EPSL: 雅鲁藏布江中游溃决大洪水—对青藏高原南部正断层与冰川活动耦合作用的响应

造山带或者冰冻圈的滑坡、泥石流和冰川堰塞湖溃决,冰缘湖泊溢流和冰下火山喷发等均可在河流上游地区突然释放大量水体,诱发异常大洪水(Carling, 2013),对下游地区产生灾害性影响。近些年,对喜马拉雅造山带、特别是喜马拉雅东端南迦巴瓦构造结地区的溃决洪水的研究受到越来越多的关注(Korup and Montgomery, 2008; Lang et al., 2013)。人们普遍认识到溃决大洪水与泥沙搬运一起在景观和河流演变中起着重要作用,并与气候条件和构造运动密切相关(Zhang, 1998;Burg et al., 1998; Zeitler. et al., 2001; Finnegan et al., 2008; Ouimet et al., 2007; Scherler et al., 2014;Wang et al., 2014;Cook et al.,2018)。但由于高原边缘巨大的地貌高差、丰沛的降雨和强烈的地表侵蚀,有关溃决大洪水事件的沉积记录主要限于晚更新世晚期-全新世(Wang et al., 2024),对复杂背景下溃决大洪水与气候、构造的相关性及其对长期地貌演化的影响等问题仍在探索之中(Korup and Montgomery, 2008; Korup et al., 2010;Montgomery et al., 2004; Lang et al., 2013)。 相较于陡峭的高原边缘,人们对高原内部的溃决洪水还了解不多。高原内部堰塞湖溃决洪水具有怎样的规模、频次和沉积特征?这一令人感兴趣的问题的探讨将有助于我们理解流溃决大洪水由源到汇的侵蚀和沉积过程。

位于青藏高原内部雅鲁藏布江中游的加查裂点,是仅次于高原边缘南迦巴瓦裂点的第二大裂点。裂点附近保存的冰碛坝、上游宽谷发育的古堰塞湖(Kaiser et al., 2010; Zhu et al.,2014; Han et al., 2017)、下游河谷中的洪水沉积,表明曾发生冰川堰塞湖溃决洪水事件(Yang et al., 2021),同时高原南部系列近南北向裂谷带中最东侧的沃卡-错那裂谷带也在这里穿过(Wu et al., 2007; Wang et al., 2019;Cai et al., 2023 )。相对平坦的高原内部的差异隆升活动与地表侵蚀作用等较弱,干旱条件下大洪水事件的沉积易于保存,成为冰川堰塞湖溃决大洪水事件序列重建以及论证其机制的理想地点。

中国地震局地质研究所王萍研究员、王慧颖博士后和胡钢副研究员等组成的课题组对雅鲁藏布江中游加查裂点上、下游河谷进行了广泛的沉积和地貌调查(图1)。利用14C、OSL、ESR、10Be和26Al/10Be测年技术,获得了包括冰碛坝、堰塞湖和溃决洪水在内的沉积体系的年龄(图2, 3)。利用二维水力分析方法估算了最年轻一期古洪水事件的峰值流量 (图3A),并此基础上对溃决大洪水在高原物资传输中的作用、构造与气候是如何发挥影响等问题进行了讨论。研究结果为理解构造、气候与地表过程的相互作用提供了典型案例。

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图1 雅鲁藏布江中下游流域DEM图与河流纵剖面图。包括古堰塞湖、堰塞坝与溃决洪水沉积的分布范围。

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图2 加查峡谷入口多期冰川堆积地貌与活动断裂分布。

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图3 加查峡谷下游发现的全新世初期溃决大洪水事件,根据洪水水位线推测了洪水规模。

以上研究成果发表于国际地学杂志Earth and Planetary Science Letters:Wang, P., Wang, H., Hu, G., Tao, L., Qin, J., Wang, Y., Xu, B., Zhang, J., Shi, X., & Liu, J. 2024. Catastrophic outburst floods along the middle Yarlung Tsangpo River: Responses to coupled fault and glacial activity on the Southern Tibetan Plateau. Earth and Planetary Science Letters, 646, 118966. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2024.119004