20世纪50年代，随着国家对汉江水土资源开发项目的推进，地质学家对汉江流域的第四纪地貌、环境及地层等诸多地学问题进行了较为系统的研究，并提供了重要的基础资料^[1-2]。近年来，随着南水北调中线工程的建设，丹江库区及周边地震地质环境问题显得尤为突出，如核心水源区会诱发构造地震、水库诱发地震及地质灾害等。尽管前人开展了一系列的研究工作^[1-7]，但是对汉江郧阳段核心水源区阶地研究的系统性还不够。研究该区域河流阶地发育年代、成因过程、构造变形等问题，可以从宏观上推测第四纪以来的构造活动特征，对核心水源区的地震地质及地质灾害预测等相关课题具有重要的现实意义。

1 区域地质与地貌概况

研究区位于两陨掀升区，基底为浅变质的前寒武系郧西群、耀岭河群及部分古生界地层，经印支运动褶皱成山，而后经晚白垩世至古近纪的陆内造山，形成郧西、郧县等断陷盆地，喜马拉雅运动致使盆地封闭。在新构造运动的间歇作用下，区内山麓地带发育不同程度的多级夷平面及河流阶地。两陨断裂和白河-谷城断裂是区内两条重要断裂，沿断裂发育大量的次级断裂。其中两陨断裂自北西向南东贯穿研究区，形成一条宽大的构造带，在第四纪以来具正断走滑性质(图 1)。

汉江郧阳段流域的地形多为峡谷和盆地，峡谷地段河流一般深切入基岩中，缺少河漫滩或仅发育砾石河漫滩，阶地狭窄或缺失。盆地地段河谷宽广，河流阶地较为发育，阶面宽阔，可见到5级阶地：T₁阶地在盆地内发育较好，但在峡谷地段多缺失，且丹江库区二期蓄水后基本被淹没；T₂阶地分布较广泛、阶地面较平坦；T₃~T₅阶地面一般侵蚀破坏严重，多遭受冲沟强烈切割，地貌上多为残丘，地层残缺不全^[1-4]。

2 阶地的发育特征

本文研究的汉江郧阳段阶地分布在郧阳区五峰乡汉江左岸、青曲镇弥陀寺汉江右岸、郧阳盆地及盆地周缘(图 1)。各调查点汉江阶地的特征列于表 1。

2.1 五峰阶地

在汉江的凸岸五峰分布5级阶地，最大河拔高度134 m，除T₁、T₂阶地为堆积阶地外，其余均为基座阶地。T₁阶地由于人工挖石及丹江库区蓄水，地层剖面破坏严重，残存约5 m厚砾石层；T₂阶地河拔约17 m，由灰-青灰色砾石层及灰黄色含粘土质粉砂组成堆积阶地，堆积层厚约12 m；T₃阶地河拔约64 m，由元古界灰白色片岩构成阶地基座，上覆河流相冲洪积层，厚约9 m；T₄阶地河拔约84 m，由元古界灰色-浅灰黄-浅灰绿色片岩构成阶地基座，上覆河床相砾石层，厚约10 m；T₅阶地河拔在119~134 m，在地貌上一般呈残丘状产出，由元古界片岩构成阶地基座，上覆河床相砾石层、河漫滩相粉细砂层、含砂质粘土层等，产出厚度不超过15 m。

2.2 青曲阶地

在汉江左岸曲远河口弥陀寺分布有5级阶地，除T₁、T₂阶地为堆积阶地外，其余均为基座阶地。T₁阶地由于丹江库区二次蓄水，在调查期间已被淹没，而据前人调查^[4]，弥陀寺汉江T₁阶地高出河面约5~8 m，沉积物主要为浅灰黄色粉砂层和砾石层，其前缘被现代河滩砂砾层所覆盖；T₂阶地河拔约16 m，由厚约11 m的灰色砂砾层和粉砂层组成的堆积阶地；T₃阶地河拔约29 m，由元古界变质岩构成阶地基座，上覆河流相堆积层，厚约14 m；T₄阶地河拔约57 m，由元古界变质岩构成阶地基座，基座面河拔约35 m，上覆厚度约4~5 m的河流相堆积层，堆积层下部为砾石，上部为河漫滩相砂层和褐黄色粘性土层，郧县人头骨化石和其他哺乳动物化石发掘于该层中；T₅阶地在学堂梁子西北方不远处有残余分布，由于长期侵蚀，残留的阶地顶面河拔约100 m。

