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第三章 曾經滄海——三峽的形成

  center天地不仁,以萬物為芻狗。——老子《道德經》

  €€1.長江三峽的形成與演變

  46億年前,地球的雛形形成後,這個蔚藍色的星球就一刻也沒有停止過運動,不斷地調整著自身的結構與外貌。海洋與陸地、高山與平原、森林草原與沙漠戈壁、幹冷與濕熱氣候、生物物種的演替等,構成了地球自身演變的主旋律。總體而言,地球表層的組成可分為四個層圈:大氣圈、岩石圈、水圈和生物圈。也有學者把人類單獨列為一個層圈,從而把地球的組成簡稱為天(大氣圈)、地(岩石圈+水圈)、生(生物圈)、人(人類圈)。岩石圈主要由板塊組成。一些板塊大部分為海洋所覆蓋,一些板塊則大部分為陸地所占據,其他一些板塊則介於上述兩者之間,一部分被海洋覆蓋,一部分為陸地所占據。

  大氣圈的變化更多地與板塊構造演化以及由此引起的海陸分布及洋流位置、形勢變化有關。盡管我們關注的是人類自身的起源與演化,但天、地、生與人類的關係是息息相關,密不可分的。可以說,正是由於天、地、生的不斷演變,才最終導致了人類的出現與發展。甚至於,人類將來的命運,也並不完全掌握在自身的手裏,仍將由其與天、地、生、人的相互關係所決定。所以,為了更好地複原、理解人類自身及其演化出的文明在三峽地區的發生、發展史,在此簡單回顧一下該地區的地質曆史是必要的。

  通常認為,地球上最古老的、可識別的岩石的出現大約是38億年前。至少在距今25億年以前的太古宙,原始的地殼、海洋和大氣圈就已形成,古海洋中已出現最原始的生命形態——原核生物。當時,全球幾乎都是淺海,隻有分散的小島或小陸塊。在元古宙,地球上發生了一次廣泛而強烈的地殼運動,一些洋殼褶皺隆起,並伴有岩漿的大量噴溢和岩層的變質作用,使陸塊加大,形成了一些較大而穩定的古陸,之後又不斷焊接延長。在此期間,真核生物與多細胞生物相繼出現在古海洋中。在新元古代,古陸麵積不斷擴大而合並在一起構成了超大陸,這個大陸在形成1億年後開始分裂,在南部形成岡瓦納大陸,北部分離為北美洲、歐洲和亞洲三個古大陸。從寒武紀開始,世界各地出現了廣泛的海侵,幾乎全球均為海水淹沒。此時,古海洋中突然出現了大量原始形態的無脊椎動物門類,此事件稱為寒武紀生命大爆炸。奧陶紀以後,又廣泛發生海退,特別是在距今約4億年前的誌留紀末期,全球範圍內發生了一次強烈的構造運動(加裏東運動),使一些海槽擠壓褶皺上升成山脈,全球陸地麵積迅速擴大,之前彼此分離的歐洲與北美洲也合並在一起形成了一塊大陸——歐亞大陸。

  2.8億年前的早二疊世,今日的長江三峽所在地是一片汪洋——古地中海,或稱為“特提斯海”。這片海域橫貫現在歐亞大陸的南部地區,與北非、南歐、西亞和東南亞的海域溝通。其南北兩側是已被分裂開的超大陸,南邊是岡瓦納大陸,包括現在的南美洲、非洲、澳洲、南極洲和南次亞大陸(印度半島和阿拉伯半島);北邊是歐亞大陸(或勞亞大陸),包括現在的歐洲、亞洲和北美洲。歐亞大陸的大部分是由較小的陸地碎片借著板塊運動所拚成。南方的岡瓦納大陸隔特提斯海與北方的歐亞大陸相對。

