造面貌,遭到了强烈的改造。起初是印支运动,在西部和下扬子地区有显著的影响,形成盖层褶皱、逆掩和推覆构造,并伴有中酸性岩浆活动;而后是燕山运动,它涉及到全区形成广泛的盖层褶皱。在下扬子地区出现显著的中酸性岩浆活动及与之相伴的成矿作用。喜马拉雅运动,它使包括四川盆地、滇中盆地在内的整个西部地区全面相皱、隆起,并使龙门山推覆构造带最后定型。与此同时,东部地区则剧烈沉陷,使燕山阶段形成的江汉、苏北盆地进一步扩张和发展。根据这些特点,又可进一步划分出33个三级构造单元。
【三江褶皱系】位于长江流域最西端,是长江源头至上游的一个复杂而强烈的构造活动带。在褶皱系内大体以温泉深断裂为界分为两部分。深断裂以西为唐古拉褶皱带(1~4)。近年来的研究资料表明,唐古拉褶皱带在古生代及以前是南羌塘地块的东延部位。褶皱带之下存在有5~6亿年固结的变质基底。古生代成为稳定的沉积环境,特别是在石炭二叠纪发育有与印度地台冷气候直接影响的冰海相沉积和相应的冷水动物群。中生代自晚三叠世开始至侏罗纪的沉积厚度达万米以上并具类复理石特征。侏罗纪晚期褶皱,造成以陆相为主的早白垩世地层不整合于下伏地层及基性、超基性岩体之上。温泉深断裂以东与金沙江深断裂之间的地区,包括沱沱河褶皱带。江达——奔子栏褶皱带和金沙江褶皱带。据近年来区域地质调查资料表明,存在有与扬子准地台相似的变质基底。早古生代为活动型的地槽沉积环境。西部沱沱河——昌都一带的早古生代复理石褶皱和晚古生代盖层与华南褶皱系十分相似。东部的金沙江带,则在晚石炭世——早二叠世时发育有与深海相沉积伴生的蛇绿岩套。晚二叠世洋盆封闭并褶皱成山,形成华力西褶皱带。中间,江达——奔子栏一带的沉积则延续到三叠纪,出现陆缘弧岩浆活动带并于晚三叠世全面褶皱成为印支褶皱带。因此,可以认为三江褶皱系具有亲扬子——华南型微陆块的某些特征。根据构造特征,本褶皱系可划分为4个二级构造单元,其中沱沱河褶皱带又可划分2个三级构造单元。
【松潘——甘孜褶皱系】位于扬于准地台之西、秦岭褶皱系之南、三江褶皱系以东的广大三角形地区。全区几乎尽被三叠系复理石层所覆盖,是一个典型的印支地槽褶皱系。根据零星出露的下伏古生界具稳定型沉积特点,可以认为它在前印支期曾处于地台稳定阶段,即可能是扬子准地台的西延部位。它的裂陷时期大致从晚二叠世开始,并相应出现大量基性火山喷发活动。扬子准地台西部峨眉山玄武岩的大量溢出与此有着密切的联系。裂陷扩张最强的部位发生在甘孜——理塘一线,那里出现准洋脊的扩张,至晚三叠世形成由东往西排列的沟——弧——盆构造格局。晚三叠世末松潘——甘孜地槽全面褶皱封闭,燕山期及喜马拉雅期进入陆内挤压阶段,产生一系列推覆构造带和走滑断层带。有的断层活动至今,为现今的强地震活动带。本褶皱系可划分4个二级构造单元、6个三级构造单元。
【秦岭褶皱系】位于长江流域中部的北缘地带,它是一个多旋回地槽褶皱系。中元古代至晚元古代早期,沿北秦岭发育一条分隔中国南、北两陆块的大洋。晚元古代晚期,南、北两个陆块碰撞形成横贯中国中部的秦岭元古造山带。震旦系为稳定型地台沉积,中寒武世开始出现冒地槽沉积,至志留系夹大量火山岩,沉积厚度巨大显示再次裂陷扩张。志留纪末,沿商丘——信阳——舒城一线南。北两个陆块再次发生陆——陆碰撞,产生扬子大陆块向华北陆块之下俯冲叠置的格局。晚古生代秦岭——大别的沉积受控于古特提斯的裂解,海水由松潘——甘孜及昆仑侵入。中生代的构造动力学体系则受控于新特提斯和古太平洋两个方面的开合作用,进人陆内叠覆造山的演化阶段。根据这些特征,本褶皱系可划分出7个二级构造单元,19个三级构造单元。
