雅江大拐彎末次冰期以來(lái)冰川演化及冰川堰塞事件考察
一、考察背景與內(nèi)容
雅魯藏布江大拐彎及其周邊區(qū)域是青藏高原典型海洋型冰川（季風(fēng)溫冰川）作用區(qū)。這類冰川由于冰溫相對(duì)較高，運(yùn)動(dòng)速度快，因此對(duì)氣候變化更為敏感，侵蝕能力更強(qiáng)。末次冰期時(shí)，區(qū)內(nèi)兩座7000 m以上極高山地（南迦巴瓦峰與加拉白壘峰）的冰川曾廣泛下伸進(jìn)入了雅江大拐彎段干流主谷，自大拐彎處匯入的支流（尼洋河、易貢藏布和帕隆藏布）流域內(nèi)冰川也曾大范圍前進(jìn)至主谷，且它們都在谷地建造起了高大的冰磧壟，進(jìn)而堵塞谷地形成了冰磧堰塞湖，影響了這一段河道的演化。此外，全球變暖背景下，氣溫升高導(dǎo)致區(qū)內(nèi)現(xiàn)代冰川退縮尤為劇烈，融水增加，依托區(qū)域內(nèi)眾多高大的中晚全新世冰磧壟構(gòu)成的天然壩體，也形成了很多現(xiàn)代冰川前緣的冰磧堰塞湖，其中某些甚至曾發(fā)生過(guò)多次潰決。這些都表明該區(qū)域不僅冰川作用區(qū)的地表過(guò)程強(qiáng)烈，還通過(guò)冰、河、湖相互作用，極大影響到了低海拔谷地的地貌演化。然而，這些冰川進(jìn)入主谷的期次、時(shí)代及冰川范圍和規(guī)模仍不甚清晰，大拐彎與其周邊支流內(nèi)發(fā)生堵塞的時(shí)代是否具有同時(shí)性也未可知，但這些又是理解該區(qū)域冰、河、湖相互作用及其地貌演化影響的關(guān)鍵。因此，我們課題組任務(wù)就是通過(guò)系統(tǒng)冰川地貌考察，結(jié)合冰川地貌制圖、年代學(xué)分析與冰川范圍模型模擬，試圖厘清雅江大拐彎及其周邊支流末次冰期以來(lái)冰川演化時(shí)序與相應(yīng)范圍，并揭示出其中可能已造成的堰塞事件。
2021年7月20日至8月15日，第二次青藏高原科考“亞洲水塔動(dòng)態(tài)變化與影響”任務(wù)“雅江流域冰-河-湖演化歷史事件與耦合過(guò)程”專題蘭州大學(xué)冰川地貌科考分隊(duì)，在已有數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對(duì)尼洋河、易貢藏布與帕隆藏布流域，再次開展了冰磧物粒度和年代樣品補(bǔ)采，并對(duì)該地區(qū)冰川槽谷形態(tài)、冰川遺跡分布等進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查（圖1和2）。經(jīng)3年野外考察和積累，課題組已獲得該地區(qū)冰磧粒度樣品8個(gè)，漂礫10Be暴露年代樣品81個(gè)，百余幅槽谷形態(tài)與冰磧分布航拍照片。
圖1 科考路線圖(①雅江大拐彎 ②尼洋河 ③易貢藏布 ④帕隆藏布）
圖2 科考隊(duì)員進(jìn)行冰川地貌考察、航拍與采樣照片
二、雅江大拐彎及其周邊區(qū)域簡(jiǎn)介
雅江大拐彎地區(qū)從稍大的范圍來(lái)說(shuō)，處于三大現(xiàn)代海洋型冰川分布區(qū)（橫斷山、喜馬拉雅山東段和南坡，以及念青唐古拉山東段和中段）的交匯部位（圖1）。由于雅江切穿喜馬拉雅山這道氣候上的巨大屏障，使這里成為濕潤(rùn)氣流輸入的通道。來(lái)自孟加拉灣強(qiáng)大水汽穿過(guò)這個(gè)通道后，形成了高原上一個(gè)十分特別的區(qū)域?？