2016, Vol.36
② 中国地震局地壳应力研究所, 北京 100085)
龙门山推覆构造带基于古生代的伸展构造背景，经过中生代三叠纪以来的构造反转作用开始形成逆冲推覆构造[1～3]，在新生代印度板块与欧亚板块碰撞过程中进一步发生强烈逆冲隆起，并成为青藏高原的东边界。一直以来，龙门山因其险峻的地势和严重的地质灾害而备受关注[4～8]。关于龙门山构造带的深部构造、地形地貌特征等方面，前人已做过较多的研究[9～13]，在河流地表研究方面也取得了一些进展[14, 15]。前人对前陆区的研究多围绕在沉积学、古地理与古气候等方面，但对于前陆区的地貌研究比较少[16～22]，本文的研究思路就是通过多种手段相结合来分析前陆区的河流地貌。
龙门山南段前陆区构造复杂，发育了熊坡背斜、三苏场背斜、龙泉山背斜等多个前陆褶皱(图 1a和1c)，弄清这些构造的活动性问题对龙门山的研究意义重大。青衣江贯通龙门山南段前陆区，是利用河流阶地研究区域复杂构造的合适对象。河流阶地记录了河流演化与变迁的过程，因此河流阶地常常可以用来恢复河流在地质历史时期的高度与位置[23～25]；不同时期河流阶地的变形与相应沉积物的研究，可以反映区域构造活动历史以及古气候变化特征。这些在大量不同地质区域的研究中已有广泛应用[26～29]。但存在的问题是：一方面，龙门山前陆区气候湿润，风化严重，较老的河流阶地遭受侵蚀严重不易保存；另一方面，河流阶地只能反映顺河流单一方向的构造活动特征。
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图 1 龙门山区域构造与研究区地貌特征 (a)龙门山及前陆区域构造图，其中“A-N”为后文中引用的大邑砾岩年龄取样位置，与后文表 1中编号对应；(b)龙门山南段河流地貌面分布图，其中“A-MQ和A-DS”为后文中名邛与丹思冲积扇年龄取样位置；(c)龙门山南段条带状地形剖面图 Fig. 1 The geological setting of Longmen Shan and the landforms in the research area |
河流出山进入前陆区之后，坡度会明显变缓，由山区的侵蚀、搬运作用改为堆积作用为主。因此前陆区河流多发育在山前冲积扇上，或在出山口处切割较老的冲积扇，形成新的阶地面[30～33]。而在龙门山南段前陆地区，我们可以看到不同以往的河流地貌形态：老的冲积扇由于河流改道，被废弃于现代青衣江北东侧[34～36]，形成宽阔的洪积台地(图 1a和1b)，其面积大于2000km2，由厚度50～150m的冲击砾石层组成。
废弃的冲积扇保存了多个古河流地貌面，其分布形态、延伸高度等与现代青衣江两侧的河流阶地联系紧密。我们意图通过实地地貌调查与高精度的测量，将多期古冲积扇面与现代青衣江阶地建立为地貌面序列，这样既能够充分地了解河流地貌的演化，也可以解决河流阶地反映构造活动时间尺度小的局限性。
在技术手段方面，前期地貌解译使用了25m分辨率数字高程模型进行古地貌面的提取与重建。在野外的实地测量中，使用了流动GPS测量站，基于四川省测绘地理信息局开发的“四川省卫星定位连续运行基准服务平台(SCGNSS)” 1)进行网络RTK差分测量，建立横切不同地貌面的实测综合地貌剖面，以帮助分析不同地貌面之间顶面高度、基岩高度、沉积物厚度的差别。在地貌面年龄的测定中，结合了14C、 OSL、 ESR等多种测年手段。
1)SCGNSS基于四川省范围内的60座(统计至2014年12月)卫星连续运行站，系统内平面精度5cm，大地高程精度8cm
1 区域地貌与研究对象成都平原是龙门山推覆构造带的最新前陆盆地，龙泉山构造带是这一前陆系统的东边界，以背斜的形式表现(图 1b和1c)[37]。但从沉积、形态和规模上看，川西前陆盆地并不典型，而且缺少与强烈造山作用耦合的新生代沉积地层[38, 39]。在地貌表现上也较为独特，龙门山北段前陆区平坦，而南段前陆区发育熊坡背斜与三苏场背斜两个次级褶皱(图 1b)，地形较为复杂，而且前人研究表明两个褶皱第四纪发生过变形活动[40, 41]。有两条大河贯穿龙门山逆冲推覆带，南侧的青衣江发源于上游宝兴、天全、荥经一带，有周公河、荥经河、天全河、玉溪河等支流[42]，在雅安出山口处向南东方向流经洪雅、夹江至乐山；北侧的岷江发源于漳腊镇北侧的弓嘎岭地区[43]，呈南北向向南经茂县，由都江堰流出龙门山，在乐山与青衣江并流，最终于宜宾汇入长江(图 1a)。
1.1 区域冲积相地层龙门山前陆区自第四纪以来开始产生有现代记录的河流沉积物，跨越时间尺度较长，在前陆区域广泛分布，并且沉积形态各异，部分已胶结成岩。根据不同时期的河流作用可以分为以下几种：
(1) 下更新统大邑砾岩(N)(图 1a、1b和图 2a)：区域最老的冲洪积相地层为上新统至早更新统，前人称为大邑砾岩，普遍认为主体部分埋藏于成都盆地底部[19, 44, 45]，出露地表的剥蚀残留区位于灌县-安县断裂与大邑隐伏断裂之间，在空间分布上表现为沿龙门山中南段山前丘陵呈线状分布(图 1a)，出露厚度介于122～380m之间[46]。其中熊坡背斜以北的大邑砾岩被认为受控于出口在都江堰南约4km处向南流的古岷江水系，而熊坡背斜以南的大邑砾岩则被认为主要受向东流的古青衣江水系的控制[19, 20]，整体已胶结成为砾岩，容易分辨。
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图 2 龙门山前陆区河流相地层剖面 (a)大邑砾岩(N)剖面，拍摄于邛崃市大同乡(GPS坐标：30°29′ 38.6″N，103°20′ 44.2″E)；(b)名邛砾石层(Q2)剖面，拍摄于夹关镇观音场村(GPS坐标：30°13′ 53.9″N，103°15′ 27.5″E)；(c)丹思砾石层(Q2)剖面，拍摄于丹棱县黄庙村(GPS坐标：29°56′ 28.0″N，103°29′ 26.9″E)；(d)洪积台地砾石层被后期河流改造后形成的晚更新统地层(Q3)，拍摄于名山县黑竹镇(GPS坐标：30°12′ 24.0″N，103°17′ 14.2″E) 4个剖面的位置标于图 1b中 Fig. 2 Outcrops of different fluvial layers in the foreland of Longmen Shan |
