长江是怎么“挖通”三峡的？|河流|盆地|长江三峡|青藏高原

长江连接了青藏高原和太平洋，在亚洲季风系统控制下，每年产生并携带巨量水沙，对流域生态和边缘海环境产生重大影响，在全球气候变化中扮演了重要角色。这一切离不开地质历史时期中的长江三峡贯通事件。

三峡工程蓄水前的瞿塘峡夔门。图上河岸为古长江贯通时，因地壳抬升、河流下切而形成的河流阶地。阶地是一种形态近似阶梯的地貌，表现为平坦台地与陡峭斜坡交替出现。摄影 | 黄正平

长江是中华民族的母亲河，在华夏文明发展进程和当代中国国计民生中的地位举足轻重。作为现代长江东流水系定型的标志性事件，三峡的贯通使得长江上游与中下游水系连为一体，并最终得以东流入海。

1 | 长江三峡是怎样贯通的

近百年来，地质学家们对于三峡贯通的机制开展过众多调查及探讨，其中“先成说”和“袭夺说”是目前的两种主要观点。

“先成说”认为在现今三峡深切峡谷形成前就已经存在河流，即“先成河”。先成河是指一条河流的形成时间早于它流经区域的隆起时间。对于先成河而言，它要面对的是一场长达亿万年的“竞赛”——下切与抬升之间的对抗。当河流下切速率强于或者接近区域抬升速率，先成河不会绕道，而是亿万年如一日地在隆起的山地中切出一条深邃的峡谷。反之，快速抬升的山脉如同一堵高墙挡住河流去路并阻止其下切，河流被迫改道乃至消亡。

对于长江三峡而言，在数千万年前就存在一条古老河流，面对巫山山脉持续抬升，这条河流以更强烈的下切进行对抗。最终山脉成型，而河流也成功切开了这道屏障，形成了举世闻名的三峡。三峡两岸峭壁上保留的河流阶地，就是这场漫长“竞赛”发生过的证明。

“袭夺说”认为三峡形成前巫山山脉是四川盆地与江汉盆地水系之间的分水岭，分水岭两侧水系同时向上游进行溯源侵蚀的“竞赛”。溯源侵蚀是河流演化过程中广泛存在的现象，简单来说就是河流向源头方向进行切割进而延长的过程。要理解溯源侵蚀，最直观的例子就是瀑布。水流从高耸的山丘顶端倾泻而下，猛烈冲击下方岩石，久而久之底部被掏空，上方岩石因失去支撑而崩塌。每一次崩塌，瀑布的位置就向上游（源头方向）后退一步，在漫长的时光中它可能已经从原来的位置后退了数公里，如黄河壶口瀑布。瀑布“行走”的过程就是最典型的溯源侵蚀。

三峡贯通机制的两种主流观点示意图。制图 | 田子晗

对于长江三峡而言，其东部的江汉盆地在数千万年间发生了强烈的沉降过程，从而由山地转变为现今的平原。这一过程导致该区域与巫山山脉的落差迅速增大，从而显著“鼓励”了河流的溯源侵蚀活动，并最终向上游切穿巫山山脉进入四川盆地，四川盆地原有河流被动地汇入这个新生的河道，即发生了“袭夺”过程，最终表现为三峡的贯通。

作为东亚大型河流系统的代表，长江的活动及演化对华夏文明发展的影响深远，至今依旧显著影响流域内人类的生产生活。因此，认识长江演化对我们意义重大，而三峡贯通则是现代长江河流系统形成的标志性事件，其发生时间值得学者重点关注。

中国的地貌格局整体表现出“西高东低、大江东去”的格局，而这正是数千万年来青藏高原持续抬升产生的结果。印度板块与欧亚板块碰撞引发了青藏高原隆升，这种挤压产生的作用力如同水波一样传递到更远的三峡地区，对河流的演化产生影响。因此，研究三峡贯通的时间，反过来可以约束青藏高原隆升历史及其产生的环境效应。

长江从上游携带大量物质，并在中下游各平原堆积，即沉积物。这些沉积物包含大量潜在金属矿产，且深刻影响油气资源的形成与保存。长江三峡的贯通是这些物质开始大量输入下游的根本条件，了解这个时间点可以更好地判断下游沉积中哪一层位最有可能包含足够丰富的资源，进而支撑国家及社会发展。此外，矗立于此的三峡水利工程作为百年大计，其安全性和稳定性需要放在更长的时间尺度进行考量。我们研究三峡贯通过程及时间，进而认识该区域河流发育及地壳稳定性规律，可为工程地质条件的评估提供更加深刻、全面的背景参考，这对于保障人民群众的生产生活具有重大意义。

