长江第一湾的形成时间和机制：来自河流地貌模拟的新证据

【作者】 张笛； 曹凯； 袁小平； 王国灿；

【机构】 中国地质大学(武汉)地球科学学院流域关键带演化湖北省重点实验室； 中国地质大学(武汉)中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室全球构造研究中心；

【摘要】 世界第三长河——长江的演化是世纪谜题。其中,金沙江中上游途径云南省石鼓镇,由原本的SSE向急剧转为NNE向,形成著名的"长江第一湾"。独特的发夹形水系的形成是揭示长江贯通和青藏高原东南部地貌演化的关键,但具体时间和机制仍存在较大争议(Cao et al., 2019; Clift et al., 2020;Gourbet et al., 2017; Kong et al., 2012; Zeng, 2002; Sun et al., 2020; Zheng et al., 2020)。基于水动力模型,以青藏高原东南部长江第一弯地区为对象,利用Goren et al.(2014)提出的线性河道反演模型,结合宇宙成因核素确定的流域侵蚀速率(McPhillips et al., 2016; Henck et al., 2011),模拟了长江第一湾附近的三条支流的下切历史,并确定了25-20 Ma的河流起始下切时间。结合河流形貌学参数:陡峭系数(ksn)显示了玉龙逆冲断裂带上盘差异侵蚀速率,裂点分布揭示了断裂引起的河流袭夺事件,χ值分布显示第一湾流域的扩展趋势。综合上游低温年代学确定的河流起始下切时间,确定了49.5±1.0 mm/yr的快速溯源侵蚀速率,与裂点迁移数值模型解析解的溯源速率相一致(51.3±15.0 mm/yr; Berlin and Anderson, 2007)。这些结果显示了第一湾处瞬时河流下切和上游快速溯源侵蚀记录的河流袭夺与反转重组的信号,以响应玉龙逆冲断裂带(YTB)向东逆冲。河流起始下切和逆冲作用的时空一致性促使我们为长江第一弯的起源提供了一个新的模型。原向南流动的古金沙江及其支流水洛河受到岩浆活动的部分破坏,导致剑川盆地东部形成一个沼泽状湖泊,这与第一弯以南约50 km的剑川盆地36-35 Ma沉积环境的变化相一致。渐新世晚期-中新世早期,古水洛河向北倒转后被古红河袭夺,同时湖水被排干。随后,约25-20 Ma金沙江在第一弯处开始切割,并以约50 mm/yr的速度向上游溯源,创造了长江第一湾。该研究为西藏东南部新生代中晚期构造与河流重组的相互作用提供了新的视角,表明逆冲诱发的地形增长在诱发藏东南边缘河流重组中的作用,从而挑战了现有的中新世晚期下地壳流动驱动的地表隆起和河流切割的地球动力学模型。更多还原