(2) 中更新统(Q2)(图 1b、图 2b和2c)：研究区中更新统砾石层构成了前陆区废弃冲积扇的主体部分，从空间上被分成两部分：包括龙门山与熊坡背斜之间的名邛砾石层[36]，以及熊坡背斜与龙泉山之间的丹思砾石层[35](图 1a和1c)。
名邛冲积扇(MQ)以名山县和邛崃市命名，也称为名邛砾石层，分布于川西前陆盆地名山至邛崃一带，成为青衣江与岷江之间的分水岭[36]。沉积特征往往是以石英岩为主的砾石与粘土混杂，前人研究结果表明其成分与青衣江上游宝兴、天全、荥经一带广泛分布的元古界地层一致，而与岷江上游大面积中酸性侵入岩的陆源成分有明显区别，判断其为古青衣江的河流沉积物[18, 36, 47]。沉积物现今已强烈风化，石英、长石为主的砾石仍较为坚硬，其他大部分火成岩、沉积岩都已风化破碎(图 2b)。
丹思冲积扇(DS)以丹棱县、思濛县命名[35]，也称为丹思砾石层。野外调查中发现丹棱以西丹思砾石层零星分布，遭受较严重侵蚀，丹棱以东则成片状分布。前人对丹思砾石层的砾石组分调查显示[17, 35]，其砾石成分与名邛砾石层、青衣江现代阶地沉积皆有相似性，而与岷江流域河流沉积地层有较大差别，推断丹思砾石层也是青衣江流域的古冲积扇(图 2c)。
(3) 上更新统及全新统(Q3)(图 1b和图 2d)：晚更新统与全新统一部分分布于青衣江两侧的现代河流阶地与河床沉积物，也有学者称之为雅安砾石层[47, 48]。沿青衣江两侧发育流域性阶地，前人对青衣江中游的研究表明至少存在4级连续阶地，同级阶地间有较好的对应关系[48]。在野外调查中发现，还存在冲积扇上发育的再搬运地层：冲积扇废弃后发育的新河流切割扇体，将冲积扇沉积物再次搬运形成新的河流沉积物。再搬运作用形成的新地层往往低于冲积扇面，在侵蚀较严重的区域不易从侵蚀切割关系上辨别。但通过对沉积剖面的野外调查中发现，切割冲积扇的河流所形成的沉积物与冲积扇砾石层有较大差别，如名邛台地的大南河、蒲江河以及丹思台地的思濛河，它们的洪积台地砾石经水流搬运后在这些溪流两侧及下游宽谷中堆积成阶地，这些再搬运砾石组成的阶地与原砾石层相比，耐风化的石英岩砾石的百分含量大大增加(图 2d)。
1.2 研究对象早更新统大邑砾岩只沿山前丘陵分布，其高度远高于其他地貌面，空间形态很明显；而分布最为广泛的中更新统名邛冲积扇(MQ)和丹思冲积扇(DS)，与现代青衣江的各级阶地之间的联系难以判定，且围绕着前陆区主要的构造分布(图 1b)。因此本文最主要的研究对象包括废弃的古冲积扇、现代青衣江阶地两部分。研究的思路为通过重建古冲积扇的地貌面形态，基于测年数据和实测地貌剖面综合分析冲积扇与阶地，并对比冲积扇沉积与阶地沉积的特征，以建立系统的前陆区地貌面序列。
2 地貌面分析与调查 2.1 古冲积扇分析名邛与丹思冲积扇是典型的湿润区山前地貌，也有学者称之为冲洪积扇(alluvial-proluvial fan)[49]。与河流末端或季节性流水形成的洪积扇不同，这类冲积扇是在山区经常性水流的出山口形成，因山地河流河床比较固定，冲积物出山后可继续被带到很远的地方，通过河床的摆动，可以形成延伸很广、坡度较缓的扇状地形，并分布有河道摆动形成的沟槽[30]。其沉积特征既有不固定洪流形成的具有多元结构的洪积物，又有固定河床水流形成的具有二元结构的冲积物。
名邛冲积扇由名山县开始，在龙门山与熊坡背斜之间，向北东东方向呈带状分布，一直到邛崃市西侧的扇缘位置(图 1b)。西侧扇顶位于名山县余光坡至万古一带(海拔772m)，东侧扇缘位于邛崃市至新津市沿线(海拔488m)，北抵平乐镇东北山梁(海拔497m)，南至熊坡背斜北麓的蒲江县(海拔583m)。纵长56km，前缘宽约24km，分布面积1050km2，从扇顶至扇缘坡降约0.51 ％，扇面坡度约0.29°，沉积厚度50～150m。丹思冲积扇平面分布自西向东呈撒开的扇状(图 1b)，西起洪雅县(海拔662m)，东至眉山县(海拔443m)，南至夹江县(海拔460m)[35]，纵长34km，前缘宽约28km，分布面积700km2，从扇顶到扇缘坡降0.57 ％～0.64 ％，扇面坡度仅0.35°，沉积厚度30～100m。可以看出名邛与丹思冲积扇坡面形态上与典型冲积扇类似，但扇体的形态受到了周围构造单元的影响(图 1b)。
由于名邛与丹思冲积扇形成年代久远，表面已经被切割侵蚀，难以看出冲积扇的古地貌面形态。但整体上仍然保留了冲积扇面的变化趋势，因此我们通过25m分辨率的数字高程模型(DEM)进行古地貌面的恢复，以分析古地貌形态： 1)为了避免周边地形的干扰，从DEM中提取出台地范围内的数字高程(图 3a和3b)；2)为去除局部侵蚀作用导致的扇面不连续，以200m分辨率的网格对台地表面进行高度提取(图 3c)；3)提取每个网格的最高点再重新插值；4)将插值后的高程模型生成10m间隔的等值线后再进行平滑，得到了可以代表古地貌面形态的等高线图(图 3d)。通过恢复后的等高线可以清晰的看出，名邛冲积扇与丹思冲积扇都保持了各自的扇面形态，沿扇面有一定的产状变化(图 3d)。
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图 3 提取并重建冲积扇古地貌面形态 (a)在DEM中选取的台地范围；(b)裁剪后的DEM；(c)以200m分辨率的网格进行高度提取；(d)重新插值，并且平滑后生成的10m等值线 Fig. 3 Rebuilding the paleo-geomorphological surface of the fluvial fans with the digital elevation model |
