北天山乌鲁木齐河流域面积-高程积分及其地貌意义

定量构造地貌研究有助于理解构造与地表过程之间的耦合关系及其对地形地貌发育的影响,数字高程模型(DEM)和地理信息系统(GIS)空间分析技术的结合为开展这方面的研究提供了新途径.利用这一方法,对北天山乌鲁木齐河流域进行地貌计量指标的综合分析.构造上,乌鲁木齐河流域分为山前坳陷区、南山隆起带、后峡断陷带以及天山主脉等构造分区.本文首先分析了DEM数据精度、流域面积与空间分布特征对面积-高程积分的潜在影响,根据分析结果,选择合适的面积阈值对乌鲁木齐河流域开展面积-高程积分分析,进一步结合高程频率分布特征探讨该流域地形地貌演化特征.结果表明,1)面积-高程积分受DEM数据精度的影响不显著,但其具有明显的流域面积和空间依赖性;2)基于面积-高程积分分析,乌鲁木齐河流域各构造分区的地貌演化阶段存在差异,除后峡断陷带地貌演化趋于老年阶段外,其余均处于壮年演化阶段;3)各构造分区平均高程频率分布状态表明,山前坳陷区、南山隆起带和天山主脉地形目前均处于前均衡—均衡状态演化阶段,后峡断陷带地形则为后均衡演化阶段.     

DEM在构造地貌定量分析中的应用与展望

作为一种描述地形起伏特征的数据模型,数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟（即地形表面形态的数字化表示）,为研究地表的演化过程提供了数据基础。文章归纳梳理了DEM在基本地形因子、流域地貌特征、古地貌面的重塑、构造地貌发育模式、地貌分类与制图以及地形特征提取算法等领域的应用现状。总的来看,DEM研究对象以陆地为重点,以河流地貌和山地地貌为主要内容;研究过程从早期对地貌形态的定性描述向多种地貌参数的半定量、定量分析转变;研究尺度空间上从某个小流域到整个造山带,时间上从数小时向百万年扩展。构造地貌演化时间序列的不确定性、地貌参数获取的复杂性、地形模型算法的多样化以及DEM生成过程中的误差因素,这些均影响构造地貌定量分析结果的准确度,因此在归纳梳理已有研究成果的同时,对DEM在构造地貌研究领域的应用进行了一些思考。      

基于DEM的大别山地区地貌特征研究

从区域尺度分析大别山地区的地貌特征,以美国SRTM DEM和1∶50万数字地质图为基础数据,利用DEM地貌模拟和空间数据统计分析技术,生成了研究区的地貌分析专题图和地貌参数统计关系图.研究认为,大别山整个造山带呈三角形的形状,南坡缓而长,北坡陡而短;造山带山势较高,山地多深谷陡坡,坡向多变;山体由北西向南东延伸,主体延伸方向是北西向;山顶面剖面呈∧形,或呈锯齿多峰形式,局部地形起伏越靠近主体山脉,起伏度越大.断裂构造严格控制水系的发育,分水岭呈"人"字形分布于造山带四周.地貌参数的统计分析表明,坡度、地形起伏与平均高程之间具有一定的对应关系,较好的揭示了研究区的地貌特征.     

大巴山地区构造地貌特征及演化——基于DEM数据处理与应用

上扬子北缘的大巴山地区是秦岭造山带和扬子地块长期相互作用的地区,构造变形和地貌特征记录了印支期、燕山期,尤其是喜山期构造运动和地貌响应过程。本文以地理信息系统（GIS）为平台,通过对数字高程数据（DEM）的处理,结合地质图、构造水系图等各种数据,对大巴山及其前缘盆地的构造地貌特征进行综合分析研究,以坡度、地形起伏度、高程图和剖面图的统计为主,分析其构造地貌特征。研究表明,大巴山自晚燕山—喜山期前陆褶皱冲断形成以来,经历了多次隆升过程,特别是自喜山期以来,大巴山共经历了至少三次大规模的隆升。     

构造地貌与低温热年代学若干问题探讨

构造地貌主要是结合地球深部构造活动与地表过程来研究地质地貌塑造和演化过程,探究地球各圈层的相互作用关系.本文简述了构造地貌研究中的几个关键问题:如地幔对流的动力地形效应,定量研究古高程方法,气候、侵蚀和构造之间的相互反馈作用,侵蚀作用与岩石强度、地应力等定量研究问题等.同时,介绍构造地貌演化研究中主要测年方法之一的低温...     

