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库车大峡谷,是如何形成的?
一、概述

库车大峡谷地处天山山脉南麓,新疆库车县(古称龟兹)以北64公里的山区,位于217国道北侧,海拔1600米,最高山峰2048米(贾果,2015),中国最美十大峡谷之一,是天山支脉克孜利亚山中的一条峡谷。
整个峡谷皆由红色砂岩、砂砾岩巨大山体群组成,在天山强烈上升的过程中,这些红色岩层发生了各式各样的褶皱弯曲,加上水流侵蚀和风蚀,造成峡谷内奇峰异石,嶙峋百态。峡谷经过造山运动和亿万年的风刻雨蚀形成,层层叠叠,山体群直插云天,在阳光照射下,犹如一簇簇燃烧的火焰。
虽为内陆干旱地区,但峡谷内却常年有汩汩清泉。大峡谷近似南北弧形走向,开口处稍弯向东南,末端微向东北弯曲,由主谷和4条支谷组成,全长5000多米。谷端至谷口处自然落差200米以上,谷深幽静,峰回路转,谷底最宽53米,最窄处仅0.4米,仅容一人低头弯躯侧身通过(郭建强等,2001)。

 库车大峡谷

(据互联网资料)

二、地质背景

库车坳陷位于塔里木盆地北缘,西起乌什凹陷,东至阳霞凹陷,北邻南天山造山带,南接塔北隆起,是一个叠加在三叠纪周缘前陆盆地之上的新生代再生前陆盆地(卢华复,1994)。库车前陆褶皱冲断带地形较复杂,地貌以山地为主,间有少量戈壁,山体走向近东西,山体陡险,断崖、冲沟十分发育,地表风化严重,地面海拔总体由天山造山带向南逐渐变低,从3000m下降到1000m,地形相对高差大。
库车坳陷具有“南北分带、东西分段、上下分层”的构造特征,可进一步划分为7个次级构造单元,即:北部单斜带、克拉苏依奇克里克构造带(克-依构造带)、乌什凹陷、拜城凹陷、阳霞凹陷、秋里塔格构造带、南部斜坡带等。
在塔里木板块与南天山挤压碰撞作用下,库车前陆冲断带发育两排平行于造山带的背斜构造带,分别是克-依构造带和秋里塔格构造带。北部单斜带以南,由克-依构造带、拜城-阳霞凹陷和秋里塔格构造带形成两隆夹一凹的构造格局,并以向斜且岩层产状平缓、背斜窄而岩层产状陡立为特征(王清晨等,2007)。

库车前陆冲断带数字高程图及其构造单元

(李江海等,2010

库车大峡谷属塔里木河支流的库车河河谷,库车河是一条由冰川融水和山涧泉水汇集而成的河流,发源于天山山脉南麓,全长100多公里。这条河流虽然不是很长,却是孕育过龟兹悠久文明的母亲河。库车河剖面横穿新疆天山中段,全长560km(刘一玲,2009),曾在1996年作为第30 届国际地质大会的考察路线之一,是横跨天山的梦幻之道(刘一玲,2009)。库车河剖面地层展现了库车地区中、新生代前陆盆地的特点,可以看到湿润条件下形成的三叠-侏罗系陆相含煤-生油碎屑岩建造和干旱气候环境中形成的白垩-新近系含膏盐、碎屑岩建造,还可以看到有特有的煤层自燃形成的烧变岩、30 余米厚的油页岩。
实际上,与产状水平、切割不深的丹霞地貌相比,该套红色岩层组成的库车地貌以产状陡立的岩墙和深邃而曲折的峡谷为特点,在库车盆地发育最为典型(刘一玲,2009)。形成时期地壳发生过剧烈的变动,该地区的地壳反复上升或下降,表现出明显的沉积旋回和岩相变化。天山山脉断裂和地壳运动作用,岩层发生了一系列波状弯曲,在峡谷侧壁上可以看到明显的褶曲和断裂线(陈剑文,2013)。
库车大峡谷位于新疆库车大峡谷国家地质公园内,公园北依天山,南临塔里木盆地,总面积108平方公里,沿库车河河谷而分布。由北部的大小龙池园区、中部的天山神秘大峡谷园区构成。在天山神秘大峡谷两侧,还分布有老鹰沟峡谷、克孜勒亚峡谷、依西克其克峡沟、回音谷、红果沟峡谷、砾石堆沟峡谷等多条峡谷,构成一个峡谷群(郭建强等,2007)。