【华南褶皱系】位于扬子准地台之南,它是一个在扬子大陆边缘发育起来的加里东冒地槽褶皱系。前震旦系与扬子准台南缘的变质基底相似,并与上覆的震旦纪至早古生代地槽型沉积连续过渡。志留纪末的加里东褶皱运动转化为稳定的盖层沉积阶段,自晚三叠世以来进入大陆边缘活动带发展阶段,成为西太平洋大陆边缘活动带的一部分。它在这一时期表现为印支期的基底断裂和盖层褶皱,燕山期的断裂岩浆活动,喜马拉雅期的引张断陷盆及基性岩的喷发。根据本横皱系构造特征,可划分为2个二级构造单元,8个三级构造单元。
(2)构造演化
长江流域地区的大地构造格架是长期地质演化的结果。它的形成演化大体分为如下几个阶段。
①晚太古代至元古代早期,结晶基底的形成,可能是扬子准地台中最初的陆核形成阶段。
②中元古代至晚元古代古陆核进一步增生扩大,至晚元古代晚期经晋宁运动及澄江运动(扬子造山旋回)全面团结,最终克拉通化。
③志留纪与泥盆纪之间的不整合运动使北秦岭、北大巴山、华南。
沱沱河——昌都等地的早古生代地槽沉积发生褶皱,形成扬子准地台外围一系列的加里东褶皱带。
④晚古生代晚期,长江流域西侧沿金沙江带裂解形成洋盆,它成为南面沿澜沧江带发育(本区在温泉断裂一线)的主洋盆的北支,进人古特提斯的演化阶段。
⑤印支运动以来,长江流域地区受到东、西两个方向运动的夹持。东部受西太平洋活动的控制,成为滨太平洋大陆边缘活动带,西部受到新特提斯开合运动及印度板块俯冲、碰接、后期叠覆、改造的强烈影响。
撰稿:陈炳蔚 严沛漩
3 水文地质
(1)地下水类型及富水性
依据地下水赋存条件,区域地下水类型分为孔隙水、岩溶水、裂隙水。孔隙裂隙水和冻结层水5大类。各类型的富水性则按钻井出水量或泉流量及地下径流模数划分为丰富、中等和贫乏3个等级。
【孔隙水】分布面积约28×104km2,主要分布在长江中下游各大平原以及河谷阶地与山间盆地内。由第四系松散砂砾石层为主体,构成浅部潜水含水层或深部承压水含水层。水位埋深不大,水量一般丰富,富水性较为均一,水质良好。部分地区深层(>100m)承压水富水性有差异,水质可能变差。
【岩溶水】分布面积37.104km2,大面积分布在滇、黔、川、鄂、湘地区,由古生界——中生界碳酸盐岩经岩溶化形成溶隙溶洞水或大泉暗河,其富水性直接受岩溶管道网络与径流循环控制,分布埋藏很不均一,富水程度可达中等至丰富,水质良好。此外,下游东南部丘陵平原区,岩溶较发育,分散有覆盖型岩溶水,富水性好。
【裂隙水】分布面积90×104km2,广泛分布在全流域丘陵山区及盆地内。由各时代碎屑岩、岩浆岩及变质岩构成基岩裂隙水,包括构造裂隙脉状水和风化带裂隙水。多以浅层潜水埋藏,富水性普遍贫乏,受地貌与构造条件控制,分布不很均一。水质一般良好,深部常向咸水过渡。
【孔隙裂隙水】分布面积9×104km2,主要分布在四川盆地和湘中。江汉盆地等部分边山丘陵。由中生界——新生界含煤砂页岩和红层砂泥岩构成层间承压水,富水性中等或贫乏。分布埋藏受自流盆(斜)地构造控制,地下水位多承压自流,水质一般良好,部分出现微咸水。