  二疊紀時,全球範圍發生了一次強烈的地殼運動(海西運動),使海槽兩側的大陸板塊發生對接碰撞,許多海槽先後關閉或褶皺隆起,全球大陸(包括岡瓦納大陸和歐亞大陸)連成一體,形成泛大陸,或稱聯合大陸。泛大陸的存在已為古生物學證據、大陸邊緣吻合證據、冰川證據、古氣候學證據及古地磁證據等證明。一般認為,泛大陸在中生代開始解體,經過三個階段的分裂,大西洋形成和擴展,古地中海收縮關閉,北美與歐亞大陸分離、南美與非洲分離,印度次大陸和澳洲分別向北、東北方向漂移,逐漸分裂成今天的海陸格局。我國的揚子板塊就是當時從澳洲漂移過來與中國大陸整合的。

  三峽庫區全部位於揚子準地台區,從古生代到三疊紀,本區基本上是一種穩定的地塊環境,區內沉積了一套廣泛分布的、不同時代的淺海相碳酸鹽岩,為該區岩溶(喀斯特)地貌的形成奠定了物質基礎。其中,三疊係厚層狀純灰岩是區內分布最廣的地層,分屬大冶組(早三疊世)、嘉陵江組(中三疊世)和巴東組(晚三疊世)。

  對長江三峽這一地域概念有幾種不同的理解。狹義的長江三峽是瞿塘峽、巫峽、西陵峽三段峽穀的總稱,西起重慶奉節的白帝城,東至湖北宜昌的南津關,全長192公裏。廣義的長江三峽是指三峽庫區,即三峽大壩工程完工後,175米水位所波及到的、宜昌至重慶長江幹流及其支流區域所輻射的沿岸高山丘陵地區。最近,中科院古脊椎動物與古人類研究所黃萬波先生進一步提出了“大三峽”的概念。所謂“大三峽”,是指以狹義的長江三峽為核心地段的大部分長江流域,包括南京到重慶的長江幹流及其支流所輻射的地區。

  長江三峽的形成,是強烈的造山運動所引起的海陸變遷及江河發育的結果。下麵簡述對三峽地區地質構造形成具有重要影響的幾次地質構造運動:

  (1)印支運動(三疊紀中期至侏羅紀早期的地殼運動)。在三疊紀早期,中國的地形與今天相反,東部高,西部低,南部仍廣泛發育海相沉積,構成“南海北陸”的格局。今天的長江流域西部,是古地中海,現在的長江三峽一帶即當時的海濱。印支運動引起中國南方的大規模海退,對中國古地理環境的發展影響很大。中國除西藏、青海南部、華南部分地區及東部沿海個別地區外,普遍上升為陸,基本結束了三疊紀中期以前“南海北陸”的格局。包括川西、甘肅和青海南部等地的“雪山海槽”全部褶皺升起,海水退至新疆南部、西藏和滇西一帶,仍屬特提斯型海域。長江中下遊和華南地區大部分已由淺海轉為陸地,從此中國南北陸地連為一體,全國大部分地區處於陸地環境。中三疊世末期,三峽地區的海岸地殼在印支運動中上升,古地中海大規模地向西後退,現今著名的黃陵背斜也初具規模地露出於海平麵上。在它的西部和東部,分別出現了東、西古長江的雛形。

  (2)燕山運動(侏羅紀和白堊紀期間中國廣泛發生的地殼運動)。燕山運動對中國大地構造的發展和地貌輪廓的奠定,都具有重要意義。此時中國陸域又有擴大,古地中海繼續後撤。由於構造背景不同,燕山運動的強度和表現形式有明顯的東、西差異。在大興安嶺、太行山、雪峰山一線以西,為相對穩定的一些大型內陸盆地所在,如鄂爾多斯、四川、準噶爾、塔裏木等盆地,它們在中生代期間幾乎連續地接受河、湖相沉積。經過燕山運動,中國地貌的構造格局已清晰地顯現出來。到了距今約7000萬年前的時期,由於南印度洋的海底擴張,使原在南半球的印度板塊向北逐漸漂移,最後同北方的亞歐板塊發生俯衝和碰撞。處在這兩個堅硬陸塊之間的古海受擠壓而猛烈抬升,形成高大的山脈。在7000萬年前的燕山運動中,四川盆地和三峽地區隆起,三峽地區的厚層岩石被擠壓成彎彎曲曲的褶皺和斷層。今天三峽地區的七曜山、巫山、黃陵就是在這次造山運動中形成的三段山地背斜。這三個背斜隆起以後,其東西兩個坡麵上發育的河流,各自形成相反的流向。

