关于黄河整体发育演化的地质历史与过程

作者&投稿:紫泼 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
黄河治理与再造构想的第四纪地质演化的依据~

“黄河治理与再造战略构想”有着多学科支持的依据。下面仅从黄河流域第四纪地质环境演变及其黄河发育演化的角度来客观审视该战略构想是否科学与合理。
正如第11章所述,新生代时期,由于构造运动的作用,当今黄河流域散布着多个相互独立的构造盆地。其中较大的有银川裂谷盆地、呼和浩特(河套)裂谷盆地、汾渭断陷盆地等。在地质历史时期的演化过程中,这些盆地逐渐发展成为内陆湖泊,与华北湖一起组成黄河发育史前的湖泊群落。直到第四纪周口店期初期,银川、河套、汾渭等内陆湖盆仍然存在,并各自成为独立的集水系统,控制着当地侵蚀基准面及其水系的发育。随着河流溯源侵蚀过程的发展,侵蚀袭夺与贯通作用逐渐加强,原以诸内陆湖盆为中心的、彼此独立的集水系统,开始相互发生连通,湖泊随之逐渐消亡,最后形成统一的外流型水系——黄河。
由于各段所处地貌位置和构造升、降性质的不同,加之两湖盆之间相对距离大小的不等,以及地质岩性抗蚀能力的差异,必然导致诸湖盆(包括华北湖)之间水流溯源侵蚀作用的强度不同与相互之间连通时间的先后不一。对此,不少学者都进行了详细深入的研究。结果表明,位于汾渭断陷盆地的三门湖消亡于第四纪周口店期早期或泥河湾期末期;银川、呼和浩特(河套)湖泊则于周口店期中晚期开始萎缩,并于萨拉乌苏期早期逐渐消亡;华北湖因受黄河来沙及海水进退影响,其西部干涸于萨拉乌苏期末,东部干涸于晚全新世。因此,由上述湖泊干涸消亡时间的早晚不同不难得出,诸古湖盆之间相互被连通的时间也不一致。青铜峡以上和龙门至桃花峪段为第四纪周口店期早期或泥河湾期末期即已形成。而这时期,位于中游地段的青铜峡至龙门段,也可以说是河口镇(河套湖东缘)至龙门(三门湖北缘)段黄河还未连通形成。河套地区在第四纪周口店期时期仍为一大型湖泊,湖区面积仍有450km2(闵隆瑞,等,1998),发育着稀树草原植被,气候干冷,有时略显湿凉。湖中沉积物下部以黑色、灰色粉砂质黏土为主,上部以浅湖相芒硝矿层为主。这说明它仍为一封闭沉积环境,湖水还未外泄。
因此,这时期下游河南平原只是接受来自汾渭断陷盆地(龙门)以下至华北盆地(桃花峪)段,即形成于周口店期早期或泥河湾期末期黄河东段的河流冲积相沉积,覆盖在此前来自周围山地的坡洪积相、冰水相、湖积相沉积物之上,黄河冲积扇开始发育。但是,从河南平原钻孔资料统计结果来看,周口店期黄河冲积扇发育规模较小(详见第5章),沉积速率不大,全区平均只有约92.6mm/ka。这就是说,中更新世时期,由龙门至桃花峪河段所输送到下游华北湖的泥沙,不论是输沙总量,还是输沙强度均不大,对当时华北湖的淤填消亡作用微弱。
当到了萨拉乌苏期早期或周口店期末期,黄河最后一段——河口镇(河套湖)至龙门(原三门湖)段才得以最终贯通。这时河套湖泊大幅萎缩,在上述浅湖相沉积的芒硝矿层上,逐渐被河流相沉积的萨拉乌苏阶粉细砂和中细砂层所覆盖,湖水开始向下游溢出,河套古湖开始消亡。直到这时,银、呼盆地(河套湖泊)以上黄河西段才与汾渭断陷盆地(三门湖)以下的黄河东段,通过黄河中段——河套湖至三门湖段即晋陕峡谷段的最终贯通而连接起来。至此,一个统一的黄河方告形成。