祁连山构造地貌特征:青藏高原东北缘晚新生代构造变形和地貌演化过程的启示

祁连山地区作为青藏高原向北东方向扩展生长的前缘地区之一,对构造地貌发育特征及其控制因素研究是理解青藏高原东北缘晚新生代构造变形过程的重要内容之一.通过地形坡度、起伏度以及河流纵剖面分析,研究揭示出祁连山高坡度、高陡度的造山带边缘山系及高海拔、低起伏山间盆地发育地貌特征.结合区域隆升、侵蚀速率研究表明,祁连山山脉边缘部分...     

基岩河道流域地貌研究的定量计算方法及其进展

造山带基岩河道流域地区的地貌演化定量化的分析主要关注气候、构造等外在因素以及河流内在调节机制对地貌演化的影响.总结了关于基岩河道流域地貌分析的定量方法和模型的研究进展.定量计算方法主要利用detachment-limited模型并结合具体的区域状况对气候变化或构造产生的扰动响应状态进行定量化分析,其中地貌起伏分析涉及对地貌在气候变化下的地貌起伏增强或降低的响应趋势分析,地貌响应时间域涉及地貌在气候变化、构造扰动或两者共同作用下的地貌响应时间问题.研究表明,气候作用引发的剥蚀加强并不能导致地貌起伏增大.气候变化、构造扰动或两者共同作用的地貌响应行为主要是气候、构造以及原地条件的函数.不同的区域其地貌响应时问域不同.在中国西高东低的地貌格局所决定的水文体系中,基岩河道流域占有重要地位.地貌定量化特别是地貌响应时间域的研究,有助于理解造山带的地貌演化过程,以及辨析构造运动、气候变化和地表过程特定的时空尺度.     

青藏高原东缘龙门山断裂带晚新生代构造地貌生长及水系响应

河流地貌对新构造活动具有非常敏感的响应,水系形态能够较好地记录构造活动方式,水系形态分析可以为研究新构造的演化过程提供有力的证据.位于青藏高原东缘的龙门山与四川盆地是青藏高原周边最陡的地形梯度带,沿高原东缘发育青农江、岷江、涪江和嘉陵汀等一系列斜交于龙门山断裂带的水系.利用卫星遥感图像和数字高程模型(DEM)数据提取构造地貌和水系特征,对龙门山构造带水系形念进行分析研究,发现龙门山南西段冲断带褶铍具有横向牛长的演化特征,逆冲褶皱带的构造演化影响青衣江和岷江水系的演化和重组,同时也控制着研究区晚新生代的沉积格局.受断裂带右旋走滑作用的影响,龙门山北东段水系表现出系统右旋错化特征,在北川县擂鼓镇至曲山镇一带涪江水系上游的重要支流一湔江出现3.8km的右旋错位,并导致湔江北川段出现河流袭夺和水系重组现象.根据涪江上游发生的5km和4km最大右旋错位及其涪江流域形成的最早沉积记录的年代大约为3Ma,估算映秀-北川断裂带和灌县-安县断裂带北东段上新世-第四纪以来的平均走滑速率分别为1.67mm/a和1.33mm/a,而龙门山断裂带北东段的长期走滑速率至少为3.0mm/a.本研究表明可以将水系形态作为研究区域构造变形的重要地貌标志,该方法同样适用于世界上其他构造活动变形地区.     