【冻结层水】分布面积16×104km2,分布局限于江源高寒冻土地带。由各类含水岩组构成以冻结层下水为主的具有特殊供水意义的地下水。富水性一般贫乏,水质良好,地下水动态受季节变化影响较大。
(2)地下水水质及热水
【水质】具有供水意义的地下水,即指矿化度小于1g/L的淡水。干旱地区可包含部分可供利用的微咸水门(1~3g/L)。全流域浅层地下水矿化度多在0.1~0.5g/L范围变化,水质多是无色、无味、无臭、透明,PH值6.5~7.5常见,硬度8~16德国度,水化学类型以HCO2~Ca(Mg)为主。深层地下水矿化度与硬度略高时,可渗入SO4、Cl离子。一般符合生活饮用水水质标准。按工业用水或农业灌溉指标评价,水质通常良好。锅炉用水多须软化,部分农业用水早春寒冷地带水温可能偏低。此外,城镇工业区浅层地下水已出现污染,须引起严重关注与保护。
【地下热水】地下热水的天然露头多以温泉出露。据统计,长江流域温泉966处,占全国三分之一以上。其中高中温(>40℃)热泉378处,最高温达98℃呈沸泉出露。热水年总排泄量达4.1×108m3,年总释热量相当于百万吨标准煤热量。地下热水储层严格受地质构造控制,深部循环于隆起褶皱带、深大断裂带及岩浆活动带,分布在东南沿海高中温热水带、庐江——都城高中温热水带、武陵山——华蒙山中低温热水带、川滇中低温热水带与金沙江——红河高中温热水带等。热水流量动态均较稳定,矿化度一般稍高,常含有特殊气体和化学成分,广泛为工农业及医疗、旅游事业所利用。
(3)地下水资源开发利用方向
地下水分布埋藏广泛,就地开采取用便利,无须长距离输水。水量常年稳定,水质卫生,不易污染,可为分散乡镇农户提供生活饮用的最佳水源,同时也可因地制宜建立工业城镇集中开采水源地,或农业井灌区进行规模开采。对于大泉暗河则可直接引用,对于平原或盆地的储水构造,更可发挥“地下水库”的调蓄功能,调节枯水期或高峰用水时段的供水能力,成为水源供水系统。
长江中下游平原和丘陵盆地,地下水分布埋藏较为丰富,并与密集的人口和发达的经济一致配套,供需水要求量大而且迫切,开发利用无疑成为重点地区。西部高原山区地下水普遍贫乏,宜在上游地区建立水源涵养水土保护区,并实施小流域的分区规划。由于资源的时空分布不均,地区供需水要求差别较大,开发利用的原则应当遵循地表水地下水的系统开发,统筹调配,水资源与地区供需水要协调发展。
根据地下水类型及地下水分布埋藏的特点,在统筹规划的指导下,宜逐步建立集中开采水源地和井灌区以及引泉截流工程。长江中下游各大平原以及山间河谷平原分布埋藏的孔隙水,有建立大中型水源地的条件。大面积丘陵山区分布的岩溶大泉暗河是便利的取水源泉。干旱丘陵山区对于贫乏的基岩裂隙水的开发利用,更显可贵。山间自流盆地或自流斜地所埋藏的层间裂隙水或构造裂隙水,水量相当丰富。以上皆是开发利用的主要对象。如有矿泉水或温泉出露埋藏,利用价值更为可贵。
开发利用地下水资源要做好规划,加强管理,防止污染,防止过量开采,并有计划地兴建一批供水源地,提高供水能力。
撰稿:杜柏林 陈裕蓉 刘云从 曾容庆 刘俊贤
4 综合工程地质
(1)区域地质与地震