一般未受到构造影响的原始冲积扇，扇体形态完整，扇面连续[30]，而名邛与丹思冲积扇的形态均受到不同程度的改造(图 3d)。可以看出名邛冲积扇西部的扇顶区因受到侵蚀作用而不完整，扇体的坡向并不一致(图 3d)，西部扇面倾向NE，而东部扇面倾向E。名邛扇体北段沿龙门山山前有一定程度的改造，扇体南段局部扇面倾向变为N，很可能受到了熊坡背斜北麓构造活动的影响。但总体上，名邛扇面较连续，呈现出古青衣江自南西向北东方向的古流向。而丹思冲积扇形态复杂，三苏场背斜西麓的扇面呈NE倾向，背斜东麓的扇面呈现SEE倾向，野外调查中发现背斜顶部仍存留冲积扇沉积物，并与背斜一起遭受了严重的剥蚀作用，表明三苏场背斜在丹思冲积扇后隆起，并将扇体改造。后文将根据冲积扇的整体形态，并结合高精度的实测剖面进行深入的讨论。
2.2 青衣江阶地调查现代青衣江在雅安至乐山流域保存了6级阶地，从低至高分别为T1、 T2、 T3、 T4、 T5和T6。其中T1～T4为流域性阶地，沿整条青衣江均有分布；T5和T6为局部阶地。以雅安河谷为例，对各级阶地进行介绍(图 4a，河谷位置见图 1a)。雅安河谷位于蒙顶山与熊坡背斜之间，长24km，宽2～3km。在雅安市雨城区、大兴镇附近，阶地面平坦宽广，T1和T2阶地连续性较好，两岸均有发育，T3阶地在右岸保存较好，T4阶地普遍保存较差(图 4b)。T1和T2阶地为堆积阶地，T3和T4阶地为基座阶地。其中，T1拔河4.9～8.5m，T2拔河15.2～18.6m，T3拔河48.0～59.9m，T4拔河88.1～92.1m。两级局部阶地中，T5阶地主要分布在青衣江流经熊坡背斜附近的两岸高地，包括熊坡背斜北侧青衣江左岸石坪、右岸席草坪、洪雅县宽谷两岸的高地，其一般宽度大而连续，表明十分平坦，上面常有村落建筑等；T6阶地只存在一处，分布在雅安市西南侧青衣江右岸的龙岗山山顶，那里保存了北东走向长540m，宽85m的T6阶地面。其中，T5拔河120.5～125.0m，T6拔河201.3～205.5m。
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图 4 雅安河谷中现代青衣江阶地分布与沉积特征 (a)雅安河谷阶地分布图，位置标于图 1a中；(b)阶地地质横剖面图，位置标于图 4a中；(c)T5、 T6剖面，T5剖面位置标于图 1b，T6位置标于图 4a，其中A-T1、 A-T2等代表年龄样品取样位置，与后文表 1编号对应；(d)T1至T4剖面，位置标于图 4a (c，d)中的所有剖面为可见厚度，并非总沉积厚度 Fig. 4 Distribution and features of terraces that locating along the present Qingyi River in Ya′an Valley |
T1阶地主要分布于雅安城区下游河段。在徐家浩旁工地内(见图 4a剖面1，坐标：30°01′1.3″N，103°02′51.6″E)可见厚度5.2m地层剖面，基质普遍呈灰黑色，门塞尔标准颜色7.5YR3/21) 1)本文剖面描述中，颜色标准采用Munsell Soil Color(2009年修订版)(图 4d剖面1)。自下而上为： ①粗砾石层，圆状、次圆状，直径为5～40cm，岩性以花岗岩、闪长岩为主，砾石表面光滑，基质为褐灰色砂土，结构松散，夹褐黄色粘土透镜体，厚1.2m；②浅黄色粉砂质粘土层，厚3.1m；③砾石层，砾径3～15cm，岩性以花岗岩、闪长岩为主，结构松散，厚0.9m。
T2在雅安市城区青衣江两岸有广泛分布，在雅安市上游的多营镇左岸(图 4a剖面2，坐标：29°59′37.1″N，102°57′3.9″E)可见厚度11.5m剖面，冲击相地层基质普遍呈棕灰色，门塞尔标准颜色7.5YR5/3(图 4d剖面2)。自下而上为： ①砾石层，砾径2～15cm，分选磨圆较好，砾石间基质为粗砂，厚4m；②砾石层，砾径5～40cm，磨圆好，分选性一般，基质为粗砂，厚2m；③红褐色粗砂层，厚0.2m；④细砾石层，砾径2～5cm，分选磨圆好，厚1.3m；⑤洪积砾石层，砾石由50～200cm泥岩角砾组成，磨圆较差，基质为棕红色粗砂，厚4m。
T3阶地主要分布于多营镇、雅安市以及大兴镇以西的山麓地带，在大兴镇(图 4a剖面3，坐标：30°00′7.5″N，103°03′4.5″E)可见厚度9.2m剖面，基质呈棕色，门塞尔标准颜色5YR5/8(图 4d剖面3)。自下而上为： ①砾石层，分选磨圆较好，粒径5～15cm，基质为棕色粗砂至中砂，厚5m；②砾石层，磨圆较好，分选性一般，粒径10～30cm，基质为棕色粗砂，厚3m；③砾石层，分选磨圆较好，粒径3～12cm，基质为棕色中砂至细砂，厚1.2m。
T4阶地主要分布于青衣江右岸四川农业大学南侧山麓地带，宽几百米。在张家坪村西北(图 4a剖面4，坐标：29°58′49.8″N，102°59′1.1″E)见阶地前缘地层剖面，基质呈红棕色，门塞尔颜色5YR4/6(图 4d剖面4)。可见剖面厚度3.8m(总沉积厚度约12m)，为褐红色砂质粘土混砾石，砾石呈圆状、次圆状，直径5～60cm，岩性为砂岩为主，次为石英岩。砂岩砾石风化严重，已松软，呈褐黄色。石英岩砾石表面光滑，无明显风化。
T5阶地分布于青衣江流经熊坡背斜的区域附近，以及下游的洪雅宽谷两侧。洪雅县西侧席草坪(图 1b剖面5，坐标：29°53′17.3″N，103°10′43.1″E)可见厚5.2m剖面(沉积厚度约18m)，剖面砾石以石英岩、砂岩、泥岩及少量岩浆岩组成，风化程度较高。基质砂已风化为粘土，颜色2.5YR3/6(图 4c剖面5)。