然而,随着黄河中游晋陕峡谷河口镇至龙门段的最后连通,一个重要的“转折”时期则悄然来临。上游大量清水急速下泄;下游大股水流溯源上侵,致使河—龙区间大量泥沙被侵蚀下泄,进入下游黄河的泥沙“骤然增加”,一个真正的“黄(浊)河”从此诞生,并开始大显“沙威”。
河南平原第四系钻孔资料充分显示,萨拉乌苏期及其以后形成的黄河冲积扇规模十分庞大(表4.1,图11.3),冲积扇发育达到兴盛时期,平均扇体沉积速率约达312.6mm/ka。其中宁嘴冲积扇西起华北湖西缘的今孟津宁嘴,北至太行山南麓,南抵伏牛山北麓,东达汲县、新乡、尉氏和扶沟一线而隐伏于全新世桃花峪、兰考等冲积扇之下,平面形态东宽西窄,现残留面积达6990km2。
特别是萨拉乌苏期晚期及全新世以来,由于晋陕峡谷——河口镇(河套湖)至龙门(原三门湖)段“高能搬运通道”的强力侵蚀输移作用,致使两岸地区侵蚀沟壑快速发展,侵蚀面快速扩大,遂进入下游河南平原即华北湖盆的泥沙剧增,所形成的桃花峪冲积扇、兰考冲积扇等规模更加庞大,冲积扇发育达到鼎盛时期,冲积扇平均沉积速率则高达1691.6mm/ka。
因此,以上事实深刻表明晋陕峡谷段在黄河水流系统中,具有非常独特的“能量”地位和极其重大的侵蚀输沙作用。即只有当晋陕峡谷河—龙高能段发生了连通之后,黄土高原才开始加速侵蚀,黄河输送到下游华北湖的泥沙才开始大幅度增加。换句话说,只有在“强烈侵蚀输沙的河—龙连通段”的存在下,沿该段两岸黄土地区才有了“加速侵蚀”的不良局面。数以万计的侵蚀沟壑开始发育,并由近岸地带向远岸地区大力发展,侵蚀作用面快速扩大,侵蚀下泄泥沙通过千沟万壑涌入晋陕峡谷河—龙段。而该段又在上游大量清水的推动下,加之该段落差很大,蕴藏着极大的输沙能量,致使两岸沟壑汇入的泥沙又被及时地搬运走,从而为泥沙的进一步侵蚀创造了条件。随着河—龙段的侵蚀下切并导致两岸侵蚀沟壑的不断发展,泄入下游华北湖的泥沙量也以迅猛之势呈几何级数增加。河—龙段连通之后的黄河,无论是单位输沙强度,还是绝对输沙总量都是旷古未有的。
从上述第四纪古地理环境演变及黄河发育演化的地质史研究来看,“黄河治理与再造战略构想”正是力图“恢复”周口店期即中更新世时期黄河的基本水流格局,“恢复”周口店期即中更新世时期黄河的侵蚀、搬运、堆积的能量分布环境。它将“重新铲除”河—龙段黄河“高能侵蚀输沙通道”的巨大影响,重塑黄土高原地区周口店期即中更新世及其以前时期“少量的、较为正常的”侵蚀产沙环境,再造周口店期即中更新世时期龙门—桃花峪河段的河道泥沙输移速率,这无疑对抑制黄土高原的加速侵蚀,并为迅速创建下游河道动态冲淤平衡局面具有极其重大的支持作用。可以说,周口店期即中更新世时期的“黄河”水流格局和泥沙侵蚀搬运的载体能量分布环境是“战略构想”确保成立的、最好的“原型试验”。
况且“战略构想”在“克隆”周口店期即中更新世时期“健康”黄河水流格局即水能量分布环境的同时,还特别强调给出了“下游引水增能,冲沙减淤”的相机配合“治疗”作用。这样在“上游分水减能,中游限(断)能拦沙和下游增能冲淤”的协同作用下,创建下游河道动态冲淤平衡(健康)局面是不难实现的。
因此,从黄河流域第四纪地质环境演变及其黄河发育演化来看,“黄河治理与再造战略构想”的科学性与合理性是显而易见的,并得到了最有力的说明和佐证。