长江流域跨扬子、松潘——甘孜、三江、秦岭和华南五大地层区,从太古代到第四纪各时代地层均有发育,不同时期的岩浆活动形成各种类型的火成岩,各类变质岩发育齐全,岩性岩相复杂。流域内岩、土体可划分为岩浆岩、变质岩和沉积岩三大类,再按建造类型及其结构划分为十大工程地质岩组。
长江流域涉及扬子准地台、秦岭褶皱系、华南褶皱系、松潘——甘孜褶皱系及三江褶皱系5个大地构造单元,其中以扬子准地台为主体,北以城口——大洪山断裂带、襄樊——广济断裂带与秦岭褶皱系相邻,西北以龙门山断裂带与松潘——甘孜褶皱系接壤,西以金沙江断裂带与三江褶皱系为界,南则通过绍兴——上饶——清江断裂带、溆浦——会同断裂带与华南褶皱系呈过渡关系。流域内上新世以来的新构造运动以垂直升降、断裂差异活动和地震活动为主,其特点是西部大幅度强烈上升,活动断裂分布广泛,地震活动强烈;中部中等幅度隆起,活动断裂和地震活动微弱;东部隆升与沉降相间,活动断裂和地震活动相对稍强。长江流域内活动断裂主要分布在中、西部地区,多为岩石圈断裂和地壳层断裂,部分为基底断裂。
有史记载以来,长江流域共发生7级以上地震23次,6.0~6.9级地震94次。这些地震活动主要受区域性活动断裂带的控制,中强以上地震成带性非常明显。长江流域分属2个地震区、18个地震带。根据1990年版《中国地震烈度区划图》(1/4000000),流域内地震烈度小于Ⅵ度区的面积占全流域面积的66%,Ⅶ度区占28%,Ⅷ度区占5%,等于或大于Ⅸ度区占1%。
(2)主要区域工程地质问题
长江流域地壳稳定性按四级分区,即不稳定区、稳定性较差区、基本稳定区和稳定区,它们分别占长江流域面积的0.86%、5.90%、22.14%和71.10%,并且所有的不稳定区和96%的稳定性较差区分布在四川盆地以西的地区。
斜坡稳定性主要受地貌、岩性和降雨量三大自然因素控制。斜坡主要破坏形式为崩塌、滑坡和泥石流。
崩塌作用以金沙江巴塘——得荣段、大渡河上游壤塘——金川段以及中游段、岷江上游与支流以及雀儿山、贡嘎山、鄂西山地一带较发育,碳酸盐岩、砂岩和砂板岩分布区最为发育,花岗岩地区极为少见。碳酸盐岩崩塌以鄂西山区较为发育,砂岩、砂板岩崩塌主要分布在大渡河、雅砻江中下游,花岗岩类崩塌仅见于幕阜山、九岭山一带。主要触发因素为暴雨和地震。
滑坡主要分布在陇南、川滇山地、川西藏东高山峡谷、秦巴山地等地区。可分为基岩滑坡和堆积物滑坡两大类,二者各占43%和57%。
泥石流主要分布在横断山地、秦巴山地以及小江和安宁河一带,其中秦巴山地以粘性泥石流为主,其余地区主要为稀性泥石流。地震触发泥石流主要分布在松潘——平武、炉霍——道令和巴塘地震带附近。冰川积雪融化泥石流主要分布在高程3500~5000m高山峡谷区,暴雨泥石流分布十分广泛。
多年冻土层主要分布在玉树以西的青南高原及雀儿山和贡嘎山部分地段,厚度一般为30~70m,最大厚度达120m。季节冻土层主要分布在川西北高原和川西藏东山地,一般厚度数十厘米。
膨胀土集中分布在成都平原、南阳盆地、江汉平原、肥东平原、汉中盆地、安康盆地以及湖北的郧县、襄樊和荆门等地。成因类型有冲洪积、湖积、残积和冰水沉积等。
喀斯特(岩溶)塌陷主要分布在川、黔、湘、鄂、赣、桂、滇等省区的碳酸盐岩地区;此外,安徽和江苏等省也有零星分布。喀斯特(岩溶)塌陷可分为自然塌陷和人为塌陷两种,二者所占比例约为3:7。自然塌陷多为覆盖喀斯特(岩溶)的土层塌陷,其触发因素多为暴雨、洪水、地震和重力等,少量基岩塌陷主要发育于喀斯特(岩溶)化的山地;人为塌陷是由于人类工程——经济活动改变了喀斯特(岩溶)洞穴及其上覆盖层稳定状态而引起的塌陷,其主要成因有坑道排水、抽汲喀斯特(岩溶)地下水、水库蓄水等。