T6阶地只保留在雅安市西南青衣江右岸龙岗山山顶(图 4a剖面6，坐标：29°59′18.0″N，102°58′15.5″E)，可见厚5.2m阶地剖面(沉积物总厚度约6m)。阶地沉积物由砾径为8～35cm的较大石英岩、泥岩砾石组成。砾石间基质为粘土，颜色为2.5YR4/6，与洪积台地颜色相近(图 4c剖面6)。
2.3 沉积特征的差别从实地调查的剖面中可以发现(图 2、图 4c和4d)，年轻的地貌面如青衣江低阶地的沉积物，沉积较松散，砾石间填充的基质主要为中砂至粗砂；较老的地貌面如冲积扇的沉积物，胶结程度更高，砾石间填充的基质风化严重，大部分已经粘土化。除此之外，大量剖面的调查显示，砾石间填充基质的颜色在区域中也有较规律的特征(图 4)。
其中T1砾石间的基质呈黑灰色，门塞尔颜色7.5YR3/2；T2呈棕灰色，7.5YR5/3；T3呈棕色，5YR5/6；T4呈红棕色，5YR4/6；T5呈红棕色，2.5YR3/6；T6呈红褐色，2.5YR4/6；丹思冲积扇呈红褐色，2.5YR4/6；名邛冲积扇呈红褐色，2.5YR4/8。越老的地貌面沉积物经历的风化程度越高，导致从新到老基质颜色中棕红色调逐渐变强，整体由灰色调过渡为红棕色。剖面沉积物基质的颜色，在野外实地调查中也起到了参考作用。名邛冲积扇与丹思冲积扇虽然有较大的年龄差[17, 34]，但沉积物特征差别很小，两者沉积物中砾石之间的基质砂已完全风化为粘土。轻微的差别之处为，名邛台地基质颜色较深，呈红褐色，丹思台地基质颜色相对于名邛台地红色调更淡一些。这说明区域中，比T4更老的地貌面风化程度普遍较高，甚至风化趋于稳定。
3 地貌面年龄测试由于区域地貌面的年龄跨度较大，分布到全新世至早更新世的各个时期，因此本文采用多种测年手段相结合，测试了各地貌面年龄(表 1)。青衣江低阶地采用放射性碳同位素定年(14 C)及光释光测年方法(OSL)，高阶地与冲积扇都采用电子自旋共振测年法(ESR)。其中14 C测年于北京大学科技考古与文物保护实验室完成，OSL测年于中国地震局地壳动力学重点实验室完成，ESR测年于中国地震局地震动力学国家重点实验室完成。表 1中同时例举了前人对大邑砾岩的测年结果[50]，以及各地貌面基质的颜色。
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表 1 各地貌面年龄与基质颜色 Table 1 Ages of each geomorphic surface and its matrix color of fluvial deposition |
河流阶地取样位置尽量靠近沉积地层顶部，T1～T4年龄可以近似代表阶地的废弃时间，更接近于地貌面的年龄(表 1)；丹思冲积扇年龄中，268±54ka为扇体剖面顶部年龄，接近丹思冲积扇废弃年龄，305±49ka为扇体剖面底部年龄，接近丹思冲积扇沉积年龄(取样位置见图 1b中A-DS)；名邛冲积扇年龄中，421±42ka为扇体剖面顶部年龄，代表名邛冲积扇废弃年龄，537±64ka为扇体剖面底部年龄，代表名邛冲积扇沉积年龄(取样位置见图 1b中A-MQ)；大邑砾岩的新老两个年龄分别为剖面顶、底位置的埋藏年龄[50](表 1)。
4 地貌面测量 4.1 实测剖面通过重建后的等值线形态可以看出古冲积扇面整体上较连续，并倾NE(图 3d)。为了更详细的研究冲积扇形态，我们利用基于网络RTK差分的流动GPS测量(水平误差5cm，高度误差8cm，四川省卫星定位连续运行基准服务平台SCGNSS提供)，详细地测量了多个高精度的地形剖面，并调查了地层厚度与基岩出露高度，得到了多条覆盖名邛冲积扇和丹思冲积扇的地貌剖面图(图 5，剖面位置见图 1b)，可以清楚地看出冲积扇的沉积形态，以及冲积扇与基岩之间的高度差别。
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图 5
名邛冲积扇和丹思冲积扇实测剖面
B-B′与C-C′为名邛台地横剖面，E-E′为名邛台地纵剖面，D-D′为丹思台地横剖面， F-F′为丹思台地纵剖面，剖面位置见图 1b；图中照片为三苏场背斜顶部残留洪积砾石层 Fig. 5 Field measured cross-sections of Mingqiong fan and Dansi fan |
名邛冲积扇有E-E′、 B-B′和C-C′共3条地形剖面(见图 1b和图 5)。从E-E′可以看出，冲积扇从扇顶至扇缘的形态整体完好，沉积物厚度稳定，但值得注意的是，西侧的冲积扇明显更低，并且更靠近现代青衣江(图 5的E-E′)；从B-B′可以看出，西北靠近龙门山的冲积扇区域受构造作用影响被抬升，产生了倾向冲积扇轴部的倾角(图 5的B-B′)。而这个构造影响的作用在向扇缘方向就变得不明显(图 5的C-C′)。另外，在靠近北西侧山前地区的下更新统大邑砾岩(N)比名邛冲积扇普遍高出100m以上，分布范围较小。
丹思冲积扇有F-F′和D-D′两条地形剖面(见图 1b和图 5)。从恢复后的古地形(图 3d)与剖面F-F′(见图 5的F-F′)可以看出，三苏场背斜西部的丹思冲积扇较高，扇体形态较完整，未受构造活动影响，有明确的NE方向的古流向。而东侧三苏场背斜区域的冲积扇更低，古流向因构造作用已无法判断。因此推测丹思冲积扇整体上可以分为两期，即DS-a和DS-b，早期形成的冲积扇DS-a古流向NE，未受构造影响；后期形成的冲积扇DS-b受到了构造活动影响，而且冲积扇DS-a的高度明显高于DS-b。
从图 5的D-D′可以看出，后期形成的冲积扇DS-b受三苏场背斜的构造抬升很明显。三苏场背斜自身遭受了较强侵蚀作用，背斜核部已被侵蚀成沟谷，但未侵蚀的核部北西、南东两侧仍保留了一定厚度的洪积物。但与丹思冲积扇砾石层不同，背斜顶部的砾石是风化侵蚀后再沉积的地层，沉积厚度小于5m，均匀的分布在背斜山顶；砾石之间被腐殖土、粘土填充，较为松散，再沉积的砾石主要为难风化的石英岩(见图 5中照片)，砾径偏大，约10～20cm。可见三苏场背斜将丹思冲积扇部分抬升的同时，使其遭受了较强的风化剥蚀作用。所以三苏场背斜的构造活动影响了丹思冲积扇这个区域的古地貌形态。