黄河“三原”,这里是指青藏高原、黄土高原和华北平原,它们分别位于黄河流域的上游、中游和下游地区,又分别处在我国由西向东的三个梯级地貌台阶上。
青藏高原位于黄河流域的上游地区,平均海拔高达4000多米,是世界上最高的高原,有“世界屋脊”之称,其东北部系黄河的源头地区,为黄河主要的能流“源区”。青藏高原强烈的阶段性隆升是导致我国西北内陆日益强烈干旱化和季风增强的重要驱动力,是东亚季风形成的关键因素,是西北内陆沙漠化和黄土高原形成的始作俑者。
黄土高原位于黄河流域的中游地区,海拔1000~1500m,由次级地貌塬、墚、峁、沟组成,地形支离破碎,沟壑纵横,坡陡沟深,著名的晋陕峡谷即位于该地区,是黄河产沙和华北平原沉积物的主要策源地,为黄河主要的物流(次为能流)“源区”。
华北平原位于黄河流域的下游地区,包括河南平原在内,系黄河不断迁徙、泛滥所成。地势西高东低,坡降平缓,海拔3~100m,为黄河主要物流和能流的“汇区”。
黄河“三原”及其形成演化,构成了黄土侵蚀、泥沙输移和华北平原建造的一个巨型物流、能流的完整系统(图13.2)。它们之间依靠“物质流动和能量传递”而彼此紧密地联系在一起,真实地记录了黄河流域第四纪以来古气候、古环境演变的历史,直接反映了黄河流域地质历史时期内外地质营力及其驱动力的作用特征,是研究黄河发育演化的三大关键节点和信息库。因此,笔者认为加强黄河“三原”形成演化及其驱动力研究,有着十分重大的治黄作用和意义。尤其是将三者之间视为一体进行耦合研究,从物流、能流通量变化及其深层内外地质营力作用入手,于静止中观变化、变化中找规律,在三者相互联系上开展探索,是寻求和解决许多黄河重大问题的理论基础,必将会把前述黄河治理与再造研究工作引向更加深入的地步。

图13.2 黄河“三原”形成演化及其在黄河发育过程中的作用关系图

11.1.2.1 黄河形成于周口店期中晚期至萨拉乌苏期早期

闵隆瑞、迟振卿等从第四纪时期前套平原的环境变迁研究出发,对黄河中段亦即前套段的形成时代进行了探讨。据此,我们对黄河整体发育演化历史做出判定。

前套平原或称呼和浩特平原,位于河套平原东部。地质构造上属于呼和坳陷。自第四纪以来,前套平原经历了较大的古地理变迁——古湖消失及前套黄河段的形成阶段。

第四纪早期,前套平原区基本上沿袭了第三纪时期的构造形态,呈一南浅北深的箕伏断陷盆地。泥河湾阶—上新统河套组暗色纹层和数层芒硝矿层的特点,反映了第四纪早期断陷盆地内湖泊相的沉积环境。当时湖面宽广,湖泊面积达450km2(闵隆瑞等,1998),受气候条件影响,湖深时沉积黑色和灰色粉砂质黏土层,湖浅时形成芒硝矿层。孢粉分析结果反映了稀树草原型干冷气候,或有时为温凉的气候。周口店阶—泥河湾阶德胜泰组为青灰色粉细砂与黄色粉砂质黏土互层的岩性特征,而且从下至上颗粒变粗,反映了泥河湾期至周口店期时由浅湖向滨湖的过渡。孢粉分析结果反映干冷的气候,趋于荒漠植被环境。萨拉乌苏阶—周口店阶达拉特旗组以灰色粉细砂和中细砂为主,组的下部岩层中仍见有芒硝析出,这说明该时段早些时期仍为一个封闭的水体系统,属滨湖相沉积环境。大约周口店期中晚期后,湖水外泄,被河流相砂层取代。但萨拉乌苏期晚期的河流相沉积环境中间夹有小的湖泊。全新统包头组为粉砂质黏土和粉细砂层,属河流相或有时为湖泊相沉积,孢粉与现代一致,反映大陆性干旱的气候。

