青藏高原东部牙着库河流阶地研究

构造运动和气候变化是制约内陆地区河流阶地发育的两个关键因素,而不同地区的河流对它们的响应方式多种多样.研究区海子山位于青藏高原东部的沙鲁里山中段,在第四纪期间经历了大幅度构造抬升及第四纪冰川作用.海子山北缘牙着库河谷保留着6级河流阶地,南缘稻城河谷完好地保留着第四纪冰川作用遗迹.本研究运用电子自旋共振技术对牙着库4级高阶地(第3～第6级)的砾石层及稻城河谷的第四纪冰川沉积物进行了测年,并对这4级阶地的形成过程进行了分析.结果表明,牙着库3～6级阶地基座及相应的砾石层均形成于冰消期,分别与深海氧同位素2、6、12、16阶段晚期相对应.待气候进一步变暖而逐渐进入间冰期,海子山冰川消融殆尽,下伏地壳负荷锐减,构造抬升效应的释放结合冰川均衡抬升使得牙着库河谷梯度增大,而同期的河流沉积物通量较小,结果导致流水切割前期加积的沉积物及其下伏基座形成一级新的河流阶地.牙着库河谷自深海氧同位素16阶段后期以来的平均下切速率为0.43 mm/a左右,小于海子山的平均抬升速率2 mm/a,与"河谷下切速率不大于山地抬升速率"一致.     

黄河中游响应气候变化和地表相对抬升发育阶地研究

揭示河流系统响应气候变化和地表抬升的机制是理解流域地貌演化以及水系发育过程的基础,其核心难题是如何充分认识它们在阶地发育中扮演的角色。以往的研究倾向于分开讨论气候变化和地表抬升在河流阶地发育中的作用,认为河流堆积/侧蚀和下切行为分别与冰期和间冰期气候对应,或者将阶地作为地表抬升的直接证据。首先,从上下游河段对比的视角初步解释了黄河中游响应气候变化和地表相对汾渭盆地抬升发育阶地的过程。1.2 Ma以来黄河下蚀鄂尔多斯地块和峨眉台地分别形成了7级阶梯状阶地和6级堆积阶地序列。黄土地层分析结合年代学研究揭示这些阶地面都直接上覆一层古土壤,指示它们形成于气候由冰期向间冰期的过渡阶段,即使在沉降的盆地依然如此。然而,黄河中游并没有在1.2 Ma以来的每一次冰期向间冰期转换都发育阶地,说明气候虽能通过控制河流堆积-侧蚀与下切行为的转换决定阶地的形成时代,但其本身并不是阶地形成的唯一控制因素。在峨眉台地沉降的背景下,黄河无法形成正常的阶梯状阶地序列,取而代之的是堆叠的阶地序列（阶地越年轻拔河高度越大）;而当鄂尔多斯地块相对汾渭盆地抬升缓慢时,黄河仅能在极为干旱的冰期向间冰期过渡阶段形成阶地;相比之下,它们相对汾渭盆地抬升速率都足够快速时,驱动黄河近乎对每一次的冰期向间冰期转换都能做出响应而发育阶地。以上黄河中游阶地与气候和地表抬升的对比模式揭示出,快速地表抬升也是阶梯状阶地序列发育不可或缺的因素,能驱使河流在冰期向间冰期过渡阶段显著下切,拉大相邻阶地面垂直距离从而利于后期保存。因此,研究认为黄河中游发育的系列阶地是响应气候变化和地表相对汾渭盆地抬升的结果。     

临汾盆地末次间冰期以来地貌演化的构造和气候响应

野外调查发现,末次间冰期(MIS₅)以来临汾盆地普遍发育了一级冲湖积台地(T₃)、一级湖蚀台地、两级堆积阶地(T₂、T₁).利用黄土磁化率地层定年法、TL测年法,确定这些台地或阶地的年龄分别为130kaBP、130kaBP~52kaBP、52kaBP和9kaBP.分析构造和气候因素对河湖地貌发育的影响规律,得出T₃台地的形成是130kaBP的区域构造抬升的结果;T₂、T₁阶地的出现是河流响应晚更新世以来气候变化的产物;湖蚀台地的存在反映了汾河下游黄河三门峡河段可能曾因古崩塌滑坡而被堵塞过。      