库车河地质简图及卫星遥感图

(李江海等,2010)

三、地质地貌特征

如今的库车县地势北高南低,北部为天山山区,海拔在11003800米之间,相对高差2700米左右,侵蚀地貌发育,以流水侵蚀和风蚀为主,岩石裸露。大峡谷区域地处西天山南麓,塔里木板块北缘,横跨南天山古生代陆缘盆地与库车山前坳陷,是研究天山造山带的关键地区,堪称造山带天然博物馆。本区的板块活动要追溯到中元古代时期,其演化特征是围绕古陆边缘洋转化为陆,有规律的向大陆增生。洋盆从发生、发展、消减、消亡、大洋闭合至陆内造山的转化过程。
在距今约70万年以前的第四纪早更世时多彩岩层经挤压、褶皱、断裂、位移而出露地表后,岩层因褶皱,翼部产生陡立,发育有三组节理,分别为320°40°20°81°190°76°(郭建强等,2007。其中,近南北向组最发育,被洪水汹涌切割侵蚀形成主峡谷,沿北东垂直节理侵蚀行程支峡谷,沿东西向节理风化剥蚀;加之岩层结构疏松、极易风化,经过年复一年的洪水冲刷侵蚀和重力崩塌等综合作用,造就了曲折通幽的峡谷奇观。深谷、峰林、缓坡、峭壁相映成趣,沟壑纵横,迂回曲折。这里既有陡立为墙的岩层,又有岩层缓倾重叠组成的孤山,也有峰丛簇拥的群山,一般山体的绝对高差100-300m。由于岩层软硬不一,岩性变化频繁,产状较陡,其形态变化无穷。
区内陆层较齐全,除缺失石炭系外,从奥陶系至第四系均有出露,断裂构造复杂,推覆构造明显,地史演化时期长,从而铸就了众多奇特而惊艳的地质遗迹景观。

库车地质地貌特征列表

(据前人资料)

四、库车大峡谷的形成与演化

库车地貌的形成,反映地质演化历史上的沧海桑田的巨大变化。大约距今7000万年到300万年间,库车是东西向的大湖(杨民,2014),面积达50000平方千米,其中约在4000万年前的渐新世时期,还与西部窄长的“特提斯海”相通,经过2000多万年的漫长沉积,积聚了厚达几百米的岩盐、石膏和泥岩层形成了古近系的含盐建造,从而蕴藏巨大的岩盐矿产。
距今253Ma的新近纪,地壳缓慢抬升,库车盆地与海隔绝,变成内陆湖泊,由于水体不深,保持氧化沉积环境,2000多万年间沉积了厚达3000多米的红色泥岩、粉砂岩和砂岩,当时天山不高,降水丰沛,受雨季和干旱季节的频繁变化,沉积岩石形成单层很薄的条带构造层,远远看去由条带状岩层形成的山体,如薄纸垒叠一般。
上新世时湖盆变浅,沉积了黄褐色或灰褐色的砂岩、泥岩和砾岩层。第四纪初期,距今约200万年时,南疆产生强烈的造山运动,天山急剧上升,库车盆地结束了湖泊演变历史,古近系与新近系的红色和黄褐色岩层,被地壳运动挤压、褶皱成山。形成许多束状的背斜和向斜,局部受断裂切割,形成单斜,产状变化不定,倾角从中等到近于直立,从而形成近代地貌雏形。
中生界-第四系岩层经挤压、褶皱、断裂、位移而出露地表后,因结构疏松,极易风化,经过年复一年的风化、侵蚀、冲刷和重力崩塌等综合地质作用,便形成今日的深谷、峰林、缓坡、峭壁相映成趣。

本文据(李江海等,2022,(《中国地质之旅》(讲义))修改补充

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