上述情况表明第四纪早中期时,前套平原区为一大湖,发育稀树草原型植被,北部边缘直至大青山南鹿,南部边缘在达拉特旗之南,故当时前套平原之北、包头之南黄河段尚不存在。周口店期中晚期到萨拉乌苏期,受新构造运动的影响,南部伊盟隆起抬升。与此同时,气候干冷,湖泊向北迁移并萎缩,大型湖泊变为东西向长条形状,同时湖水开始外泄,古湖消失,包头之南河套段黄河形成。

这一湖水外泄、古湖消失及黄河段的形成也就意味着原三门古湖向上至河套湖段的贯通。据此,我们可以认为一个整体上统一的黄河方告形成。其时,约为周口店期中晚期至萨拉乌苏期早期。

11.1.2.2 黄河形成于鄱阳冰期之后,大约0.90Ma 前后

同其他河流一样,黄河也是依附于地表且为敞开空间的自由流体,由高向低流动是其基本属性。地球表面随着内外动力相互作用而势必出现高低位置变化,即印度板块与欧亚板块碰撞、抬升引起的新构造运动,导致中国西域新生代以来呈现出大范围、大规模拾升运动,使那些原本脱胎于上新世—泥河湾期、后经鄱阳冰期冷处理过的、分散而又自成体系的内流盆地——雏形河流与外流水系发生了相互袭夺、贯通,遂形成统一的黄河主干流段,亦即今天的黄河。

赵诚认为,黄河三门峡是黄河流域中最后一道袭夺关隘,其上游各汇水盆地间经过袭夺、贯通,汇聚足够水量后并在西域抬升作用下,最终跃出三门峡,直泄大海。所以,他认为三门峡的开启与否便成为黄河贯通与否的主要标志。并根据河流阶地、冰期和河流演化过程等材料,演绎黄河起源如下:

1)河流起源Ⅰ期。阶地是河流演化的产物,黄河流域中最古老的河流阶地为T6,约距今1.67Ma,故黄河相应流段的起源约早于距今1.67Ma,即为泥河湾期早中时期。后来此期起源河流一律为冰期所否定。

2)河流起源Ⅱ期。李四光认为,我国鄱阳冰期与欧洲滚兹冰期、北美洲内布拉斯加冰期可对比,足见鄱阳冰期具有北半球的广泛意义。据此提出,先期黄河起源应在鄱阳冰期告终。因为冰期是限制河流发育的,现今的格陵兰岛和南极大陆均无河流发育即是佐证,故而起源于Ⅰ期的黄河虽然拥有了自己的阶地,但鄱阳冰期来临时则给予了彻底的否定。若从孙殿卿确定的鄱阳冰期开始于距今1.15Ma,结束于距今0.90Ma算起,这期间黄河失去河流意义长达0.25Ma之久;鄱阳冰期之后才又重新复苏、演化成为今天的河流。至于大姑及其后历次冰期对已成河流也有一定的制约,但因范围局限、年代较短暂、气温寒冷程度不十分高等原因,故难以作为河流起源的约束时限。

因此,赵诚基于这种认识,指出具有一般河流意义的“黄河”似乎是形成于鄱阳冰期之后,大约距今0.90Ma前后。

11.1.2.3 统一黄河整体上形成于萨拉乌苏期早期或周口店期末期,大约距今0.128Ma前后

笔者研究认为,统一意义上的黄河整体上形成于萨拉乌苏期早期或周口店期末期,大约距今0.128Ma前后。演化历史与地质过程如下:

新生代时期,由于构造运动的作用,当今黄河流域散布着多个构造盆地。其中较大的有银川裂谷盆地、呼和浩特裂谷盆地、汾渭断陷盆地、华北断陷盆地等(图11.4)。后来这些盆地逐渐演化成为内陆湖泊,组成黄河发育史前的湖泊群落。