长江中下游平原地区河湖塌岸现象常有发生。长江干流城陵矾至河口段两岸12.0%~35.5%的岸坡有塌岸现象,且北岸较南岸发育,尤以下荆江、九江、安庆、铜陵、芜湖、马鞍山、南京、南通等港附近河段较为严重。人类活动引起的工程地质问题主要是地面沉降和水库诱发地震。
长江下游平原和滨海三角洲平原一带,由于大量开采地下水,造成城市地面沉降灾害较严重。其中上海是长江流域地面沉降量最大、范围最广的地区。其他如常州、无锡、苏州、南通等城市地面沉降灾害也较严重。随着一些大型水库相继建成蓄水,流域内已有一些水库发生了水库诱发地震,但监测显示对枢纽工程不会构成危害。
(3)工程地质分区
根据国际工程地质制图委员会关于小比例尺工程地质图分区原则,结合长江流域地质环境和区域工程地质条件,进行三级分区。一级工程地质地区,主要以新构造特征作为分区原则,其内容包括升降幅度与速率、活动断裂分布、地震活动及地壳深部地球物理特征等,共划分为3个工程地质地区。二级工程地质区,主要以一级地区内不同地貌形态类型、外动力地质作用发育程度作为分区原则,共划分出9个工程地质区。该分区可供地区性制定综合利用规划和国土整治规划参考。三级工程地质亚区,主要根据岩土体的工程地质类型、特征共划分出36个工程地质亚区。三级区划可供有关工程规划选址、选线以及方案比较参考。
工程地质地区基本特征工程地质地区晚第三纪以来升降幅度(m)活动断裂带 地震活动布格重力异常特征值(mgal)地壳厚度(km)区域稳定条件条形变率(mm/a)地震带(条)M≥6(次数)西部青藏川滇强烈上升工程地质地区2000~500015大部为1.0~10.012(强震带)90-150~-50048~68大部分为基本稳定区,部分为稳定性较差和不稳定区,工程均需抗震设防中部秦川鄂黔中度隆起工程地质地区500~200050.1~0.112(弱震带) 2 -60~-15038~48大部分位于稳定区,不需抗震设防,仅有少数工程位于Ⅶ度区,工程需采取抗震措施东部湘赣鄂皖隆沉相间工程地质地区0~500或0~300 6 大部为1.0~0.014(弱震带)8 -10~-6034~38大部分位于基本烈度≤Ⅵ度稳定区内,局部为Ⅶ度基本稳定区,工程需采取抗震措施撰稿:罗小杰
5 活动断裂与强震震中
长江流域展布着多组不同走向的断裂,它们的规模差异悬殊,活动时代、活动强度、活动力学性质和活动方式不同,对强震的控制作用也不尽相同。另外,在同组走向断裂中,各断裂的活动状态,甚至同一断裂不同地段的活动状态,也常有很大差异,因此在分析它们与强震活动的相关性时,应根据有关资料进行具体剖析。图中将断裂分为4种不同活动时代:①晚更新世——全新世活动断裂;②第四纪活动断裂;③晚第三纪——第四纪活动断裂;④活动不明显断裂。
【北西向断裂】主要展布在流域上游第一阶梯地段,规模宏大,长100~800km以上,多数在第四纪时活动显著,有的在晚更新世——全新世时活动仍相当强烈,并曾多次发生过M≥7级的强烈地震(如鲜水河断裂)。该组断裂垂直差异错动和平移错动强烈,青海境内的通天河流域,断裂两盘呈右旋平移错动,而四川境内,断裂两盘则呈左旋平移错动。该组断裂在贵州、河南、湖北和江苏等省内也有展布,但规模较小,且多数断裂从中更新世以来活动不明显。