2.3 郧阳盆地阶地

郧县盆地及边缘分布有汉江5级阶地，除T₁、T₂阶地为堆积阶地外，其余均为基座阶地。T₁阶地河拔约9 m，在郧阳盆地内右岸较宽，阶面微倾于江心和下游，属堆积阶地类型；T₂阶地河拔约24 m，由杂色砾石层、灰黄色砂层及黄褐色粘土等构成堆积型阶地，堆积层厚约15 m；T₃阶地河拔54~60 m，由白垩系褐红色砂岩、砾岩构成阶地基座，基座上覆河流相冲积层，厚度10~20 m；T₄阶地河拔80~100 m，由白垩系褐红色砂岩、砾岩构成阶地的基座，基岩面海拔约210 m；T₅阶地河拔约130~150 m，在郧阳盆地汉江右岸由白垩系褐红色砂岩构成阶地基座，在盆地东北杨溪铺镇汉江左岸则由元古界灰白色片岩构成阶地基座。

3 阶地形成时代

在汉江上游河流阶地中，前人曾对汉中盆地、郧阳弥陀寺等地河流阶地开展过断代研究，但因测年方法限制，对汉江上游阶地形成时代仍有一定的分歧。将不同学者在不同地点的断代数据整理如表 2所示。杨秀芬和黄培华^{[4, 8]}则利用地层对比方法，根据沉积物颜色标志、风化特征和阶地发育规律推断，汉江T₁、T₂、T₃、T₄阶地分别形成于全新世、全新世或晚更新世、晚更新世、中更新世和早更新世。陈铁梅等^[5]用ESR法对郧县人遗址处开采的哺乳动物化石测年推测，T₄阶地年龄不晚于800 ka BP。阎桂林等^[3]用古地磁法对弥陀寺汉江阶地上沉积物测年，推测T₄阶地年龄约1 000 ka BP。在郧阳城区附近T₃阶地产出东方剑齿象化石，指示的地层时代为中更新世^[9]。Sun等^[10]对汉中黄褐土用TT-OSL方法进行测年认为，T₁、T₂阶地形成时间分别不晚于150 ka BP、170 ka BP。王明明^[11]对汉中盆地OSL测年结果表明，汉江T₁阶地为全新世堆积，T₂、T₃阶地形成年龄大约为67.5±4.0 ka BP、140.5±8.2 ka BP，T₄阶地形成年龄大约为1 344±134 ka BP。庞奖励等^[6-7]对郧县前坊村、青曲弥陀寺剖面的OSL测年后推断，汉江T₁阶地的形成时间约在25 ka BP。

对于汉江上游附近河流，雷祥义等^[12]对黄褐土地层研究认为，丹江T₃阶地的形成时间不晚于600 ka BP。薛祥煦等^[13]利用溶洞沉积物的OSL测年认为，南洛河T₁、T₂、T₃阶地的形成时间分别不晚于28 ka BP、241 ka BP、526 ka BP。陈蜀俊等^[14]根据TL测年数据推测，下伞河T₂阶地形成年龄不晚于80 ka BP。鹿化煜等^[15]对汉中盆地的黄褐土进行磁性地层及OSL年龄研究认为，南洛河T₂阶地的形成时间不晚于1 100 ka BP。雷东宁等^[16]对白河T₂阶地砂土、砂质粘土进行TL测年后推测，其T₂阶地形成时间不晚于50 ka BP。

由于研究区所处亚热带湿润季风气候，砾石层表面鲜有积淀形成钙膜，故不宜采用干旱-半干旱地区的砾石钙膜法来测定阶地年龄。本次利用砾石层中粉细砂透镜体或砾石层上覆的粉细砂OSL测年，以推测阶地形成年代(表 2)。在五峰乡、青曲弥陀寺和郧阳柳陂等地，汉江T₃阶地等含砂层OSL测年结果为152.00±17.03 ka BP、110.21±18.04 ka BP、143.04±15.80 ka BP和104.43±13.18 ka BP；T₄阶地砾石层中的细砂透镜体OSL测试结果为131.66±16.9 ka BP、160.95±16.88 ka BP和134.99±15.52 ka BP；而对杨溪铺镇汉江T₅阶地砾石层上覆的砂层，光释光测试结果大于112 ka BP。

以上研究表明，不同学者对流域阶地的断代结果差异较大。结合地质、地貌及测年学资料，可以形成的基本共识是：汉江T₁阶地形成于全新世-晚更新世末期(参考年代约25 ka BP)，T₂阶地形成于晚更新世(参考年代约67 ka BP)，T₃阶地形成于晚更新世早期-中更新世末期(取已有测年数据平均值，参考年代约128 ka BP)，T₄阶地形成于中更新世早期-早更新世晚期(参考年代约1 344 ka BP)，T₅阶地因受测年技术所限无法确定其年代，但仍可推测其形成时代不晚于早更新世。