末次冰期河流下切行为对气候变化的响应模式

末次冰期是距离人类最近的一次冰期,气候异常寒冷且存在高频高幅波动,河流系统如何响应冰期气候的变化值得关注与研究。基于河流系统对气候变化的敏感响应,传统的经典地貌理论认为河流下切在河流阶地形成过程中起着至关重要的作用,河流的下切行为发生在间冰期或者冰期向间冰期的过渡阶段,堆积行为发生于冰期,然而近年来最新的河流地貌研究成果表明,末次冰期河流下切较为普遍。首先对河流阶地形成的传统模式进行总结分析,认为单纯的构造驱动模式存在不合理性,气候也发挥着重要的调节作用;单一的气候变化无法驱动多级且高差较大阶地的形成,地壳抬升往往是必要因素;气候变化是引发河流堆积-下切行为转换形成河流阶地的关键因素。其次通过前人的研究案例总结出末次冰期河流下切行为响应气候变化的三种模式：(1)气候的高度不稳定性引发大规模的洪水事件驱动河流快速下切;(2)快速隆升区气候高频波动叠加构造抬升驱动河流下切;(3)沿海平原地区海平面大幅度下降驱动河流下切。这三种模式对于理解末次冰期河流系统对短尺度高频气候变化的响应以及对河流阶地成因的判断具有十分重要的指导意义。     

北天山山前安集海河阶地形成的时代及意义

北天山山前几条主要河流普遍发育河谷阶地。安集海河发育６～８级阶地,通过年代测定及区域对比,可得出安集海河阶地形成于中更新世晚期一晚更新世早期（约１２～１４万年左右）。第四纪以来构造活动及气候变化控制着河流下切和侧蚀作用的进行,安集海河阶地的形成和发育明显受第四纪晚期构造活动和气候变化等因素的影响。     

东昆仑山东段北坡河流阶地发育及其与构造隆升的关系

河流系统的发育往往能反映相关地质作用的细节.对东昆仑山东段北坡众多河流阶地及其沉积物的研究表明, 该区在早更新世晚期昆仑-黄河运动之后形成的东西向盆岭相间的地貌特征奠定了早期河流为东西向外流水系的基础; 中更新世晚期以来的又一次强烈构造抬升事件———共和运动, 导致昆仑山北坡各主要河流迅速溯源侵蚀发展, 伴随河流袭夺而形成现今的水系格局; 晚更新世晚期存在一段相对较长的构造稳定期, 河谷普遍发生堆积作用, 形成分布广泛且厚度较大的晚更新世冲积层; 接近全新世以来构造运动频繁而隆升的幅度趋于减弱, 形成了5级河流阶地, 并且阶地的发育类型普遍为以高级阶地(T₅) 为基座的上叠阶地, 河流至今未能切穿晚更新世稳定期形成的厚冲积层.      

兰州东盆地最近1.2Ma的黄河阶地序列与形成原因

毗邻青藏高原的兰州地区的黄河阶地系列是地面抬升和气候变化的信息载体.通过古地磁、光释光测年及黄土-古土壤地层序列对比,初步确定了兰州东盆地1.2Ma以来主要有两个阶地发育时期.第1个时期是1.24～0.86Ma, 黄河至少发育了4级阶地,其形成时代分别为:1.24Ma, 1.05Ma, 0.96Ma和0.86Ma; 第2时期为最近0.13Ma,黄河发育3级阶地,时代分别为0.13Ma, 0.05Ma和0.01Ma.每级阶地河漫滩顶部都有一层古土壤发育,表明黄河下切形成阶地发生在古土壤开始发育的冰期向间冰期的过渡阶段,但是并非1.2Ma以来的每次冰期-间冰期的气候交替都能引起黄河下切形成阶地.气候变化只是阶地形成的必要条件之一,不是充分条件.对比黄河下切速率和阶地年代序列发现,地面上升仍然是影响黄河下切的重要因素.只有在地面上升速率达到一定程度的时候 (例如:1.2～0.8Ma和最近0.13Ma),气候变化才能导致黄河堆积与下切交替形成阶地;而在地面上升缓慢时期(例如:0.80～0.13Ma),即使发生了大幅度的气候变化,黄河也没有阶地记录.     