丹江口水库库区及周边地区河网形态、地貌特征及构造活动性意义

河流作为构造-气候相互作用最为敏感的地貌单元,记录了丰富的水系演化、构造变形以及气候变化等信息。通过研究河流的形成与演化过程来阐述区域地貌和构造活动特征是构造地貌研究的一个突破点,河流形态的空间变化是阐述河流形成与演化特征最为直观有效的方法。丹江口水库库区地貌特征复杂、地质灾害频发、差异性构造活动较为强烈,是开展构造地貌研究的理想场所。通过对丹江口水库库区及周边地区河流形态特征、地貌特征及构造活动特征等进行综合分析发现,河网分维值空间特征与区域内构造活动性较强的断裂的空间分布高度吻合,构造活动性较强的断裂带及周边地区,河网受到构造活动的影响,发育不成熟,河网分维值出现低值,分维值均小于1.115;构造活动性较弱的断裂带及周边地区,河网发育过程中未受到构造活动的影响,发育较成熟,河网分维值高,分维值均大于1.25;而河网分维值空间变化与地形坡度、平均高程等地貌参数相关性不显著。因此,区域构造活动性特征是河网形态空间变化控制的关键因素。利用河网形态的分维特征量化区域构造活动的强弱及各区域构造活动的差异,对于河流的形成与演化、构造活动性及预测地质灾害的发生等方面的研究都有一定的参考价值。      

川滇块体东北缘晚第四纪区域气候-地貌分析及其构造地貌年代学意义

地貌年代是新构造特别是活动构造定量研究的瓶颈问题.通过对川滇块体北东边界构造带所在的区域气候变化过程和地貌研究成果的综合分析.利用众多的年代学数据,从区域尺度对地貌的年代、形态和物质组成等特征对比分析,探讨了该区冰川地貌、河流阶地和冲洪积扇的演化特征,揭示了区域气候变化与区域性地貌演化存在的内在对应关系.气候变化产生的气温、湿度、降水量等变化控制了该区冰川地貌和流水地貌的演化.区域内冰川地貌主要是末次冰期的产物,对应于末次冰期两个冰阶,河流作用在7～10ka和1～5ka两个阶段改造末次冰期堆积地貌形成相应的侵蚀地貌.主要河流阶地发育对应于降水量剧烈变化的气候过程,其中形成三级阶地而的流水下切作用最强,随后堆积的深厚物质是二级阶地的主体,并一直没有被后期流水下切作用蚀穿,与气候变化的强度等特点对应.区内冲洪积扇主要有3个堆积时期,即3～5ka,7～10ka和20～25ka,主要发育在气候变化最剧烈的时期,大量的碎屑物形成并短距离搬运堆积.将区域分析综合的结果应运到康定南团结乡附近的地貌分析,可以很好的理解该区的地貌演化,用侵蚀改造的地貌演化结论否认了以前的堆积地貌认识,理清了地貌发育的年龄序列.综合分析与应用的结果表明,区域气候-地貌-构造系统研究对于活动构造年代学具有非常重要的意义.     

Evolution of neotectonic activity of East Anatolian Fault System (EAFS) in Bingöl pull-apart basin,based on fractal dimension and morphometric indices

This study is an attempt of a semi-automatic geomorphological GIS analysis based on morphometric indices. In the study, 10-m-resolution Digital Elevation Models (DEMs) are used to assess the neotectonic signals regarding the recent topographic developments and to attach additional significance to active tectonics in the Bingöl basin area. The methodology incorporates the determination of the structural similarities of the faults in the basins using fractal concepts and the application of four morphometric indices (Stream Power Index (SP), Multi-resolution Index of Valley Bottom Flatness (MRVBF), Terrain Ruggedness Index (TRI) and Valley Width-to-Height Ratio (Vf)). In order to detect the deviation from spatial randomness of the applied indices, the weighted correlation coefficient Moran’s I is used and the results are interpreted at a confidence interval of 99%. The spatial distribution of integrated index values is evaluated with the tectonically active fault zones in order to determine the probable activity and the structural deformation in the basin.The applied methodology reveals that the fractal analysis of the fault lines and the spatial analysis of the morphometric indices proved to be effective tools in analyzing the tectonic influence of the fault system on the basin area. Within the basin area, a relatively lesser degree of tectonic activity is observed, in contrast with the high tectonic activity outside the basin.     