  經過印支運動和燕山運動,中國陸地麵積擴大,海域麵積相對縮小,全國出現東高西低、北高南低的地勢;氣候轉趨溫暖;植物繁茂,動物種類豐富。

  (3)喜馬拉雅運動(新生代地殼運動的總稱)。這一運動對亞洲地理環境產生重大影響。西亞、中東、喜馬拉雅、緬甸西部、馬來西亞等地山脈及包括中國台灣島在內的西太平洋島弧均告形成,中印之間的古地中海在始新世中期(距今4000萬年左右)時消失。這一運動中,中國東西地勢高差增大,青藏隆起為世界最高的陸地,地球上的“世界屋脊”。

  我國所有高山、高原現今達到的海拔高度,主要是發生在上新世的喜馬拉雅運動第三幕以來上升的結果。一直到今天,青藏高原的隆起活動還在繼續。伴隨青藏高原的隆起,我國氣候從此發生巨變。

  在三四千萬年前的喜馬拉雅造山運動時,長江流域的地麵普遍間歇上升,於是出現了西高東低的地形。直到現在,三峽地區的地殼仍在緩慢上升。在三峽背斜隆起以後,其兩側的河流,即西部的古長江和東部的古長江,就在河流的下切作用和溯源侵蝕中相互靠近。由於此時中國已形成西高東低的地勢,所以東坡的河流比西坡陡,其溯源侵蝕能力也比西坡強。經過千萬年的切割,尤其是第四紀以來,地殼上升速度加劇,河流強烈下切,三峽地區的三個背斜終於被切穿,於是東西兩條古長江貫通一氣,形成了今天的長江。三峽地區巨厚的石灰岩地層在地表水和地下水的溶蝕下,形成了三個狹窄陡峭的大峽穀,而砂岩等不易被溶蝕的地層則形成了寬闊平緩的河穀。有學者認為這個過程完成於大約50萬年前。三峽形成之後,江水對河床和兩岸的切割侵蝕作用更加強烈,使河床不斷加深。這一發展,現在仍在繼續中。李四光於1924年曾指出:黃陵背斜為華西、華東的分水嶺,嶺西之水流入歸州盆地和四川盆地,嶺東之水則向東流,襲奪年代是第三紀末至更新世初。更新世期間,由於青藏高原間歇性的隆起,河流下切的同時在三峽地區的長江兩岸形成了多級河流階地。

  €€2.長江三峽的地形地貌

  中國的地勢西高東低,呈階梯狀分布。中國的現代地形包括三大階梯,一級階梯是青藏高原,平均海拔為4000-4500米,其中包括世界上最高的山脈喜馬拉雅山脈。由該地區向東至大興安嶺——太行山——巫山——雪峰山一線為第二級階梯,平均海拔為1000-2000米。該線以東為第三級階梯,主要是我國東部平原地區,平均海拔在500米以下。這種西高東低的地形格局決定了長江與黃河等主要河流由西向東的流向。從中國陸地的第三級階梯繼續向海麵以下延伸,就是淺海大陸架,這是大陸向海洋自然延伸的部分。

  三峽地區地處我國大地貌單元第二級階梯中間的樞紐地段,長江上遊向中遊的過渡地帶,是中國中、西部山地(第二級階梯)與東部平原(第三級階梯)的分界線。三峽庫區地貌明顯受地層岩性、地質構造和新構造運動的控製,以奉節為界,分為東西兩大地貌單元。峽穀之間為向斜和構造盆地所隔開,在江水的作用下,形成較為開闊的寬穀。由於劇烈的造山運動和水的侵蝕,形成了山高峽窄、地勢險峻的峽穀特征。峽穀段基本上為石灰岩區,寬穀段則主要由砂岩、泥岩夾灰岩、火成岩等構成。山多河多,眾多山脈連綿起伏,大小河流縱橫交錯,長江幹流自西向東橫貫全境。