【北北西向断裂】该组断裂以金沙江的德格——丽江河段和雅砻江两岸较发育,规模一般较大,长者达600km,许多断裂第四纪时活动强用IT田城一滚而陈到IQdRH曾发十71级e吊震.形成了70km长的地震破裂带。该组断裂以垂直差异错动为主,水平错动不明显,少数呈现左旋平移性质。该组断裂湖北境内也有发育,主要展布在汉江中游两岸和长江三峡东段,规模较小,活动强度不大。
【近南北向断裂】该组断裂主要展布在南北向构造带中,以横断山脉一带最为发育,规模较大,长者400km以上;在松潘、武都等地近南北向断裂也较发育,但规模较小。该组断裂活动强烈,造成一系列第四纪断陷盆地沿断裂呈串珠状展布,断裂两盘地貌反差往往达1000~2000m以上,并兼具左行平移性质。据文字记载和仪器记录,长江流域内发生的3次8级大震都受该组断裂的控制。但是,贵州和湖南境内展布的近南北向断裂,规模小,数量少,且活动相当弱。
【近东西向断裂】该组断裂以秦岭南坡较发育,长者300km左右,其他地区极少见到,且长度一般小于100km,活动性也不明显。西秦岭南坡的近东西向断裂活动显著,控制着一系列第四纪断陷盆地的发育,并在与近南北向断裂的复合地段,形成一个强震活动带;但是,东秦岭南坡近东西向断裂的活动比较弱,只有湖北境内的青峰断裂活动比较强,第四纪时两盘的垂直错距大于100m,并曾发生过5级地震。
【北北东向断裂】展布在长江三峡及其以东的流域内,该组断裂较发育,分布广泛,断裂长度一般小于200km,个别达300km左右。该组断裂的走向普遍为15~300,个别呈弧形转弯至50~600。它们成生于燕山运动时期,喜马拉雅运动时活动显著,但新构造运动时多数断裂的活动只延续至早更新世,中更新世以来只有少数断裂的活动比较显著,但仍控制着长江三峡及其以东流域内M≥5级地震的活动,其中黔江断裂、太阳山断裂、麻城——团风断裂、茅山东侧断裂等,都曾经发生过6~6(1/6)级地震。
【北东向至北东东向断裂】该组断裂主要展布在长江三峡及其以东地区,贵州境内也普遍发育,断裂长100~300km,走向常由40~500呈弧形转弯至70~800。该组断裂与北北东向断裂具有一定的成生联系,喜马拉雅运动时期多数活动相当明显,但中更新世以来活动普遍微弱,只有个别断裂偶尔产生5级左右地震。在广元——宜宾以西的南北构造带中,北东向断裂的展布也很广泛,且规模比较大,长者达500km左右,它们常常切割北北西向断裂、近南北向断裂,但也存在着互切或被南北向断裂所限制的关系。这一区域内的北东向断裂第四纪时活动相当强烈,平移错距和垂直错距都比较大,强震活动频繁,最大震级达到7(1/2)级强震,巴塘断裂、丽江——宁蒗断裂、莲峰——巧家断裂等多次发生过M≥6级地震。
【弧形断裂带】长江流域内的弧形断裂带以小金弧形断裂带、木里——盐源弧形断裂带、大巴山弧形断裂带和瑞金会昌断裂带4处较典型。它们分别由2~4条弧形断裂组成,其中前两者展布在南北构造带中,呈向南凸出的弧形,但小金弧形断裂带比较稳定,木里——盐源弧形断裂带则控制着盐源第四纪盆地的发育,并发生过几次5级地震。大巴山弧形断裂带的规模较大,断裂长超过200km,弧形向西南凸出。瑞金会昌断裂带的活动显著,控制着会昌——周田第四纪盆地的发育,1562、1806、1941年分别发生了5、6和5(3/4)级地震。