4.2 冲积扇与阶地的关系不同时期地貌面的拔河高度可能受气候、构造的共同作用而发生变化[51, 52]，但其空间高度是连续的。尤其是老地貌面，即使受构造活动影响，在空间高度上仍有较为连续的形态。因此我们实测了区域中各地貌面的高度，从空间高度与分布上区分它们的关系。为进行直观的对比，将实地测量结果分别投影至Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ共3条轴线上，分别代表不同时期的青衣江流通方向(轴线位置见图 1b)。I为名邛冲积扇投影轴线，近似代表名邛冲积扇沉积时期的古青衣江流向，投影了沿着轴线名邛冲积扇每个段落的高地与低地；Ⅱ为丹思冲积扇投影轴线，近似代表丹思冲积扇沉积时期的古青衣江流向，分别投影了背斜西侧较高的丹思冲积扇DS-a与背斜区域较低的冲积扇DS-b；Ⅲ为现代青衣江河流阶地投影轴线。3条投影轴起点都在雅安市，投影长度基本相同。将轴Ⅰ与轴Ⅲ投影图叠加显示(图 6a)，对比名邛冲积扇与河流阶地的高度关系；轴Ⅱ与轴Ⅲ的投影图叠加显示(图 6b)，对比丹思冲积扇与河流阶地的关系。
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图 6 河流阶地与冲积扇投影图 (a)投影轴线Ⅰ与Ⅲ的叠加图，用于对比河流阶地与名邛冲积扇，(b)投影轴线Ⅱ与Ⅲ的叠加图，用于对比河流阶地与丹思冲积扇DS-a和DS-b；灰色区域为台地的高度分布范围，投影轴线标于图 1b中 Fig. 6 Projections' contrast of the river terraces and the surfaces of disused alluvial fans |
从名邛冲积扇与青衣江阶地的叠加投影中可以看出(图 6a)，名邛冲积扇顺着投影轴线Ⅰ向上游延伸，如果按照冲积扇的坡度趋势，会远远高于T6。因此名邛冲积扇形成时间早于T6。图 6a中可看出古冲积扇的坡降要高于现代青衣江的坡降，名邛冲积扇具有冲洪积相的特征，以沉积为主，而现代青衣江这个区域以搬运作用为主。另外，名邛台地与青衣江阶地之前存在一小片废弃的台地面(图 5中E-E′西部)，其形态为被侵蚀的一系列小台地面，长轴方向近垂直于现代青衣江河道，其高度与T5一致并很连续，但其倾向与名邛冲积扇相反(图 6a)，推测为名邛冲积扇被废弃之后，这个区域的支流由向北东流改为向南西汇集，同时溯源侵蚀作用将扇顶区域侵蚀掉一部分。在这个过程中，改道后的青衣江同时期发育了T5阶地，并在高度上与返流形成的台地面连续。
从丹思冲积扇与青衣江阶地的叠加投影图可以看出(图 6b)，T6阶地在空间上与丹思冲积扇较高的DS-a面相对应，应为DS-a开始形成时的同一级地貌面；T5阶地从空间上与丹思冲积扇的低DS-b面相对应，由于低地貌面被三苏场背斜严重改造，对应关系不是很明确。但从现代青衣江的阶地调查中发现，T5在三苏场背斜以北的草坝、席草坪、洪雅沿江连续发育，而三苏场背斜以南并未发育T5(图 6a)，可以推测T5形成时期青衣江并未切穿三苏场背斜，T5应与丹思冲积扇低地貌面DS-b对应。
5 讨论 5.1 建立地貌面序列通过古冲积扇面的重建，结合多个实测地质剖面的分析，对比整理不同时期冲积扇面与阶地面的对应关系(图 6)可以看出，从空间上，古冲积扇面与同时期形成的河流阶地是连续的，沿着河流流向与河流坡降对应；在沉积物特征上，同时期的沉积物也较为相似，如丹思冲积扇DS-a与T6，丹思冲积扇DS-b与T5；基于年龄的分析表明，包括冲积扇与阶地在内的地貌面，从老到新有递进的变化。综合以上的分析可以得出前陆区地貌面从老到新的形成过程如下(图 7)：
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图 7 研究区地貌面序列分布 其中，河流阶地与洪积台地中颜色相同的为同一时期的地貌面，空间上具有连续性；MQ代表名邛冲积扇，DS-a代表早期丹思冲积扇，DS-b代表后期丹思冲积扇 Fig. 7 Distribution of all the geomorphologic surface sequence in the research region |
(1) 上新世末期至早更新世初期(2700±1200～2100±1400ka)，大邑砾岩形成于川西前陆地区，经构造活动改造之后，部分埋藏于川西平原内，残余部分呈线状排列于山前丘陵，大邑砾岩废弃的年代接近2100±1400ka；
(2) 中更新世早期至中期(537±64～421±42ka)，青衣江形成了名邛冲积扇，分布与龙门山与熊坡背斜之间，约421±42ka之后废弃；
(3) 中更新世中期(305±49～300±60ka)，青衣江改道，名邛冲积扇被废弃，青衣江形成了早期丹思冲积扇DS-a，并在上游发育了T6与之对应，T6受风化作用保存较少；
(4) 中更新世中晚期(300±60～268±54ka)，丹思冲积扇进一步发育并扩大了沉积范围，形成丹思冲积扇DS-b，与之同期的青衣江两岸发育了阶地T5；而由于名邛冲积扇西部废弃后，局部支流反向向西汇聚，形成了一连串的局部阶地，空间上与丹思冲积扇DS-b、青衣江T5连续，至268±54ka之后，丹思冲积扇全部被废弃；
(5) 中更新世晚期(268±54～185±19ka)，青衣江再次改道，阶地T5连同丹思冲积扇一起被废弃，沿现代河道发育了阶地T4；
(6) 中更新世晚期至晚更新世早期(185±19～93±10ka)，阶地T4被废弃，青衣江沿现代河道发育阶地T3；
(7) 晚更新世中期(93±10～40.4±5.0ka)，阶地T3废弃，青衣江沿现代河道发育阶地T2；
