川西硕曲河流阶地及其对山地抬升和气候变化的响应

山地抬升和气候变化是影响内陆地区河流地貌发育的两个关键因素,不同地区的河流对它们的响应方式多种多样.位于川西高原西部活动构造区的硕曲河谷下游亚金段保留有6级河流阶地,运用ESR和TL技术对其中T₂到T₆级阶地的砾石层及邻近的冰碛物进行了测年,并结合阶地沉积物特征分析了阶地对山地抬升和气候变化的响应.结果表明:亚金T₂～T₆级阶地砾石层均堆积于冰期;阶地基座均形成于间冰期-冰期过渡时段;形成这些阶地的下切过程均开始于冰期晚期,可分别与深海同位素阶段的MIS 2、6、8、14和16阶段晚期相对应.自MIS16阶段晚期以来,硕曲河谷亚金段平均下切速率约为1.22 mm·a^-1,小于该地区山地同期平均抬升速率2 mm·a^-1,这与"河谷下切速率不大于山地抬升速率"一致.     

山东蒙山第四纪冰川、黄土、水系沉积物与MIS对比研究

为了确定山东蒙山佛塔谷一带的第四纪冰川、黄土、水系沉积物与MIS的对应关系,对该区冰川遗迹进行了详细调查,并对冰川、黄土和水系沉积物进行年代学研究。对比研究了蒙山地区各类地层沉积与深海氧同位素演化阶段的对应性,建立了冰川、黄土、水系沉积物与环境演化的内在关系;详细对比了全新世、晚更新世冰川、黄土、水系沉积物与MIS的关系,初步对比了中更新世冰川沉积物与MIS的关系,发现我国东部各类第四纪沉积物与MIS之间具有良好的对应关系,从沉积层序与环境演化的角度,确认了蒙山及我国东部地区存在第四纪冰川作用的事实。     

第四纪冰川成因确认的新进展

冰川沉积物,尤其是第四纪冰川沉积物的成因鉴定一直存在争议,根据冰川沉积物的沉积学及地貌学特征来确定其是否冰川成因这一传统地质学方法,在中国东部受到了挑战。笔者利用砾石的声发射应力测量法(AE法)在冰川砾石中识别出与冰川作用直接相关的应力信息,从而对第四纪冰川沉积物的成因鉴定提供一种新的可靠方法。首先利用AE法对东昆仑山西大滩现代冰川砾石进行声发射应力测量,得到砾石的AE应力值,并将此值与砾石所承受的实际铅直应力计算值进行验证,发现二者吻合,证明冰川砾石是能够记忆上覆冰层所造成的应力。其次,在昆仑山垭口地区发育…     

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.     

玉龙雪山冰川沉积序列OSL定年

位于青藏高原东南缘的玉龙雪山分布有欧亚大陆纬度最低的海洋型冰川,其主峰及周边地区保存了大量清晰完整的第四纪冰川遗迹。研究该区第四纪冰川作用遗迹及其冰川作用史,具有重要的理论与实际价值。应用光释光（OSL）测年技术对玉龙雪山冰川沉积物进行了定年,结合前人研究资料,重建玉龙雪山冰川作用史。研究结果表明：玉龙雪山东麓的末次冰期冰碛物主要形成于晚更新世末次冰期最盛时期,其平均年代约在25ka,西麓末次冰期冰碛物形成年代约为50ka,对应于深海氧同位素3阶段中期（MIS3b）。而倒数第二次冰期的年代在240ka左右,处于中更新世晚期,对应于MIS8阶段,当时玉龙雪山存在多条复式山谷冰川。该研究可为玉龙雪山第四纪冰川作用历史的重新认识以及光释光测年技术在该区的应用提供基础资料。     

玉龙山西麓更新世冰川作用及其与金沙江河谷发育的关系

在玉龙山东麓更新世冰川作用研究的基础上,对其西麓和金沙江河谷中的古冰川与冰水沉积物的分布和特征进行了调查.结合ESR测年,划分出4次冰期,即0.7～0.6MaB.P.的玉龙冰期,0.53～0.45MaB.P.的干海子冰期,0.31～0.13MaB.P.的丽江冰期和晚更新世中晚期的大理冰期,其中玉龙冰期为规模较大的山麓冰川,丽江和大理冰期为山谷冰川,干海子冰期则为山麓冰川与山谷冰川的过渡类型.来自玉龙山西坡的玉龙冰期冰碛物充填于现今金沙江谷底的事实和大具金沙江下渡口西岸早更新世金沙江砾石层的发现表明,金沙江在早更新世早期即已存在,也说明了在该段金沙江河谷中多处发现的湖相沉积物是冰川沉积堰塞河谷而成石鼓古湖的结果.在该段金沙江河谷中仅发现拔河50m左右以内的4级河流阶地,且往往以这些湖相沉积为基座的现象,则是石鼓古湖被外泄后金沙江现代河谷形成的结果.     

构造运动和气候变化对天山北麓奎屯河阶地发育的影响作用

奎屯河出天山后,强烈下切形成深达300m的河谷,在河谷两侧发育多级河流阶地.在遥感解译和野外测量的基础上,获得了河流阶地平面分布图和阶地位相图.根据奎屯河阶地的平面特征与剖面特征,将河流阶地由新到老分为T1,T2,T3,T4和T5等5组.前人用10Be测年数据认为T4阶地堆积于深海氧同位素(MIS)第2阶段,奎屯河强烈...     