青藏高原东北缘玛雅雪山晚第四纪冰川发育的气候和构造耦合

青藏高原东北缘的玛雅雪山(海拔4 447 m)保存着确切的第四纪冰川遗迹. 野外地貌调查与光释光测年方法相结合, 确认玛雅雪山晚第四纪主要经历3次冰川作用: 第Ⅰ组冰碛时代为新冰期; 第Ⅱ组冰碛物年龄为(23.2±1.0)ka, 其上覆泥石流年龄为(2.9±0.3)~(2.3±0.1)ka, 上层土壤年龄为(3.6±0.2)ka, 对应于深海氧同位素2阶段(MIS 2)的末次冰盛期(LGM); 第Ⅲ组冰碛年龄为(42.6±1.9)~(45.7±3.0) ka, 属于末次冰期中冰阶, 对应MIS 3中期. 采用最新综合因子法计算玛雅雪山现代冰川物质平衡线为海拔4 605 m. 依据冰川地貌形态, 计算末次冰期平衡线为海拔3 800 m. 通过庄浪河阶地的拔河高度及各级阶地的年代, 以河流的下切速率代表玛雅雪山的抬升速率, 计算得到末次冰期中期以来玛雅雪山抬升了50~60 m. 利用玛雅雪山周边的达里加山和太白山冰川漂砾的¹⁰Be 数据近似代表流域侵蚀速率, 推算出玛雅雪山剥蚀速率大约为29 mm·ka^-1, 推断MIS 3以来流域的剥蚀量为1~2 m. 综合末次冰期中期以来的构造抬升量和剥蚀量, 恢复末次冰期中期时的流域高度为海拔4 200 m, 平衡线高度为海拔3 750 m. 研究结果显示: 研究区在MIS 3时, 流域平均高度已经在平衡线之上, 在流域平均高度到主峰之间冰川开始积累, 发育冰川. 结合其他环境指标综合推断, 玛雅雪山晚第四纪冰川的发育是气候和构造耦合的产物.     

中国阿尔泰山流域侵蚀速率及其控制因素

流域侵蚀速率的时空变化对于理解活动造山带的地貌演化具有重要意义。以阿尔泰山8个山地流域为研究对象,利用1964—2011年的水文数据,采用河流输沙量法估算了年代际山地流域侵蚀速率。首先确定悬移质、推移质和溶解质对河流输沙量的贡献,然后计算各流域的年代际侵蚀速率,并结合已有研究结果,探讨了阿尔泰山流域侵蚀速率的时空特征及其控制因素。结果表明：阿尔泰山8个山地流域的平均侵蚀速率为0.03 mm·a^-1,其中乌伦古河山地流域侵蚀速率最小（0.01 mm·a^-1）,额尔齐斯河支流克兰河山地流域侵蚀速率最大（0.05 mm·a^-1）。进一步对侵蚀速率与气候、地形、岩性、构造和植被等因素进行相关分析,发现流域侵蚀速率与地形因子（流域面积、地形起伏度）和气候因子（径流深度、平均温度）的相关性较强,表明这些因素可能对阿尔泰山山地流域侵蚀起主要影响。与阿尔泰山百万年尺度的剥蚀速率（0.07~0.3 mm·a^-1）相比,研究时段内的流域侵蚀速率偏低,这表明中亚地区晚新生代持续的干旱气候可能制约了阿尔泰山地表侵蚀。     

黄河兰州段河谷演化研究与认识

兰州盆地作为黄河自青藏高原流入黄土高原的转折点,其河谷演化对黄河水系在不同地貌单元的演化研究有承上启下的意义。兰州黄河河谷演化研究至今已有近100年的历史,在研究过程中取得了重要的研究成果和认识:①兰州盆地黄河河谷之上发育1级剥蚀面,河谷中发育了宽广连续的9级阶地;利用多种测年技术较系统地测定了1级剥蚀面和9级黄河阶地的年代。②提出兰州黄河基座阶地的形成模式——在长期地面抬升的背景下,气候变化控制阶地形成的年代,抬升速率影响阶地的级数。③兰州至其上游各盆地内黄河最高级阶地年代逐渐年轻化,揭示现代黄河上游水系格局的形成是黄河自兰州盆地不断溯源侵蚀,逐渐贯通上游内流盆地的结果。同时,阶地序列年代学仍需继续深入,区域构造抬升变形特征缺乏直接证据,阶地发育模式需要模型模拟进行验证,水系变化的地貌响应不清楚,以及阶地河漫滩沉积记录的河流过程缺乏关注,这些问题将是今后研究的重点。     