梢杂脦讉€(gè)“最”來(lái)描述本區(qū)特點(diǎn)：(i) 高原上降水量最多區(qū)域，冰川物質(zhì)平衡線（ELA）附近降水可達(dá)到3000 mm；(ii) 高原ELA最低的區(qū)域之一，現(xiàn)代ELA位于 4500~5000 m，與10個(gè)緯度以北的祁連山相當(dāng)；(iii) 最典型現(xiàn)代海洋型冰川活動(dòng)區(qū)，冰川以溫度高，積累量大，運(yùn)動(dòng)速度快，侵蝕搬運(yùn)能力強(qiáng)為顯著特征；(iv) 冰期-間冰期氣候交替中，高原上冰川范圍變化最大的地區(qū)之一，末次冰期時(shí)還是高原上冰川面積最大的區(qū)域(李炳元等, 1991), 而高原上規(guī)模最大的現(xiàn)代冰川卻分布于西北部的喀喇昆侖山和西昆侖山(Zhou et al., 2007)。
三、冰川地貌考察
2021年冰川地貌考察主要圍繞夏貢拉山東坡-金嶺鄉(xiāng)-尼屋鄉(xiāng)-通麥一線的易貢藏布流域展開，同時(shí)還對(duì)前兩年考察識(shí)別出的冰磧堰塞點(diǎn)進(jìn)行了航拍地形測(cè)量。我們發(fā)現(xiàn)易貢藏布流域與其他幾個(gè)流域的冰川作用特征非常一致，即冰川侵蝕強(qiáng)，導(dǎo)致冰川侵蝕和堆積地貌形態(tài)特征顯著，無(wú)論從宏觀衛(wèi)星影像還是實(shí)地野外考察都非常易于識(shí)別，冰川滑動(dòng)引起的冰川磨蝕作用突出，羊背石、鯨背巖和磨光面發(fā)育十分廣泛，冰斗和槽谷橫剖面形態(tài)的深寬比較之大陸型冰川要大（圖3）。依據(jù)典型冰川槽谷的分布范圍，初步判斷冰川作用范圍確實(shí)如早期的觀點(diǎn)一致，即第四紀(jì)冰川作用在整個(gè)流域內(nèi)面積占比極高。
圖3 冰川侵蝕地貌（A. 夏貢拉山埡口西側(cè)并排的冰斗與槽谷；B. 易貢藏布炯普錯(cuò)下游的冰川槽谷；C. 易貢湖東側(cè)鯨背巖；D. 金嶺鄉(xiāng)附近鯨背巖頂部）
現(xiàn)今，雅江大拐彎主谷兩側(cè)仍保存的可相互對(duì)應(yīng)的冰磧壟形態(tài)，表明南迦巴瓦峰與加拉白壘峰的很多冰川都曾下伸至谷地并沖到對(duì)岸，建造了異常高大的冰磧壟；其中則隆弄冰川外圍有3個(gè)期次（M2~M4）冰磧壟（高達(dá)200~300 m）曾達(dá)到堵塞主谷的規(guī)模，并致其上游谷地發(fā)育了2950 m、3000 m和3150 m的臺(tái)地（圖4）。之后該區(qū)域冰川退縮，至小冰期時(shí)，沉積了M1冰磧壟。整個(gè)雅江大拐彎及其周邊區(qū)域內(nèi)，大多數(shù)現(xiàn)代冰川前緣的冰湖都是依托與M1套冰磧同期的終磧壟作為天然壩體而形成。
圖4 南迦巴瓦峰則隆弄冰川冰磧壟分布(A, B)與直白村附近雅魯藏布江階地(C)
圖5 波密至然烏間支谷古冰川在帕隆藏布主谷建造了高大冰磧壟(堰塞主谷)，或曾進(jìn)入主谷但冰磧壟已被侵蝕而不顯，或曾堰塞主谷或?qū)鹊匮莼斐删薮笥绊?
基于冰磧壟和支谷冰川槽谷的形態(tài)，則可判別出帕隆藏布波密至然烏間（海拔3000~3200 m）谷地內(nèi)，至少有27條支谷冰川曾進(jìn)入過(guò)主谷（圖5），其中冰磧壟橫貫主谷且形態(tài)保存較為完好的有12處，這套冰磧大多都是由數(shù)道冰磧壟組成（圖6A）；其他15處支谷古冰川曾進(jìn)入主谷，但可能由于后期較強(qiáng)烈的侵蝕終磧壟保存不好。
圖6 帕隆藏布上游玉普鄉(xiāng)附近主谷內(nèi)冰磧壟(A) (M1~M6為主谷古冰川形成冰磧壟，M0-1~M0-3為南側(cè)支谷古冰川形成冰磧壟，兩組冰磧壟可能都堰塞過(guò)主谷), 以及尼洋河上游朱拉曲源頭哈巴錯(cuò)小冰期冰磧壟 (B)(哈巴錯(cuò)是與現(xiàn)代冰川直接接觸的小冰期冰磧堰塞湖).