2 | 长江三峡究竟在何时贯通

与长江三峡贯通机制问题相比，长江三峡何时贯通的问题在地质学界的争议更加持久而激烈，众多中外学者对这个问题开展了广泛调查和讨论。20世纪早期由于尚未发展出可用的年代学及其他地球化学方法，学者主要围绕三峡及周边区域地貌研究及岩石特点开展定性讨论。这一时期关于贯通时间的判断跨度巨大，从白垩纪（距今1.43亿至0.66亿年）到第三纪（距今6600万至258万年）。20世纪80年代后，伴随技术手段的突飞猛进，关于三峡贯通时间的研究集中在对该地区河流阶地的划分及定年工作。学者关于贯通时间的认识集中在第四纪（距今258万年）之后，如距今200±20万年、180万至116万年、20万至15万年等观点。

进入21世纪，长江三峡贯通的相关研究迎来了方法论的深刻变革。其核心特征是从传统的定性描述转向多指标、高精度、可定量的综合分析，其研究地点也大幅扩展至整个长江流域乃至长江汇入的东海。这一时期的成果，主要由物源示踪技术的精细化及绝对测年技术的突破共同支撑。

江水流动会携带大量泥沙，即各种岩石碎屑。其中，密度大于2.9克每立方厘米的矿物被称为重矿物。虽然它们占比很小（通常不到1%），但每种重矿物都像“身份证”，记录着它的“出生地”信息。例如，范代读（2007）、贾君涛（2010）、杨建（2012，2014）、由文智（2021）等在长江中下游地层中发现了金沙江流域常见的独居石、含钛普通辉石及钒钛磁铁矿等，结合地层古地磁测年方法，指出三峡贯通发生在距今320万至73万年。

三峡工程蓄水前的瞿塘峡。摄影 | 李金龙

江水携带的泥沙中往往存在一种细小的重矿物——锆石。锆石内置高精度“原子钟”，其形成时（岩浆冷却结晶）会天然携带微量铀（U）和钍（Th）元素，但几乎不含铅（Pb）元素。铀、钍具有放射性，会以极其稳定的速度衰变成铅，地质学家通过测量锆石现存铀、钍元素及铅元素含量从而计算出锆石年龄，这就是著名的U-Pb定年法。地质学家首先会去长江上游的各大支流（如金沙江、岷江、大渡河）采集河沙并得到它们的标准锆石年龄谱。此后，地质学家在长江中下游（如江汉盆地、南京地区、东海陆架等）古老地层采集样本，这些地层是古代长江留下的“日记本”，他们把样品中的锆石也挑出来，制作成锆石年龄谱。除了锆石，钾长石、黑云母、白云母等矿物包含的其他同位素组合揭示出的年龄及年龄谱，也在越来越多地应用于三峡贯通时间相关研究。例如，郑洪波（2011，2013）、王平（2014，2021）、杨超群（2019）等在长江中下游宜昌、武汉、南京等地砾岩中采集样本，对其中的锆石进行测年并制成年龄谱，将其与长江上游各支流对比，进而指出三峡贯通发生在距今3650万至2300万年。张新昌（2017）及付晓伟（2021）等进一步扩展至东海，即长江搬运物质的终点。他们根据钻井获得的年龄谱数据，指出距今1200万至1000万年上游物质才到达东海，即在此期间三峡贯通。

除了关注长江河流系统本身外，我们也可以转换思路，通过河流系统活动对地表岩石的影响效果，反推其发育历史。河流的突然贯通会导致其上游区域岩石快速剥蚀并被带走，这种变化信息会记录在岩石所包含的部分矿物之中。由于地球内部存在强烈的热源，地壳各深度岩石所处温度不同，距离地表越深温度越高。在较高温度下，裂变径迹将愈合缩短乃至消失，如同冰面划痕被融化的冰水填充恢复一样。当岩石被逐层剥蚀移除，深部岩石逐渐接近乃至到达地表的过程，伴随着所处温度的降低，磷灰石将充分记录这一过程，包括岩石剥蚀的时间段及速率的高低。例如，理查森（2008，2010）及杨昭（2017）通过该方法揭示了距今4500万至4000万年，四川盆地广泛存在剥蚀增强，并认为三峡在此期间贯通。此外，沉积盆地的沉积岩岩性特征与其形成时期的环境高度相关，可以作为指示大型河流系统变化的关键指标。

位于三峡地区的小寨天坑是由喀斯特溶洞塌陷而形成的巨大漏斗，是三峡地区的典型地貌天坑（摄影 | 蒋廷举）

目前，关于长江三峡贯通时间的研究存在很大分歧，其根本原因在于对不同区域不同研究方法的应用。结合长江中下游盆地广泛开展的沉积学及古环境研究，早于距今3650万年前三峡贯通的可能性显著降低。因此，目前主流观点集中在渐新世（距今3650万至2300万年）以及晚中新世（距今1000万年）之后。

滚滚长江东逝水，百年来我国地质学家围绕长江三峡相关的研究和讨论从未中断，而技术方法的进步也让我们对这一问题的认识更加深刻和多样。长江用千万年切穿山脉，改写广大区域的生态系统，在漫长的时间面前人类历史不过一瞬。这种尺度感让我们明白：守护长江，不只是守护一条河，而是在守护一个跨越亿年的生命传奇，守护我们与脚下这片土地最深的联结。