《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Recurrent catastrophic outburst floods in the Yarlung Tsangpo Gorge system: Chronology, magnitude, and climatic drivers
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雅鲁藏布江大拐弯处通过地貌与地质年代学重建，确认至少6次高强度洪水事件（259万年前至今），峰值流量达2.1×10^6 m3/s，与MIS 8、5d、2等阶段及气候变暖期紧密耦合，揭示冰川-气候周期控制地貌演变的机制。
Jiantao Xie|Na Yang|Jingran Zhang|Mengying He|Chaogang Zheng|Zhigang Zhang|Xinggong Kong|Zhijun Zhao|Xilin Cao
中国南京师范大学气候系统预测与风险管理国家重点实验室
摘要
自然坝体溃决引发的灾难性山洪是地球上最强大的地貌塑造因素之一，但其长期发生频率及其与轨道尺度气候周期的关系仍知之甚少。位于东喜马拉雅地区的雅鲁藏布江为研究这一问题提供了独一无二的场所，但以往的研究主要集中在全新世时期。本文将研究时间跨度扩展至远古时期，通过综合地貌学和地质年代学方法，重建了可追溯至约25.9万年前的一系列山洪事件。根据实地考察发现的巨型沉积条带，我们确认了至少六次大规模的山洪事件。水力模型显示，这些事件的峰值流量高达0.2至2.1×10^6立方米/秒。利用红外激发发光（pIRIR）技术进行的可靠测年结果，将这些事件与特定的气候阶段建立了明确的时间关联：早期事件发生在海洋同位素阶段（MIS）8期间及其结束时期（约25.9万年前、24.2万年前和约23.2万年前）；随后在约11.5万年前（MIS 5d）、1.8万年前（MIS 2）和约1.1万年前（更新世晚期）也发生了重大山洪。关键在于，洪水沉积物与上覆古土壤的紧密地层关系证明了这些灾难性事件与快速的气候变化同步发生。这证实了一种系统性的因果机制：在寒冷时期（如MIS 8、MIS 6、MIS 2），山谷冰川的推进反复阻塞了河流，随后在气候变暖期间导致坝体溃决。我们的研究结果表明，冰期-间冰期气候周期对极端地貌事件的频率和规模具有决定性影响，从根本上塑造了世界最高山脉的长期地貌演变。
引言
由自然坝体溃决引发的灾难性山洪被认为是地球上最具破坏力的地貌塑造因素之一，能够在短短几天内重塑地貌（Burr等人，2009年；Herget，2005年；O'Connor等人，2013年）。虽然从诸如沟壑地貌（Bretz，1969年）和阿尔泰山脉（Baker等人，1993年）等经典案例中可以充分了解单次事件的巨大破坏力，但一个基本问题仍未得到解答：是什么决定了这些事件在轨道时间尺度上的发生频率和规模？理解这一长期规律对于判断这些极端事件是随机发生的、不可预测的现象，还是受到全球气候周期系统性调控的结果至关重要。这一知识空白的存在，是因为这些事件的巨大破坏力使得它们的地质记录极难保存和解读。
雅鲁藏布江（图1）流经青藏高原南部边缘，是研究构造运动、气候与灾难性洪水相互作用的热点区域（Finnegan等人，2008年；Koons等人，2013年；Wang等人，2014年；Zeitler等人，2001年；Zeitler等人，2015年）。该地区经历了极端的地质和气候过程，包括快速的地壳抬升、快速侵蚀以及广泛的第四纪冰川作用（Ji等人，1999年；Korup和Montgomery，2008年；Yao等人，2010年；Yu等人，2011年），这为大型自然坝体的形成和随后溃决提供了有利条件。越来越多的研究表明，雅鲁藏布江在全新世和更新世晚期经历了多次大规模的山洪事件，这些事件主要与冰川阻塞的古湖泊的溃决有关（例如Huang等人，2014年；Montgomery等人，2004年；Wang等人，2024b）。然而，现有研究主要集中在近期事件上，对于山洪的长期历史及其与轨道尺度冰期-间冰期气候周期的关系仍缺乏深入探讨。