(8) 晚更新世晚期至全新世(40.4±5.0～5.9±0.03ka)，阶地T2废弃后，青衣江沿现代河道发育阶地T1，并在5.9±0.03ka之后被废弃，青衣江继续下切形成新的河床。
各时期河流改道所形成的沉积单元，都有相应的地貌面与之对应。地貌面的高度反映了古河床高度；地貌面的分布反映了古河流流域范围(图 7)，尽管后期部分地貌单元遭受侵蚀，但重建后的地貌面仍具有参考价值。当应用河流地貌研究构造问题时，一方面，河流阶地的时间尺度较小，如本文T1～T4跨越200ka，而结合古洪积扇的年龄数据后，研究的时间尺度达到了500ka；另一方面，阶地在空间上较局限，只能反映沿河流方向的构造变形，而结合古洪积扇研究之后，可以反映整个区域的构造活动。
5.2 地貌面演化的因素河流阶地的形成受控于内部因素与外部因素[53～56]，内因一般趋近于较短时间(约1000a)和较小范围(约1000m)形成局部阶地，而青衣江的这种流域性阶地往往受控于气候变化、构造活动、侵蚀基准面变化等外因[57, 58]。以气候变化作用为主形成的阶地称为气候阶地，以构造作用为主形成的阶地称为构造阶地[59, 60]。青衣江的河流地貌自中更新世以来频繁变化，可能受到较多外部作用影响。
大邑砾岩形成于第四纪早期，作为山前最早的河流沉积记录，在其后的长时间内并没有连续的河流地貌发育，反映了龙门山山前较强的构造活动，残留的大邑砾岩分布范围也很小(图 1b)。但从中更新世的约500ka开始，山前开始快速的堆积了名邛冲积扇，名邛冲积扇的废弃是否受构造抬升影响无法确定，但熊坡背斜南麓的溯源侵蚀作用很可能袭夺了古青衣江使其穿过熊坡背斜，而河流袭夺大多受到气候波动导致侵蚀作用加强的影响[61]；另外，丹思冲积扇在沉积时期已经受到了三苏场背斜隆起的影响，但后期很可能仍因河流袭夺而穿过三苏场背斜。为了理解气候变化可能起到的作用，将地貌面的时间序列与深海氧同位素及黄土记录的第四纪古气候进行对比分析(图 8)。
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图 8 地貌面序列与古气候对照图 (a)各地貌面的时间序列，DS-a代表早期丹思冲积扇a，DS-b代表后期丹思冲积扇b，MQ代表名邛冲积扇，N代表大邑砾岩，但未覆盖大邑砾岩的全部沉积时间；(b)深海氧同位素曲线(MIS)多个深海钻孔的汇总；(c)靖边剖面黄土磁化率曲线以及粒度曲线：左侧曲线为磁化率波动，右侧曲线为粒度波动(b，c)数据引自ICS，IUGS整理(http：//www.stratigraphy.org/index.php/ics～chart～timescale) |
可以看出各级地貌面发育过程经历了多次气候波动(图 8a和8b)。深海氧同位素曲线中E1～E7分别代表了晚第四纪7次冰期的结束时间(图 8b)，名邛冲积扇的沉积时期介于E6-533ka至E5-424ka之间的间冰期，相当于深海氧同位素阶段13(MIS 13)，黄土序列S5；而经历了冰期E5-337ka(MIS 12)之后，名邛冲积扇废弃。在之后E4-337ka与E3-243ka之间的间冰期，相当于MIS 9，黄土序列S3，形成了丹思冲积扇；而经历了冰期E3-243ka(MIS 8)后，丹思冲积扇被废弃，沿现代青衣江河道两侧开始形成一系列的阶地。
从沉积时间与气候上看，两套冲积扇的形成都是在间冰期气候温暖时形成，在冰期时被废弃：名邛冲积扇与丹思冲积扇分别形成于间冰期(MIS 13与MIS 9，黄土序列S5与S3)，并分别在冰期结束沉积(MIS 12与MIS 8)，而在随后的间冰期(MIS 11与MIS 7)分别发生河流改道导致冲积扇废弃。
推测间冰期大量的降水从上游带来了更多的沉积物，并且在当时的河流出山口附近开始堆积成扇。而名邛冲积扇废弃后，丹思沉积扇沉积之前，存在一个较强的暖期(MIS 11，即黄土序列S4)，很可能这次暖期期间熊坡背斜南麓的河流溯源侵蚀加剧，直接导致古青衣江被袭夺而穿过熊坡背斜(421±42～305±49ka)。相似的，在丹思冲积扇与T5废弃后，T4形成之前，存在一个明显的暖期，即分别是MIS 7e和MIS 7a，黄土序列S2，这次暖期可能导致了三苏场背斜以相同的方式被青衣江切穿(268±54～185±19ka)。
现代青衣江的河流阶地在气候上也有一定的对应关系，T4、 T3和T2的废弃年龄都是在间冰期结束、冰期开始的过程中。T4形成于暖期的MIS 7a(黄土序列S2)结束的过程，冰期MIS 6结束(E2-130ka)之前；T3形成于暖期的MIS 5a(黄土序列S1)结束的过程，冰期MIS 4(黄土序列L1)结束之前；T2形成于暖期MIS 3结束，冰期MIS 2之前。整体上，河流阶地废弃年龄都接近于冰期开始时间。
5.2.2 沉积因素典型的气候阶地与构造阶地在空间形态、沉积特征上有较明显的差别：气候变化控制的阶地基座顶部的高差较大，波动可达5～15m[62]。沉积物多为近源沉积，磨圆度偏低，分选偏差，有多个二元结构，冲积层的厚度超过正常河流沉积厚度[63～65]。气候成因阶地纵剖面特征为河流中游阶地最高，且向上下游尖灭。构造控制的阶地沉积物一般只有一个二元结构旋回，整个沉积层的厚度为正常河流沉积厚度，不同级阶地之间高差较大，相邻阶地高差在上游较大，往下游逐渐减小[23, 66]。另外，在阶地的年龄上，不同级气候阶地的年龄与高度成线性关系[23]，而构造阶地年龄与高度是非线性对应的[67, 68]。
在野外调查中发现，T6阶地沉积厚度较小(约6m)，无多个沉积旋回，但T6分布的范围小没有普遍性，不易判断是否为构造阶地；T5阶地分布范围广(图 7)，沉积物普遍且厚度较大(约18m)，具有多个沉积旋回，有明显的气候阶地特征。因此丹思冲积扇DS-b与T5的废弃，至阶地T4沉积的开始，很可能是气候作用所致。现代青衣江的阶地T4～T1分布范围广，沉积物厚度大，普遍具有多个沉积旋回，也具有明显的气候阶地特征。