Late Quaternary fluvial terraces of the Romagna and Marche Apennines,Italy: Climatic,lithologic, and tectonic controls on terrace genesis in an active orogen

We synthesize a new fluvial terrace chronostratigraphy of the Bidente and Musone Rivers cast within a broader European framework, which forms the basis of a terrace genesis and river incision model for the northern Apennines, Italy. Our model, supported by terrace long profiles, correlation to Po foreland sediments, 15 new radiocarbon dates, and published numeric and relative stratigraphic ages, highlights how drainage basin substrate drives concurrent formation of strath terraces in the Bidente basin and fill terraces in the Musone basin. Quaternary climate change paces the formative geomorphic processes through unsteady discharges of water and sediment. In the weathering-limited setting represented by the Bidente basin, siliciclastic detritus carves broad strath surfaces during glacial climates that are preserved as terraces as the river incises during the transition to an interglacial climate. In contrast, the transport-limited and carbonate detritus dominated Musone basin sees valleys deeply buried by aggradation during glacial climates followed by river incision during the transition to an interglacial climate. Incision of these rivers over the past ～1 million years has been both unsteady and non-uniform. These and all Po-Adriatic draining rivers are proximal to a base level defined by mean sea level and have little room for increasing their longitudinal profile concavities through incision, particularly in their lower reaches despite periodic glacio-eustatic drawdowns. As a result, the observed incision is best explained by rock uplift associated with active local fault or fold growth embedded in the actively thickening and uplifting Apennine foreland.     

基于Sentinel-1时间序列的河冰表面物候提取研究

利用遥感技术识别河冰物候信息,能有效地评估河冰生长趋势,提高冰情信息化管理水平。以黄河内蒙古段为例,基于Sentinel-1时间序列遥感影像,综合曲线斜率法与动态阈值法提取了近5年（2015—2020年）黄河内蒙古段海勃湾库尾、三盛公闸下河段、三湖河口河段、头道拐河段以及万家寨库尾5个子段河冰物候（初冰日、完全冻结日、开始消融日、完全消融日）并分析其变化特征。结果表明：5个子河段初冰日和完全消融日的最优提取阈值分别为0.1、0.2、0.1、0.05以及0.05倍的Logistic曲线上下限差,识别偏差在3日以内;完全冻结日和开始消融日出现在Logistic曲线斜率最大（最小）值处,识别偏差在5日以内;5段近5年初冰日呈偏晚趋势,变化速率分别为1.4 d·a^-1、1.0 d·a^-1、0.8 d·a^-1、0.2 d·a^-1及0.4 d·a^-1;海勃湾库尾和头道拐河段从初冰日至完全冻结日的横向冻结速率正以0.2 d·a^-1和1.4 d·a^-1逐年增加,而巴彦高勒河段和万家寨库尾区以1.4 d·a^-1和1.0 d·a^-1逐年减少,三盛公闸下河段基本保持不变。研究成果可为冰凌洪水预测及河岸堤防修建提供科学依据。     

珠江口小榄镇—万顷沙地区晚更新世以来的海侵层序

依据广东省中山地区3个标准孔岩心材料的AMS(加速器质谱)¹⁴C测年、微体古生物有孔虫、介形类、硅藻分析,海相双壳类、腹足类鉴定,沉积构造、沉积物颜色特征,结合已经报道的万顷沙钻孔研究成果,确定小榄镇—万顷沙地区东西向4个钻孔揭露了珠江河口地区LGM(末次盛冰期)河间地与古河谷区两类古地貌单元。由于处在较闭塞的地理位置,下切河谷从9 ka BP(¹⁴C 日历年龄)开始接受泥质沉积物充填,不同于长江三角洲和中国北方沿海平原古河谷充填的砂质沉积;大约7 cal ka BP 出现最大海侵,导致在古河间地LGM风化层之上发生海侵超覆,随后三角洲开始形成。按照河流层序与海面变化对应关系,没有发现海相微体生物的完整河流旋回应该对应MIS(深海氧同位素阶段)3海侵。基于对埋藏阶地的考虑,以及30年来测年技术对这段地层无法取得突破,认为存在着这样的可能性:即区域自上而下第2厚层富铝质红色风化层属于MIS4低水位域沉积,最底部见少量海相双壳类、腹足类的富有机质河口湾沉积单元可能属于MIS5晚期。     