随着河流溯源侵蚀与袭夺作用的逐渐加强,诸相互独立的集流湖盆之间被先后贯通,湖泊随之逐渐消亡,最后形成统一的黄河水系,这里湖泊消亡是判断两湖之间河流是否贯通的主要标志之一。上述研究结果表明,位于汾渭断陷盆地的三门湖消亡于第四纪周口店期早期或泥河湾期末期(李满洲,2000);银呼盆地(河套)湖泊则于周口店期中晚期至萨拉乌苏期早期开始萎缩,并于萨拉乌苏期消亡(闵隆瑞等);华北湖受黄河来沙及海水进退影响,其西部干涸于萨拉乌苏期末,东部干涸于晚全新世(戴英生,1986)。

图11.4 黄河发育演化史前主要盆地湖泊分布示意图

因此可以看出:银呼盆地以上和汾渭断陷盆地(龙门)以下至华北盆地(桃花峪)段在周口店期早期或泥河湾期末期即已贯通,至周口店期中期应具有相当的发育形成规模。而该时期,位于晋陕峡谷的河套湖盆至三门湖盆(龙门)段黄河还未贯通形成,两地之间尚处在不断的溯源侵蚀与袭夺作用阶段。据前述闵隆瑞等研究成果,周口店期河套地区仍为一大型湖泊,发育稀树草原型植被,湖区面积仍有450km2,北达大青山南鹿,南至达拉特旗南,故当时前套平原之北、包头之南黄河段还不存在。湖中沉积物下部以黑色、灰色粉砂质黏土为主,上部以浅湖相芒硝矿层为主。这说明它仍为一封闭的湖泊环境,尚为银呼盆地以上河段的内流集水湖泊,湖水还未向下游外泄。

因此,这时期下游河南平原只是接受来自汾渭断陷盆地(龙门)以下至华北盆地(桃花峪)段、即形成于周口店期早期或泥河湾期末期黄河东段的河流冲积相沉积,覆盖在此前来自周围山地的坡洪积相、冰水相、湖积相沉积物之上,黄河冲积扇开始发育。但是,从河南平原钻孔资料统计结果来看,周口店期黄河冲积扇发育规模较小(详见第5章),沉积速率不大,全区平均只有约92.6mm/ka。

当到了萨拉乌苏期早期或周口店期末期,黄河最后一段——河套湖至三门湖段才得以最终贯通。这时河套湖泊大幅萎缩,在上述浅湖相沉积的芒硝矿层上,逐渐被河流相沉积的萨拉乌苏阶粉细砂和中细砂层所覆盖,湖水开始向下游溢出,河套古湖开始消亡。直到这时,银呼盆地(河套湖泊)以上黄河西段才与汾渭断陷盆地(三门湖)以下的黄河东段,通过黄河中段——河套湖至三门湖段即晋陕峡谷段的最终贯通而连接起来。至此,一个统一的黄河方告形成,其时间大约在距今0.128Ma前后(李满洲,2001)。

关于河套湖至三门湖(汾渭断陷盆地)段贯通于0.128Ma前后,从山西南部芮城匼河地质剖面亦可得到很好的佐证。

该剖面位于三门湖盆北东侧,下部为三门组泥灰质黏土和匼河组砂砾石层;中部为周口店期离石黄土,构成黄土台面地貌,高出黄河水面约80m;上部发育一层高水位沉积的萨拉乌苏期砂及砂砾石层,而砂及砂砾石层之上即顶部又覆盖了一层马兰黄土(图11.5)。同样的地质现象也见于山西平陆东延村以及三门湖盆南东侧的河南三门峡会兴镇。这一剖面最大的意义是,它揭示出了在周口店期末期存在一次水面快速扩大、水位迅速升高的突发事件,反映出该时期有更大的来水进入原三门古湖盆,从而淹没了古湖盆侧滨高处的周口店期离石黄土,并在其上堆积了萨拉乌苏期砂及砂砾石层。笔者认为,这应该就是三门古湖盆同上游河套古湖盆发生最终贯通之后,水量增大,而突然增大的水量来不及向下游(黄河东段)排泄的结果。

图11.5 山西芮城匼河地质剖面图

(据山西省地矿局资料,略有删减)