长江流域的强震活动自公元前186年起就有文字记载,但南北构造带及其以西地段的文字记载遗漏甚多,以东地段则比较完整,两地段记载的强震次数之比大约为1.5:1。1900年以来,仪器比较完整地记录了所发生的M≥5级地震。从1900年至1995年底,长江流域内共发生M≥5级地震250次,其中南北构造带及其以西地段225次,以东地段25次,两者次数之比约为9:1,比较客观地反映了两地段地震活动水平的差异;而1900年以前,文字记载的强震次数则不能客观地反映西段的地震活动水平。即便如此,仍然可以获得如下初步认识:南北构造带及其以西地段地震活动水平高,频度大,震级也大,文字记载和仪器记录的M≥7级地震共计23次,其中有3次为8级大震。南北构造带以东地震活动水平低,频度低,震级小,文字记载和仪器记录的M≥6级地震共计8次,其中最大为公元46年南阳6(1/2)级地震和1631年常德6(1/2)级地震。
图中的地震烈度值既不是某一强震烈度值的反映,也不是几次强震烈度值的综合反映,而是指未来50年期限内,一般场地条件下,可能遭遇超越概率10%的烈度值,它属于基本设防烈度,可作为经济建设与国土规划的基础资料,适用于一般工业和民用建筑的地震设防,也可作为制定防御地震灾害对策的依据,但是不宜作为重大工程和某些可能引起严重次生灾害的工程建设的抗震设防依据。未来50年超越概率10%的地震烈度值,与长江流域内断裂活动水平、地震活动水平基本相协调,即在南北构造带及其以西的流域内,地震烈度值Ⅰ≥Ⅶ度几乎遍及全区域,而且有些地区的烈度值Ⅰ≥Ⅸ度,只有阿坝和得荣——稻城两个小区的烈度值Ⅰ=Ⅵ度。南北构造带以东的流域内,未来50年超越概率10%的地震烈度值突然变化的分界线,大致位于略阳——成都——宜宾——宣威一带,靠近于南北构造带的东界。
长江流域的活动断裂,包括断裂的走向、规模、活动时代、活动强度、活动力学性质、活动方式及其与强震活动的相关性等,都具有明显的东西分异现象。M≥5级地震的时空分布、强度、频度与地震破裂带,在长江流域内的东西分异现象也很鲜明。未来50年内超越概率10%的地震烈度值高低的东、西分异现象也很突出。值得注意的是,这三者的分异界线基本相吻合,它们大致位于南北构造带的东界附近。
撰稿:谢广林 岳书玉 徐春阳 蒋篮珍 周秀琼 范治如
6 地质灾害
长江流域地质灾害种类多,发生频繁,主要有地震、水土流失、冻融、石漠化、沼泽化等面状灾害;滑坡、崩塌、泥石流、塌陷、坍岸、土体胀缩、地裂缝、淤积、坑道突水、瓦斯爆炸、岩爆、岩溶、地面沉降等点(线)状灾害。
【地震】长江流域发生6级以上地震百余次,其震中91%分布在甘孜——康定、滇西、安宁河、小江、武都、松潘、马边——昭通等地震带。大致以朗山、邛崃山、锦屏山、玉龙山一线为界,西部地区地震烈度基本上在7度以上。安宁河、小江、甘孜——康定地震带及丽江附近等地区,地震烈度大于9度。东部除个别地区地震烈度7~9度外,大部分地区小于7度。