用GIS方法研究我国南方花岗岩地区新构造——以广东花县芙蓉嶂地区为例

本文基于构造地貌地理信息系统(GIS)分析的基本原理,以广东花县芙蓉嶂地区新构造研究为例,探讨将GIS方法与遥感及传统地质方法相结合,综合研究我国南方花岗岩地区新构造的新途径,阐述机助宏观定量地貌分析对基岩山区,特别是岩性较单一的花岗岩地区新构造研究的作用和意义。     

太行山南段安林地区侵入岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、 地球化学特征及其构造意义

太行山南段安林地区中生代侵入岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年表明侵入岩形成于129. 1±1. 0~129. 7±1. 1 Ma,属于早白垩世,与太行山其他地区乃至整个华北地区侵入杂岩体具有相近的形成年代,表明在晚中生代太行山地区与华北地区经历了相同的地球动力学背景和构造环境,即南太行山地区处于华北克拉通岩石圈减薄范围之内。安林地区中生代侵入岩轻稀土总量（LREE平均为113. 71×10-6）明显高于重稀土总量（HREE平均为11. 97×10-6）,具有相对明显的富集轻稀土元素的右倾型配分形式、Eu的弱正异常及大离子亲石元素相对富集的特征,且具有Sr、Ba含量高、Sr/Y、（La/Yb）N比值高的特征,表明壳幔岩浆混合是太行山南段安林地区中生代岩浆作用的主要成因机制。     

太行山南缘晚更新世以来河流阶地的发育及其新构造运动意义

太行山南缘的武家湾河流经太行山与华北平原两大地貌单元的过渡地带,较太行山内部其他水系对新构造运动的响应更为敏感,能较好地记录区域地壳抬升历史。以武家湾河下游平甸河为研究重点,通过野外河流阶地级序及沉积特征的调查并结合光释光（OSL）测年结果,厘定了平甸河4级河流阶地,T4、T3、T2及T1阶地河拔高度分别为61～96 m、35～54 m、19～43 m、3～5 m,分别形成于974 kaBP、739 kaBP、483 kaBP、23 kaBP,根据对阶地成因的探讨,认为T4、T3、T2阶地为构造阶地,T1阶地为气候阶地,阶地资料揭示晚更新世（Qp3）太行山南缘经历3次间歇性构造抬升后至少隆升了90 m: 第一次抬升26～42 m、抬升速率111～179 mm/a,第二次抬升11～27 m、抬升速率043～105 mm/a,第三次抬升16～39 m、抬升速率035～085 mm/a。本研究为河流阶地对新构造运动的响应研究提供了实际材料,对晚更新世太行山的形成及演化研究具有较重要的参考价值。     

基于ASTER-DEM的雅鲁藏布江下游差异抬升分析

雅鲁藏布江是东构造结的核心区域,为研究雅鲁藏布江大拐弯流域现今隆升发育现状,本文基于ArcGIS平台,对雅鲁藏布江下游大拐弯流域的ASTER-DEM30 m面积-高程积分值（Hypsometry Index,简称HI法,是一种基于数字高程模型来获取流域演化特征及其构造活动响应指标的方法）进行计算,并结合构造、岩性、气候、第四系以及河流等基础资料探讨该地区隆升差异。结果表明:HI>0.43的隆升区主要集中在大拐弯缝合带以外的区域且分布与各断块中的三级夷平面具有较好的耦合性;而HI>0.60拉萨断隆隆升区分布范围最大,加拉白垒断隆分布最小,仅在大拐弯小范围分布;HI < 0.43的侵蚀下切区,处于河流的一二级谷肩位置以及河流发育较为成熟的区域;林芝-派镇段区域内HI < 0.35,以侵蚀下切为主。由以上得出:区内构造挤压作用依然存在,而气候、河流以及断裂带密度的影响是在构造背景下产生的,随着时间推移以上因素会逐渐抑制构造抬升作用,并且对侵蚀的促进作用在不同区域内表现不同;当构造作用发挥主要作用时,断块以隆升作用为主,HI>0.43;气候作用的影响使加拉白垒与南迦巴瓦峰处于隆升停滞,HI < 0.43;林芝段HI < 0.35说明在气候、河流发育以及断裂带密度的影响下会加大侵蚀的力度使得区域内以侵蚀下切为主,未有抬升迹象。整体上,在构造、气候、河流发育及断裂带密度综合影响下,隆升作用由雅鲁藏布江流域下游外部向内部逐渐减弱,而局部区域上的差异是由影响因素发挥作用的差异决定的。     

GIS-based analysis of the Stream Length-Gradient Index for evaluating effects of active tectonics: a case study of Enfidha (North-East of Tunisia)