4 阶地新构造运动意义

一般说来，新构造运动包含新近纪和第四纪发生的构造运动。本文主要根据汉江郧阳段阶地分布的高程及由测年结果推算的阶地形成年代，讨论阶地在第四纪以来的活动。

4.1 阶地横向对比

汉江郧阳段五峰、青曲和郧阳盆地等地河流阶地较为发育，它们的共同特点是：均发育5级阶地，且在汉江两岸不对称分布，T₃阶地及以上为基座型阶地。总体上反映出它们形成于秦岭东南缘地壳隆升的大地构造背景，而其间的差异又反映出各自所在地域构造活动的局部特点。

从五峰-青曲-郧阳盆地的汉江阶地位相图(图 2)可知，汉江T₁、T₂阶地河拔高度横向上变化较小，T₃、T₄、T₅阶地河拔高度在郧阳盆地段和五峰段基本保持一致，但明显高于青曲段同级阶地高度。考虑到汉江阶地后缘与前缘高度的差异性，汉江五峰段和郧阳盆地段较之于青曲段，T₃、T₄、T₅阶地河拔高度分别高出25~35 m、27~37 m、30~50 m，故推测在汉江T₃阶地形成后、T₂阶地形成前，五峰段、青曲段、郧阳盆地段垂向上构造隆升不一致的这种差异现象可能是由断裂活动造成。结合研究区域的地质背景，两陨断裂在郧阳盆地以西断裂倾向南东，第四纪以来具正走滑性质，推断两陨断裂在第四纪以来的活动是造成这种差异的主要因素。参照上述汉江T₃阶地和T₂阶地的形成时间认为，断裂活动的时代为中更新世末期-晚更新世早期。

4.2 阶地对区域抬升的指示意义

汉水河谷阶地的形成是由于新构造运动的差异性所致^{[2, 13]}。研究区为中强构造活动区，若不考虑气候因素及河流下蚀作用对阶地形成过程的影响，根据各级阶地的形成年代及基座面相对高度可推算不同时段的抬升速率。T₄阶地基座面的河拔约70 m，参考前述T₄阶地形成年龄约1 344 ka BP，可近似地推算汉江郧阳段更新世早期以来的平均隆升速率约0.052 mm/a，这一值低于前人对秦岭的研究值^{[13, 17]}。T₄、T₃阶地基座面高差约30 m，推算T₄、T₃阶地之间抬升速率约0.027 mm/a；在郧阳盆地通过钻探获取T₂阶地红色砂岩基岩面的高程为135 m，与T₃阶地基座面间的高差约45 m，推算T₃、T₂阶地间抬升速率约0.738 mm/a。图 3比较了研究区与秦岭更新世以来的各时段抬升速率。由图可见，研究区及秦岭的抬升在更新世以来有逐渐增强的趋势，但研究区的抬升速率及增强的幅度较秦岭弱。这说明研究区的抬升与秦岭的隆升有密切关系，但可能由于研究区处于秦岭东南缘余脉，并非隆升的中心地域，导致抬升幅度较弱；也有可能受研究区南部的武当隆起对该段河流阶地抬升的束缚作用的影响。

5 结语

1) 汉江郧阳段发育5级河流阶地，T₁、T₂阶地为堆积阶地，T₃、T₄、T₅阶地为基座型阶地。T₁~T₅阶地河拔分别为5~10 m、15~25 m、55~65m、85~95m、130~150m(在青曲因构造差异而不一致)。阶地一般在汉水两岸不对称发育。

2) 结合地质、地貌及测年学资料认为，汉江T₁~T₅阶地形成的时代分别为全新世-晚更新世末期(参考年代约25 ka BP)、晚更新世(参考年代约67 ka BP)、晚更新世早期-中更新世末期(取已有测年数据平均值，参考年代约128 ka BP)、中更新世早期-早更新世晚期(参考年代约1 344 ka BP)、不晚于早更新世。

3) 推断两陨断裂在第四纪的活动导致汉江五峰段、青曲段、郧阳盆地段河流阶地在垂向上构造隆升的差异性，断裂活动的时代为中更新世末期-晚更新世早期。

4) 近似地推算汉江郧阳段更新世早期以来的平均隆升速率约0.052 mm/a，且在各时段的抬升速率及幅度较秦岭弱，可能由于该区处于秦岭东南缘余脉，并非秦岭隆升的中心地域。