圖7 易貢藏布中游尼屋鄉(xiāng)附近主谷內(nèi)冰磧壟(A)（可能曾堰塞過(guò)主谷）, 以及易貢藏布上游金嶺鄉(xiāng)附近冰磧壟(B)
尼洋河北側(cè)支溝內(nèi)，由于末次冰期冰磧壟（海拔~3400 m）堰塞谷地形成了巴松錯(cuò)（Hu et al., 2015）；現(xiàn)代冰川外圍由于小冰期冰磧的堰塞，也形成了眾多冰磧堰塞湖，如哈巴錯(cuò)就是由外圍2套冰磧壟（海拔~4000 m）堰塞形成（圖6B）。同樣的冰磧堰塞也曾在易貢藏布流域多次發(fā)生（圖7）。
四、漂礫暴露年代與粒度樣品采集
通過(guò)總結(jié)和分析該區(qū)域已有古冰川演化的年代數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)能伸入或堰塞主谷的冰磧壟可能形成于末次冰期，而現(xiàn)代冰川前緣冰湖的壩體可能為小冰期的側(cè)磧/終磧壟；然而，這些事件持續(xù)了多長(zhǎng)時(shí)間，仍不清楚。因此，針對(duì)這兩個(gè)重要時(shí)期的冰磧壟，選擇雅江大拐彎、帕隆藏布、易貢藏布、尼洋河四個(gè)流域典型區(qū)域，于2019-2020年在則隆弄冰川（圖4A）、帕隆藏布上游玉普鄉(xiāng)（圖6A）以及易貢藏布上游炯普錯(cuò)（圖7B）附近共采集了45塊10Be暴露年代樣品基礎(chǔ)上，2021年又在易貢藏布尼屋鄉(xiāng)（圖7A）、帕隆藏布玉普鄉(xiāng)（圖6A）與尼洋河朱拉曲哈巴錯(cuò)（圖6B）共采集了36個(gè)10Be暴露年代樣品，以期獲得可能對(duì)下游谷地演化造成重要影響的古冰川絕對(duì)年代，也能完善該區(qū)域已有的末次冰期以來(lái)古冰川演化的時(shí)代框架；此外，為了分析冰川侵蝕特征，還在易貢藏布流域的冰湖周邊采集了小冰期不同冰磧相、冰湖沉積粒度樣品8個(gè)。目前，年代樣品都已經(jīng)完成預(yù)處理，并制成靶樣在實(shí)驗(yàn)室等待測(cè)試；其中則隆弄冰川冰磧序列獲得了17個(gè)年代數(shù)據(jù)（圖8）。
圖8 雅江大拐彎地區(qū)冰磧暴露年代（派鎮(zhèn)附近冰磧序列年代引自Hu et al.(2020); B為新獲得10Be年代數(shù)據(jù), 其中紅色數(shù)據(jù)為偏年輕年齡, 黑色數(shù)據(jù)為選用年齡）
五、末次冰期以來(lái)則隆弄冰川演化及堰塞事件初探
南迦巴瓦峰則隆弄冰川外圍保存下來(lái)的最老冰磧（M4），其暴露年齡為30.2±2.3~35.0±1.1ka，這與其南側(cè)派鎮(zhèn)附近的最老冰磧時(shí)代可互相印證，表明該區(qū)域局地末次冰盛期可能始于MIS3晚期。從冰磧壟的分布位置判斷，當(dāng)時(shí)則隆弄冰川已大規(guī)模進(jìn)入雅江谷地，完全具備堵塞谷地的能力。M2套冰磧壟是則隆弄冰川最近一次前進(jìn)并阻塞雅江谷地的遺跡，其南側(cè)壟頂部漂礫年齡相對(duì)集中（5.2±0.3~6.7±0.7 ka），而北側(cè)壟年齡（2.7±0.2~4.1±0.2 ka）相對(duì)分散且偏年輕，可能是由于選取漂礫過(guò)于靠近下游位置（較南側(cè)樣品海拔偏低200 m左右），而受到后期侵蝕才暴露出來(lái)所致。因此，我們認(rèn)為則隆弄冰川進(jìn)退過(guò)程導(dǎo)致的最新一次大規(guī)模堰塞事件發(fā)生在全新世中早期?；贏AR與AABR法計(jì)算，當(dāng)時(shí)ELA僅較現(xiàn)代降低了~240 m。這進(jìn)一步表明，末次冰期最盛期甚至晚冰期時(shí)，南迦巴瓦峰和加拉白壘峰發(fā)育眾多冰川中的大部分都具備進(jìn)入雅江并堰塞的可能，因此會(huì)對(duì)該段雅江演化造成巨大的影響。后續(xù)科考過(guò)程中，我們還將繼續(xù)加強(qiáng)雅江大拐彎其他區(qū)域冰川演化時(shí)空序列以及相對(duì)應(yīng)堰塞湖沉積的對(duì)比分析，進(jìn)而為揭示該區(qū)域冰、河、湖相互作用的規(guī)律與耦合機(jī)制提供強(qiáng)有力的支撐。
科考隊(duì)員：王杰、王濰誠(chéng)、陳曉晶、雷滿紅、邱錦坤
隊(duì)員單位：蘭州大學(xué)
供稿：王杰
項(xiàng)目：第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究
任務(wù)二、亞洲水塔動(dòng)態(tài)變化與影響
專題：雅江流域冰-河-湖演化歷史事件與耦合過(guò)程（2019QZKK0205）