1. 导读
水系重组对地表水资源和沉积物输送有显著影响，进而影响区域地貌、生态环境及古人类迁徙和扩散等。作为全球大江大河发源地的高原地区构造活动复杂、气候分异强，水系结构复杂多变，尚缺乏深入理解。本文以我国南北气候过渡带-秦岭地区汉江和嘉陵江为例，探讨了山体生长-盆地沉陷-地表侵蚀作用下水系重组过程及驱动机制。
图1. 我国南北气候过渡带-秦岭南坡水系重组：中新世至上新世期间秦岭地区差异性抬升、汉中盆地断陷导致与南流的古长江相对应的平形状水系被古汉江自东向西逐渐袭夺，并在上新世形成现代水系格局。
2.主要内容
秦岭，作为中国南北地理和气候的分界线，其南侧的秦岭-米仓山地区孕育了长江两条重要支流—汉江与嘉陵江。这两条河流虽发源地相距仅约三十公里，却展现出截然不同的水系格局（图2）。嘉陵江表现为树枝状水系、自北向南流淌，全长约1340公里，最终在四川盆地汇入长江；而汉江则展现为格状水系、从西向东延伸约1580公里，在江汉盆地注入长江。面对如此独特的水系格局，学术界曾提出多种水系演化过程的认识，但至今未有定论。此外，对于该区域水系重组的具体过程及其背后的驱动机制，目前仍知之甚少。
图2. 秦岭-米仓山地区地貌、水系概况图
为了探索这一问题，bwin王先彦教授团队采用了一系列科学方法进行深入研究。首先，通过分析河流纵剖面数据，在汉江北侧支流中发现多个河流裂点（图3），且裂点的形成年代显示出由东向西逐渐变年轻的趋势，暗示了一个自东向西逐步推进的袭夺过程（图3）。进一步，基于基岩河道侵蚀模型重建了沮水河（JS）裂点下游方向的古河道剖面，这条古河道剖面与嘉陵江流域内发现的风口（WG-1）及河流阶地（CJG、LJG）相吻合，表明曾发育有南流河流的存在，后来被袭夺、转向南流（图4&5）。根据基岩河道侵蚀模型计算出的河流裂点的形成时间，推断水系间的袭夺开始于晚中新世至上新世期间。
图3. 研究区水系格局、河流纵剖面及河流裂点和风口的分布
图4. 典型支流流域陡峭度分布、现代河流纵剖面以及古河道重建结果
野外调查和地貌填图中，在汉江南部与嘉陵江之间的分水岭上也发现了多条南北向延伸的古河道遗迹（即风口，图3&5），这也支持了上述曾经存在南流古水系的观点（图3&5）。综合以上证据，本研究提出了秦岭-米仓山地区的水系重组过程的新模型：即在晚中新世至上新世时期，汉江自东向西逐步袭夺了原本南流的嘉陵江古水系。
图5. 汉江和嘉陵江分水岭、风口、宽谷、峡谷和阶地等地貌景观
多组情景模拟和敏感实验结果（图6）显示，东西流向的汉江之所以能够袭夺南北流向的古嘉陵江水系，主要是由于秦岭区域差异抬升背景下，汉中盆地相对于周围地区发生了断陷所致。同时，伴随着盆地的相对沉降，沉积物在盆地内充填、河流基底抗侵蚀能力较弱，加速了东流水系向西袭夺的进程。而南部区域的相对抬升又使得原南流的古嘉陵江水系切割山体，保持南流的阻力增大。起初，平行状河流通过自我调节,整合为更大的网状水系,可以保持南流；但随着东部汉江向西袭夺的开始，南流网状水系流域面积减小，导致南流水系侵蚀能力降低，而东流水系流域面积增大，形成正反馈，加速了整个水系袭夺进程直至完成重组。
图6. 不同山体抬升和汉中盆地断陷场景下，东流河流（汉江）自东向西逐渐袭夺南流水系（古嘉陵江）过程的模拟
总之，通过对地貌和水系结构的分析，结合数值模拟，本项研究揭示了汉江自东向西逐步袭夺古嘉陵江、导致水系重组的过程，强调了区域不均匀抬升特别是汉中盆地相对断陷的主导作用，而盆地的充填过程以及水系袭夺的正反馈机制亦对水系重组过程（图7）起到了促进作用。
图7. 秦岭-米仓山地区水系重组过程示意图
3.总结与展望
本研究阐明了长江两大支流水系重组过程，即汉江于晚中新世至上新世逐步袭夺古嘉陵江水系。这一发现为理解长江巨水系从可能流入印度洋转变为东流入东海的发育过程提供了宝贵的视角；也为造山带水系重构的识别及重建方法提供了参考。所提出的差异性构造抬升驱动的水系重组，结合盆地充填与河流袭夺过程中形成的正反馈效应，不仅对于揭示秦岭独特的水系格局演化有重要意义，也有助于深化河流系统动态变化以及地表环境形成机制的认识。
研究成果以“Tectonic-triggered drainage reorganizations between the two largest tributaries of the Yangtze River, China”为题发表于期刊《The Innovation Geoscience》（https://doi.org/10.59717/j.xinn-geo.2024.100115）。bwin博士生吴浩瀚为第一作者，王先彦教授为通讯作者。参与这项研究的还有麻省理工的贺传奇博士，中国科学院脊椎动物演化与人类起源重点实验室的王社江教授，bwin的鹿化煜教授、张瀚之研究员、于洋博士、博士生李正晨，以及博士生张丹枫。研究工作得到国家自然科学基金项目（42430513, 42021001）资助。
论文信息：
Wu H., Wang X., He C., et al. (2025). Tectonic-triggered drainage reorganizations between the two largest tributaries of the Yangtze River, China. The Innovation Geoscience 3:100115. https://doi.org/10.59717/j.xinn-geo.2024.100115