【冻融】集中分布在巴颜喀拉山——玉树以西长江源头高海拔区,以沱沱河沿线最为集中,甘孜以西有零星分布,属多年冻土,常发生融冻褶皱、融冻泥流、冻胀丘、热融滑塌、热融沉陷、寒冻裂缝等现象。
【土地石漠化】集中分布在云南北部及贵州西部碳酸盐岩中高山区。由于该地区地形高差大,降雨丰富,暴雨多,植被稀少,稀薄的表土经片流及沟道径流侵蚀致使基岩裸露。另外,由于岩溶管道渗漏,使地下水埋深大,地表严重缺水。因此该地区水土难以保持,植物难以生长,呈现坡荒岭秃的荒凉景象。
【沼泽化】分布在马尔康、雅砻江以西地区,通天河河源地区较集中,与高原冻融作用及冰雪融水密切相关。此外,长江中下游湖沼地区也有零星分布。
【滑坡】主要集中分布在长江上游地区。除江源区、川西北高原区、四川盆地中部区外,其他大部分地区均有不同数量、不同规模分布。
区内滑坡又集中分布在金沙江中下游于流区、雅砻江中下游干流区、岖江上游及大渡河中下游干流区、嘉陵江上游区、三峡库区、乌江上游区和汉江上游区。
流域内滑坡按其物质组成主要有堆积层滑坡和基岩滑坡。堆积层滑坡占绝大多数。堆积层滑坡主要有堆积层内滑坡和堆积层——基岩接触面滑坡两类。基岩滑坡主要有顺层基岩滑坡和切层基岩滑坡两类。滑坡密集区大多是人类活动强烈的地方,近期因人类不合理活动诱发滑坡的数量增多。滑坡分布与地形也密切相关,阳坡多于阴坡,滑坡多出现在暴雨中心地带。滑坡发育趋势1900年以前为历史古滑坡期,1900~1960年为宁静期,1960年至今为活跃期,1980年以来,滑坡有进一步加剧的趋势。
【泥石流】主要有稀性泥石流和粘性泥石流两类,冰川型泥石流分布范围极少。长江流域泥石流受地质、地貌条件控制,集中分布在切割强烈、地形陡峻、相对高差大的地区,并沿断裂带和地震带集中分布。长江上游干流及主要支流泥石流分布情况是:金沙江巴曲——奔子栏段、金沙江下游、岷江流域、嘉陵江流域。雅砻江流域、三峡水库库区、小江流域。长江流域的泥石流按活动强度可分为强度区、中度区和轻度区。强度区多分布在金沙江中下游干流区、雅砻江中下游干流区和支流安宁河上游区、岷江上游及大渡河中下游区、嘉陵江上游区。中度区多分布在雅碧江中下游区、汉江上游区、嘉陵江上游区。轻度区多分布在雅碧江上游区、乌江流域、汉江上游区、嘉陵江中游部分支流区、三峡库区。
【岩溶】主要分布在云南、贵州两省及湘西、鄂西地区的碳酸盐岩中高山区及武汉、黄石一带,长江下游地区也有零星分布。主要发育有岩溶塌陷、水库岩溶渗漏、岩溶洼地淹没、地表干旱缺水等灾害。
【淤积】主要产生在长江干流宜昌以下至河口及洞庭湖地区。淤积灾害主要导致港口淤积、航道不畅以及两岸防洪能力下降。
【坍岸】主要出现在九江以下长江干流两岸。由于堤防坍塌致使岸边一些工农业设施被毁并导致人员伤亡。
【地面沉降】主要发生在上海、杭州、常州一带的冲洪积平原。其主要原因是过量抽汲地下水,形成降落漏斗,使地下软土层释水压缩。另外,由于地表沉陷及地下水位下降,还会引起海水人侵,造成地下水盐化和临海地区淹没等灾害。
【土体胀缩】主要分布在南京、合肥、南阳——宜昌、汉中——安康、成都——绵阳以及昆明等膨润土相对集中地区。膨润土吸水膨胀、失水收缩引起地面变形,所导致的主要灾害是浅层土体滑坡、地表裂缝及建筑工程开裂、引水线路坍塌漏水等。
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