明月峡背斜南部张关—排花洞岩溶水系统地下水径流模式解析

川东明月峡背斜地下岩溶发育的强烈非均质性造就了独特的地下水径流模式,孕育出区域复杂的岩溶工程水文地质问题,查明明月峡背斜南段地下水径流模式对指导区内隧道工程选址及建设具有重要意义。文章在已有研究基础上,以“张关—排花洞”岩溶水系统为研究区,通过系统厘清区内水文地质条件,深入剖析区内地下水水文地球化学特征及水动力条件,明确区内岩溶含水介质不均一性控制下的地下水小尺度径流规律。结果显示:研究区地下水在平面上表现为形似“扫帚状”的径流模式:在补给、径流区,三叠系下统嘉陵江组一段（T₁j1）、嘉陵江组三段(T₁j3)地层（强岩溶化）与嘉陵江组二段（T₁j2）、嘉陵江组四段 （T₁j4）地层（弱岩溶化）呈间互状分布的特点导致相邻地层之间水力联系较弱,以地层为单位形成多个相对独立的岩溶水子系统;在研究区排泄区,受控于势汇最强的T₁j3内部管道流对其他地层地下水持续的袭夺效应,地下水统一汇聚至排花洞暗河出口向御临河排泄,各岩溶水子系统最终整合为一个岩溶水系统。      

金沙江石鼓-宜宾河段的贯通与深切地貌过程的研究

近年来,在长江金沙江石鼓-宜宾河段进行了大量的调查研究,发现了云南巧家附近的古河谷;并在金沙江永善-宜宾河段两岸多处发现了"高阶地","高阶地"堆积物的物质成分比较单一,而且互相之间有明显差别。根据各地"高阶地"堆积物的测年资料,推测金沙江云南永善-四川宜宾河段的袭夺贯通,发生在距今10³万年左右;禄劝乌东德峡谷-金坪子河段的袭夺贯通是在距今约80万年左右;虎跳峡峡谷的贯通并袭夺古中甸河大约发生在距今98万年前后。金沙江贯通以来强烈深切,平均深切速率为25～30cm/ka,但近十多万年以来平均深切速率达到99～77cm/ka。     

Quantification of Quaternary vertical movements in the central Pannonian Basin: A review of chronologic data along the Danube River, Hungary

This study aims at a new quantification of neotectonic deformation of the central part of the Pannonian Basin. We use terrace levels and associated travertine as well as speleothem data along the Danube River to quantify its incision rate and thus, estimate the amount and rate of uplift at the axis of the Hungarian Mountain Range (HMR).

Several terrace levels and other geomorphic features along the Danube river are indicative for Quaternary uplift of the axial part of the emerging Hungarian Mountain Range. While the correlative terraces are at considerable height at the axis of the HMR, the terraces are gradually dipping below the basin fill of the adjacent lowlands. The correlation of the terrace segments is difficult because of their poor preservation, small size and variable height. The geomorphologic horizons indicate gradual incision of the river throughout the Quaternary during simultaneous deformation. However, no reliable chronological data have been available so far to quantify landscape-forming processes such as uplift, incision or erosion rates.

A reconsideration of existing published data for three consecutive segments of the Danube valley yields incision rates between 0.14 and 0.41 mm/year for the last 360 ky, with the highest value for the area of the Danube Bend. Accordingly, the middle to late Quaternary uplift rate of the axial zone of the HMR exceeded significantly that of the marginal areas. These rates represent an approximation as some quantitative data are still controversial. Our results suggest that formation of the Danube terraces is result of river incision triggered by the uplift of the HMR and modified by periodic climate changes.