5.2.3 演化因素总结青衣江第四纪形成的多期地貌面分布广泛，构造环境复杂，但并没有充分的证据表明地貌面形成过程中，构造作用产生了明显的影响。比较直接的构造作用体现在丹思冲积扇的形成过程中，三苏场背斜同沉积时期的隆起。而河流阶地的沉积特征，尤其T1～T5都体现出了气候阶地的特点，并且与气候变化有明显的对应关系，即冰期来临时阶地开始废弃。名邛和丹思冲积扇都在间冰期时大量堆积，在冰期来临时废弃；并且分别在两个冲积扇废弃后，下一级地貌面形成前，都经历了一次完整的暖期(即MIS 11与MIS 7，黄土序列S4与S2)，推测很可能是相应的暖期导致了两次重要的河流改道。
6 结论(1) 重建后的冲积扇面反映了古地貌面的形态与分布特征，结合实测综合地貌剖面，详细分析了冲积扇不同区域的形态特征与沉积厚度。其中名邛冲积扇面因龙门山与熊坡背斜的构造活动而发生部分变形，但整体上仍然连续；丹思冲积扇反映出了DS-a和DS-b两期的特征，并且后期的扇面DS-b明显受到三苏场背斜的强烈改造。
(2) 对现代青衣江的阶地面与古青衣江的冲积扇面分别进行实测，以及沿现代河道与古河道方向投影、叠加的对比，结果表明名邛冲积扇要早于现代青衣江的各级阶地；早期丹思冲积扇DS-a面与青衣江阶地T6形成于同一时期，在空间上连续；后期的丹思冲积扇DS-b面与青衣江阶地T5形成于同一时期，与此同时在名邛冲积扇废弃后的西侧，由于局部支流逆流形成了局部阶地，与T5、 DS-b在空间上连续。在DS-b与T5废弃之后，沿现代青衣江河道两侧形成了T4～T1阶地。
(3) 结合各级地貌面的测年结果，建立了龙门山南段前陆区地貌面的空间分布与时间序列。其中大邑砾岩形成于第四纪初期，线性分布于龙门山山前丘陵；在较长的时间间隔后，名邛冲积扇形成于537±64～421±42ka，分布于龙门山与熊坡背斜之间；丹思冲积扇DS-a与青衣江阶地T6同时形成于305±49～300±60ka，DS-a分布于熊坡背斜南麓，残留T6分布于青衣江流经雅安市的右岸；丹思冲积扇DS-b与青衣江阶地T5同时形成于268±54ka左右，DS-b分布于三苏场背斜周围，T5分布于青衣江雅安至洪雅河段；在DS-b与T5废弃后，青衣江沿现代河道发育阶地T4～T1，其废弃年龄分别接近于185±19ka、 93±10ka、 40.4±5.0ka和5.9±0.03ka。
(4) 同级地貌面形成于同一时期，原本连续稳定的地貌面受构造活动影响后会发生变形；而地貌面序列的建立扩大了利用河流地貌研究构造变形的时间尺度与空间范围。一方面，河流阶地的时间尺度较小，如本文T1～T4跨越200ka，而结合古洪积扇的年龄数据后，研究的时间尺度达到了500ka；另一方面，阶地在空间上较局限，只能反映沿河流方向的构造变形，而结合古洪积扇之后，可以反映整个区域的构造变形。
(5) 对地貌面的成因分析发现，地貌面的发育明显受到了气候变化的控制：名邛冲积扇与丹思冲积扇均形成于间冰期的气候温暖时期，分别为深海氧同位素MIS 13与MIS 9(黄土序列S5与S3)，并分别在冰期结束沉积(MIS 12与MIS 8)，而在随后的间冰期(MIS 11与MIS 7)发生河流改道，导致熊坡背斜与三苏场背斜被切穿、冲积扇废弃，推测很可能是气候变暖，河流溯源侵蚀加强导致了河流袭夺；同时，青衣江各级河流阶地也具有明显的气候阶地特征，在时间上与间冰期至冰期的转化相对应，T4～T1的废弃时代分别对应了间冰期MIS 7a(黄土序列S2)的结束过程、 MIS 5a(黄土序列S1)的结束过程、 MIS 3的结束过程。
致谢: 感谢审稿专家和编辑部老师提出的建设性修改意见，使文章得以完善。
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② Institute of Crustal Dynamics, China Earthquake Administration, Beijing 100085)
Abstract
In this research, through the detailed field survey of paleo alluvial fans including Mingqiong Fan(MQ)and Dansi Fan(DS)in Qingyi River and the restoration of their surfaces, together with the terraces along the river, a fluvial geomorphologic surface sequence of southern Longmen Shan's foreland region is established since Middle Pleistocene.Running throuth the foreland region of southern Longmen Shan, Qingyi River is a suitable research object to study the tectonic problems with a complex geological structure.However, some difficulties still exist.Firstly, Ancient terraces are unable to be persisted because of the hard weathering condition on the account of the moist climate in the area.Secondly, only the tectonic feature in a single direction can be studied by the river terraces.To solve