造成这一知识空白的一个关键原因是洪水记录的保存难度。然而，雅鲁藏布江中游地区（图1a）拥有一个独特的三部分地貌系统，这一系统既有助于生成洪水沉积记录，又有助于长期保存这些记录。该系统包括：（1）上游的堆积盆地（山南宽谷），为大型古湖泊的形成提供了空间；（2）中部的基岩控制点（加亚卡峡谷），其狭窄且深切的地形为冰川推进期间形成稳定的河流阻塞坝体提供了理想条件；（3）下游的沉积区（米林宽谷），峡谷的突然拓宽使得洪水能量迅速减弱，从而形成了厚层、保存完好的高能量沉积物。这种特定的地貌结构使得该地区成为生成和保存过去山洪记录的理想场所。
因此，这一独特的研究环境不仅仅是一个“自然实验室”；它还为验证更系统的假设提供了基础。我们提出，雅鲁藏布江山洪的反复发生受到冰期-间冰期周期的系统性调控：第四纪时期的主要冰川推进（如MIS 6和MIS 8）为在加亚卡峡谷形成大规模的河流阻塞坝体创造了条件，而随后这些坝体的溃决则通常发生在气候变暖和湿润的时期。为了验证这一假设，本研究旨在：（1）识别并描述加亚卡-朗县河段中保存的多次山洪事件的沉积学和地貌学证据；（2）利用K长石颗粒的红外激发发光（pIRIR）技术建立这些事件的可靠年代框架；（3）重建这些事件的古水力特征，以揭示灾难性洪水的长期规律和规模。通过大幅扩展山洪记录，本研究旨在证明轨道尺度的气候周期对该地区极端地貌事件的节奏具有决定性影响。
地质与地貌特征
雅鲁藏布江中游地区的河流地貌主要由新构造运动控制，形成了宽而坡度平缓的河谷与狭窄且坡度陡峭的峡谷交替分布的独特景观（Li等人，1986年；Yang等人，1983年）。这种结构反映了断层的直接作用：峡谷通常形成于上抬的岩块上，而宽谷则对应于下陷的岩块。
野外调查与古洪水沉积物的识别
我们的研究首先通过高分辨率遥感图像（如Google Earth）、数字高程模型（DEM）和详细的野外调查，识别并绘制了巨型沉积条带及其相关的静水沉积物。初步的遥感分析重点关注了在大洪水期间有利于细粒沉积物沉积的地貌特征。
山洪地貌与沉积特征
通过系统的野外调查，我们识别出三种典型的沉积序列：巨型点状条带（Zhonglongba）、悬挂条带（Gamai）和巨型涡流条带（Liancun）。表1总结了它们的详细地层特征。
在加亚卡峡谷入口处（东经92.20°，北纬29.25°），Zhonglongba（ZLB）剖面（图3a，b）保存了一层厚达43米的沉积层，覆盖在T8阶地之上（相对高度为90–106米）。与下游地区不同，
洪水沉积地貌的成因解释
ZLB、GM和LC剖面的沉积记录在整个流域范围内表现出高度的一致性。结合野外观察结果（表1）和水力模型结果（图7），我们将这些沉积物解释为高浓度水流的产物（Costa，1988年；Pierson，2005年），其中局部沉积相受到洪水流量和边界剪切层动态的严格控制。
尽管ZLB和GM剖面在空间上相隔较远，
结论
本研究首次建立了雅鲁藏布江中游地区灾难性山洪的长期、多阶段时间框架，将沉积记录延伸至中更新世（约25.9万年前）。我们的综合方法识别出至少六次大规模山洪事件（FD1–FD6），这些事件以巨型沉积条带的形式保存下来。水力模型表明，这些事件的峰值流量高达0.2至2.1×10^6立方米/秒。我们的可靠年代数据表明，这些洪水
作者贡献声明
Jiantao Xie：撰写初稿、数据可视化、软件应用、野外调查、数据整理。Na Yang：数据可视化、野外调查、数据分析、资源协调。Jingran Zhang：撰写、审稿与编辑、项目监督、资源协调、数据分析。Mengying He：野外调查。Chaogang Zheng：野外调查。Zhigang Zhang：野外调查。Xinggong Kong：概念提出与框架设计。Zhijun Zhao：撰写、审稿与编辑、项目监督、资源协调、数据分析。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了第二次青藏高原科学考察与研究计划（STEP，项目编号2019QZKK0205）和国家自然科学基金（项目编号42071006）的支持。我们特别感谢吴青龙教授。他在2016年9月的早期野外工作中提供的见解为研究奠定了重要基础，他强调加亚卡-朗县河段的沉积物是高能量洪水的产物，这为整个研究提供了关键的起点。