①三门组泥灰质黏土;②匼河组砂砾石层;③离石黄土;④萨拉乌苏阶砂及砂砾石层;⑤马兰黄土

随着晋陕峡谷——河套湖盆至三门湖盆的最后贯通,一个重要的“转折”时期悄然来临。上游黄河西段大量清水急速下泄,下游黄河东段大股水流溯源上侵,致使黄河晋陕峡谷南北段两岸地区大量黄土泥沙被侵蚀下泄,进入下游河南平原即华北湖盆的泥沙骤然增加,一个真正的“黄河”从此而诞生(李满洲,2001)。

河南平原第四系钻孔资料充分显示,萨拉乌苏期及其以后形成的黄河冲积扇规模十分庞大(表4.1,图11.3),冲积扇发育达到兴盛时期,平均扇体沉积速率约达312.6mm/ka。特别是萨拉乌苏期晚期及全新世以来,由于晋陕峡谷——河套湖至三门湖段的强力侵蚀搬运作用,致使两岸地区侵蚀沟壑快速发育,侵蚀面快速扩大,遂进入下游河南平原即华北湖盆的泥沙剧增,冲积扇发育达到鼎盛时期,冲积扇平均沉积速率约达1691.6mm/ka。善淤、善决、善徙的黄河,从此更加桀骜而不驯,犹如一把达摩克利斯剑,成为中华民族心头之大患。

也正因为于此,笔者根据上述黄河发育演化研究的结果,通过考查历代中外治黄人士的先进思想和策略,结合当今我国水资源优化配置、黄土高原及三北防沙林生态地质环境整治的需求,以及多泥沙河流自身固有的特性,谨慎提出《21世纪:关于黄河治理的战略构想》(2001)。并以黄河发育演化史为轴线,以客观严谨的地质论据为基础,对黄河治理与再造战略的立论基础与可行性进行了分析与论证,详见本篇第13章。




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市雍普西: 黄河的历史 黄河,中国的第二大河.发源于青海高原巴颜喀拉山北麓约古宗列盆地,蜿蜒东流,穿越黄土高原及黄淮海大平原,注入渤海.干流全长5464公里,水面落差4480米.流域总面积79.5万平方公里(含内流区面积4.2万平方公里). ...

深圳市18010742013: 关于黄河的资料 -
市雍普西: 黄河,中国的第二大河.发源于青海高原巴颜喀拉山北麓约古宗列盆地,蜿蜒东流,穿越黄土高原及黄淮海大平原,注入渤海.干流全长5464公里,水面落差4480米.流域总面积79.5万平方公里(含内流区面积4.2万平方公里). 据 地质演变...

深圳市18010742013: 黄河几万年成历
市雍普西:黄河的形成 之一 在距今160万年左右,青藏高原在一次猛烈惊人的抬升运动中,跃然升出地面,其他板块边缘发生断裂褶皱,形成阶梯状地貌,原来广泛分布的湖泊汇集成河.一条由湖泊汇集而成的大河随之奔腾而下,形成地质构造史中惊心...

深圳市18010742013: 黄河的详细信息 -
市雍普西: 河 百科内容来自于: 黄河(Yellow River):全长5600公里,流域面积752,443 平方公里,是中国境内仅次于长江的河流,它发源于青海省巴颜喀拉山,成“几”字形流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕...

深圳市18010742013: 黄河怎么诞生的 -
市雍普西: 大约160万年前据说,在距今300万年前至160万年之间,青藏高原曾发生3次抬升,其中最强、最猛烈的抬升运动发生在距今160万年左右,青藏高原在一次猛烈的抬升运动中跃出地面,其地块边缘发生断裂褶皱,形成阶梯状地貌,原来广泛分...

深圳市18010742013: 关于黄河的故事和介绍!短点的!越快越好!! -
市雍普西: 中国的第二大河.发源于青海高原巴颜喀拉山北麓约古宗列盆地,蜿蜒东流,穿越黄土高原及黄淮海大平原,注入渤海.干流全长5464公里,水面落差4480米.流域总面积79.5万平方公里(含内流区面积4.2万平方公里).据 地质演变历史的考...

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