  庫區常見的地表岩溶地貌有峰叢、峰林、孤峰、落水洞、岩溶漏鬥、坡立穀、岩溶窪地、幹穀、溶溝、石芽等。庫區常見的地下岩溶地貌以溶洞的廣泛發育為特征,溶洞既有幹洞,也有濕洞(發育有暗河);既有無沉積物充填的,也有保存有碎屑沉積物、化學沉積物(鍾乳石)的,沉積物中常見第四紀哺乳動物化石。處於同一高程的溶洞基本上是同時形成的,所以,庫區的溶洞往往可根據海拔高度劃分成若幹層,並可與該區的夷平麵作相應的對比,從而可初步判斷溶洞形成的大致年代。廣泛發育的岩溶地貌形成了三峽地區壯美秀麗的自然景觀,如奉節夔門、天井峽地縫、小寨天坑,巫山十二峰,雲陽龍缸,武隆芙蓉洞,豐都雪玉洞、迥龍洞等。

  三峽地區比較典型的地貌現象是夷平麵和河流階地的廣泛分布。下麵,對此作一簡單介紹:

  (1)夷平麵。夷平麵又稱均夷麵,是指在地殼長期穩定的情況下,由各種外動力地質作用對起伏較大的山地丘陵進行剝蝕與堆積的過程中所形成的近於平坦的地麵。從遠處觀看,發育良好的夷平麵的山丘頂部猶如刀切似的平整,宛如一水平線。夷平麵是一個廣大地區的構造長期穩定,地貌發育成熟的產物,標誌著地貌發育的重要階段。遼闊的夷平地麵,相當於侵蝕循環中形成的準平原。範圍較小或發育得不很充分的夷平地麵,常稱剝蝕麵。夷平麵或剝蝕麵經構造抬升和強烈的侵蝕切割,可形成不連續的高平地麵,即古夷平麵、古剝蝕麵。原始夷平麵有時可連片相接形成山頂平原。山地層狀地貌(多級夷平麵)的發育,表示山體上升過程中,經曆過多次穩定——強烈隆起過程,但有的層狀地貌麵是斷層作用造成的。

  19世紀20年代,地質學家葉良輔和謝家榮根據地質、地貌特征及海拔高程,將鄂西地區的幾個夷平麵自上而下分別做了如下命名:形成於白堊紀末期的“鄂西期”,形成於古近紀的“山原期”,和形成於第四紀的“三峽期”。王增銀等咱8暫把鄂西地區的夷平麵劃分為五級,即鄂西期(1800-2000米,形成於中侏羅世到晚侏羅世)、台原期(1400-1600米,形成於白堊紀晚期到古近紀早期)、山原期(1100-1300米,形成於中始新世晚期到晚始新世)、山盆期(800-950米,形成於中新世晚期到上新世早期)和雲盆期(600-700米,形成於早更新世)。

  三峽地區分布著多級夷平麵,其中海拔3106.4米的大巴山主峰是該地區海拔最高的一個夷平麵。山原期夷平麵在三峽中部最高約1000米,向西至重慶歌樂山降至500-600米,向東至宜昌以東荊州為120-140米,再東至沙市已傾伏於平原之下。複雜的構造運動,可使夷平麵產生複雜的變形,夷平麵的高度一般反映其構造抬升的高度,同一夷平麵經構造抬升也可能具有不同的高度。如,城口縣境內具有明顯的四級夷平麵,由北而南層層下降,海拔分別為2200-2400米、1800-2000米、1100-1400米及河穀地帶(海拔600-800米)。而神農架區域則具有明顯的三級夷平麵:鄂西期,2200-1700米;山原期,1700-1000米;三峽期,1000米以下。