Our study aims at calculating morphometric indices through the recourse to the Digital Elevation Model (DEM) and its attributes (hydrographic networks, watersheds, and reliefs). This quantitative measurement is used for the morphotectonical analysis of the Enfidha area (North-East of Tunisia) in the GIS environment and statistical platform. The Enfidha area is selected to analyze and identify neotectonic morphostructures on basis of the morphological evolution of the landscape. The coastal Enfidha plain is part of the Tunisian Sahel that is marked by its instability and frequent earthquakes that prove the presence of the recent deformation and active subsurface faults. This morphometric modeling in the geological investigation area reflects the morphotectonic spatial evolution in the Quaternary basins areas. Stream length (SL) proposed by Hack (1973) and denominated by Etchebehere et al. (2004) Revista do Instituto de Geociências USP, Série Científica, São Paulo 4(2):43–56 as the RDE index (Relation Declivity Extension) was used for application in the studies of neotectonic approach. RDE index is one of the morphotectonical indices that designates the tectonics anomalies in rivers. The variability in (RDE) values can indicate both a lithology resistance towards erosion and major active subsurface faults or low slope. Our geostatistical method is required to obtain RDE index maps based on lithological filtrations and value interpolations which are calculated in a drainage line network. This method calculates, measures, and validates spatial distribution of hack RDE index through a high statistical accuracy in a quantitative anomalies study. The RDE anomaly maps of the study area mirror the concurrence between anomaly zones, major active subsurface E-W faults, and local geological discontinuities related to neotectonical activities that affect the hydrographic network. This study proves that the RDE index can be especially used to detect the influence of active large-scale faults on the landscape evolution.     

太行山中段羊角玄武岩形态特征及其地质意义

太行山中段左权羊角镇发育新生代玄武岩, 记录了太行山新生代以来的构造隆升事件。在详细的野外调查和研究的基础上, 通过与玄武岩发育相关的地貌面及其上的地层特征分析, 初步确定该玄武岩是上新世末期到早更新世初期的喷发产物, 初步揭示了太行山中段区域上晚上新世以来地貌发育历史, 主要存在6次构造隆升与剥蚀期: 在唐县期宽谷面形成的基础上, 于上新世晚期存在一次隆升和一次稳定侵蚀期, 并侵蚀形成“U”形谷; 早更新世初, 玄武岩开始间歇性喷发, 同时发生以西武家坪为中心的地区上拱, “U”形谷为玄武岩充填, 之后经剥蚀堆积形成第四级阶地面; 早更新世末, 该区再次发生隆升, 并形成第四级阶地; 中更新世末, 该区发生隆升, 形成第三级阶地; 晚更新世以来, 太行山中段又连续发生两次抬升, 从而在玄武岩体上形成了4级阶地, 形成太行山现今地貌。研究同时表明, 太行山中段上新世晚期以来的隆升主要发生于上新世末到早更新世时期。这一认识为探讨太行山中段晚上新世以来的构造隆升提供了具体证据。     

华北地块中部新构造运动

由于印度板块持续向北运动,引起青藏高原的挤出,并于中新世末引起华北地块的向东挤出。大约在7.3 Ma,太行山西侧渭河盆地唐县面首先解体,继而向北、向东发展;到5 Ma左右,太行山东麓断裂带的右行走滑,导致华北中部唐县面全面解体,形成多个太行山内部山间盆地,以及太行山西侧山西地堑系。这些断陷盆地的断陷幅度各不相同,太行山西侧山西地堑系断陷幅度较大,太行山内部山间盆地断陷幅度较小,太行山东部的渤海湾盆地断陷活动不明显。伴随着盆地的形成,太行山相对进入快速隆升阶段。山西地堑系控盆断裂以及太行山东麓断裂带第四纪以来仍存在明显活动,切割并控制第四系,局部在地表形成地裂缝。华北地块中部的应力场恢复以及深部构造分析表明,深部地幔上涌对浅部伸展构造的形成具有重要的影响,深部构造演变与浅部构造演变具有高度的一致性和耦合性。太行山东部渤海湾盆地自中新世以来就进入拗陷阶段,断裂活动弱,构造演化与西侧差异较大,表明这期构造运动动力源于西侧,太行山东麓断裂带作为两侧差异演变的边界,调节着两侧的差异构造活动。