these problems, on one hand, MQ and DS, which took shape in the ancient Qingyi River drainage basin, are researched in this paper to restore the surface of paleo alluvial fans, and several geomorphologic sections are measured in the field survey to reflect the form and sedimentary features.On the other hand, with the measurement of alluvial fans and terraces, spatial relationship is discussed.Then we tested the ages of all geomorphological surfaces with multiple dating methods, including 14C, OSL, and ESR.On the basis of these analysis, MQ, locating between Longmen Shan and Xiongpo Anticline(XPA), is indicated to be formed between 537±64~421±42ka, anterior to all terraces.And DS-a, representing the early stage of DS in the southern foot of XPA, is indicated to be formed at the same time with T6 terrace of modern Qingyi River between 305±49~300±60ka.On the following, DS-b, representing the early stage of DSF in the southern foot of XPA which locates around the Sansuchang Anticline(SSCA), is indicated to take shape at the same time with T5 in 268±54ka.Then, after the abandonment of DS-b and T5, T4~T1 terraces took shape along modern Qingyi River gradually with the abandonment age of 185±19ka, 93±10ka, 40.4±5.0ka, and 5.9±0.03ka, respectively.Meanwhile, the time scale and spatial scale in researching the active tectonics are expanded by the establishment of geomorphologic surfaces.Geomorphologic surfaces belonged to the same level always are formed during the same geological time.Consequently, tectonic activities are obviously detected by through the deformation of geomorphologic surfaces.For instance, the geomorphologic surfaces of MQ and DS are deformed by XPA and SSCA, respectively.Meanwhile, in comparison to terraces' age ( < 200ka), the time scale of tectonic activity's research reaches ca.500ka by the study of alluvial fans.Furthermore, after the discussion with the Quaternary climate, it is probable that the formation of geomorphologic surfaces are controlled by the paleoclimate.MQF and DSF are developed during the interglacial period(equivalently MIS 13 and MIS 9 respectively in the marine oxygen isotope stages), finished in the glacial period.In the following interglacial period (equivalently MIS 11 and MIS 7 in the marine oxygen isotope stages), MQ and DS are abandoned respectively.Meanwhile, each terraces of modern Qingyi River possess features of climate-terrace, whose formation respond to the alternation of glacial and inter glacial period.