  (2)河流階地。海平麵下降或構造上升運動往往會引起河床下切,在下切過程中,相對於下切形成的新河道,老河床底抬升,從而成為河流階地。不少河流具有多級階地,記載了過去的河流演變曆史。由於更新世期間青藏高原的間歇性抬升、長江河流的下切及長江流量的變化,在三峽地區的長江兩岸發育了多級河流階地。河流階地根據形態和結構特征,可劃分為侵蝕階地、堆積階地、基座階地和埋藏階地四種基本類型。

  這四種基本類型的階地,可以在同一條河流的同一地段出現,也可以在一條河流的不同地段出現。如果在同一地段出現,通常高階地為侵蝕階地或基座階地,低階地為堆積階地;如果在不同地段出現,通常上遊以侵蝕階地和基座階地為主,下遊以堆積階地和埋藏階地為主。河流階地有對稱分布的,也有不對稱分布的。前者在河穀兩側同一高度上分布著;後者在河穀兩側左右錯列在不同高度上,它反映以河流為軸心、兩側不等量的上升運動。

  階地的形成與新構造運動有著密切的關係,多級階地的存在表明有過多次、間歇性的上升運動。不同的學者,在不同的時期,對長江流域的階地有不同的劃分。李坪等將長江三峽及宜昌地區的河穀階地劃分為10級,沈玉昌認為長江三峽地區存在9-10級階地,而謝明認為長江三峽地區僅有6級階地。長江三峽地區的新構造運動是以巴東、巫山、奉節一帶為中心的大麵積拱形隆起,而以巫山隆起最高;與隆起相對應的是宜昌以東地區及雲陽和萬縣一帶的相對拗降。構造運動的複雜性和旋回性必然產生多種類型的階地。

  研究表明咱9暫:長江三峽地區各級階地麵明顯向長江傾斜;第Ⅰ級階地前緣大多被浮土和高河漫灘沉積物所覆蓋,個別地區露出基岩,這一級階地麵分布最廣,沿江城鎮大部分(萬州、巫山、奉節、豐都、雲陽等)均分布在這一級階地上;各級階地不是基座階地就是侵蝕階地,基座上的衝積層都較薄;隻有萬州溪口鎮東北、距鹽井溝動物群典型化石地點約1.3公裏處的一個階地為埋藏階地;除第Ⅰ、Ⅱ級階地的分布麵積較廣外,其餘各級均已被分割成零星破碎的小平台;三峽地區豐都縣境內的長江兩岸發育四級階地,均為基座階地;其中第Ⅳ級階地的基座上堆積少量礫石,上部為河漫灘相堆積,整個沉積較薄,分布不連續。第Ⅲ級階地基座上普遍沉積了厚約2-8米的礫石層,上部為細粒堆積;第Ⅱ級階地基座向長江傾斜度較大,基座上部極少保留礫石層,主要以河漫灘相細顆粒堆積為主,其前緣常被第Ⅰ級階地後緣覆蓋,表現為覆蓋基座階地,局部基座出露;第Ⅰ級階地結構與第Ⅱ級階地類似,分布連續,前緣大多被浮土和高河漫灘沉積物所覆蓋,個別地區露出基岩。

  陳福友等咱10暫對三峽地區長江階地的形成年代進行了總結,認為第Ⅵ-Ⅶ級階地大致形成於早更新世的後期,第Ⅲ-Ⅴ級階地形成於中更新世,第Ⅱ級階地形成於晚更新世早期或末次間冰期,而第Ⅰ級階地形成於晚更新世末期至全新世早期。馮興無等咱11暫據東方劍齒象化石的年代測定推斷:長江三峽地區的第Ⅱ級階地形成於6萬多年前,即更新世晚期;根據烏木材料的年代測定可以推斷,第Ⅰ級階地堆積物形成於距今約8000年前,即全新世早期。

  
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