阴山西段河流阶地发育的年代序列及其对构造隆升的指示意义

阴山位于河套断陷带北部,晚新生代以来,构造运动非常活跃,阴山持续不断隆起,河套随之不断下陷,作为地貌响应之一,阴山河谷中发育了一系列河流阶地。本文通过详细的野外地质调查,结合地貌学、沉积学及年代学方面的研究,厘定了阴山西段河谷普遍发育的4~5级河流阶地;并利用光释光(OSL)测年方法,恢复了其堆积-下切历史,建立了河流阶地年代框架:T4、T3、T2、T1级阶地大致形成时间分别为58.00ka BP、46.25ka BP、32.19ka BP、15.79ka BP之后;分析了本区河流阶地的成因:阴山的构造隆升为本区河流下切提供动力基础,是形成河流阶地的主要驱动力,气候变化通过改变水流流量与沉积物通量的比率影响阶地的堆积-下切行为的转换,是河流阶地形成的重要影响因素;进而利用河流侵蚀速率差异性讨论了晚更新世以来阴山西段的构造隆升模式:51.61~41.28ka BP之间,阴山西段隆升以中部高于东西部的穹窿式差异性隆升为主,23.22ka BP之后,阴山西段的隆升区段差异性减小,趋向于整体隆升。     

沙鲁里山更新世冰川作用及西南季风波动对末次冰期冰川作用的影响

地处南亚季风区的沙鲁里山地区保留有丰富的第四纪冰川作用遗迹。文章通过ESR对冰碛物直接定年,结合冰碛地貌形态及其风化程度差异,结果表明沙鲁里山地区可能经历了4次规模较大的冰川作用。它们的ESR年代大约为19～16kaB.P.,48～43kaB.P.,135kaB.P.和571kaB.P.,分别与深海氧同位素第2、第3、第6、第16阶段对应。自沙鲁里山最早冰川作用(571kaB.P.)以后,该区经历了较大规模的抬升作用。MIS2和MIS4期间西南季风微弱,降水稀少,气温严寒,南亚季风区冰川发育受到一定限制。MIS3早期和晚期夏季风强盛,降水丰富,温度较高,水热平衡状况有利于冰川发育;MIS3中期气温较低,夏季风较强盛,降水较丰富,这种冷湿组合的气候条件有利于冰川发育。南亚季风区,MIS3期间的冰川前进规模不亚于甚至在某些区域超过了末次盛冰期,其主要原因可能是受制于夏季风的降水差异。     

西昆仑山前河流阶地的形成及其构造意义

西昆仑山前河流普遍发育6级阶地,利用光释光（OSL）与热释光（TL）方法对采自西昆仑山前几条主要河流的低阶地堆积物样品进行年代测定。研究结果显示,主要河流低阶地的形成具有同时性,构造活动是河流阶地形成的主要控制因素。河流阶地的年龄测定结果表明,西昆仑山前河流阶地最早形成于约1.2Ma,T4、T3、T2阶地分别形成于约39ka、18ka和5ka。多级阶地的形成反映了河流自早更新世中期开始下切于活动抬升的西昆仑山。河流阶地的发育及区域对比揭示了西昆仑第四纪晚期以来的隆升过程,区域构造活动明显地影响河流的形态与行为。河流阶地的分布、地貌特征及区域对比表明,河流阶地的形成与演化受新构造活动、山脉隆升、气候变化等多种因素的影响。     

Late Quaternary fluvial terraces near the Daocheng Ice Cap,eastern Tibetan Plateau

The timing of terrace formation relative to the glacial–interglacial cycle and what factors control that timing, such as changes in climate and/or uplift, are controversial. Here we present a study of the terraces along the Yazheku River using electron spin resonance (ESR) dating and analysis of the sedimentary characteristics in order to establish the timing of terrace formation and to assess the forcing mechanisms that have been proposed. The Yazheku River flows in glacial trough leading from the Haizi Shan, on the eastern Tibetan Plateau. The range was uplifted during the Quaternary and repeatedly glaciated by ice caps. The four highest major terraces (T5, T4, T3, and T2) are the result of both climatic and tectonic influences. Strath terraces T5–T2 were created during Haizi Shan glacial expansions during MIS 16, 12, 6 and 3–4, respectively. The major aggradation phases of the four terraces occurred during the deglaciations at the ends of MIS 16, 12, 6, and 2. Down-cutting, which led to the generation of the four terraces, immediately followed the deposition of the T5–T2 gravel units. These incisions occurred during the transitions between MIS 16–15, MIS 12–11, MIS 6–5, and MIS 2–1.     

六盘山东麓泾河上游河流阶地的形成年代及新构造运动意义

六盘山是研究青藏高原东北缘隆升与构造变形的关键部位,其东麓泾河河流阶地是第四纪以来六盘山构造隆升的地貌载体。通过对泾河上游河流阶地的剖面实测,厘定了河流阶地的级序,泾河上游主要发育5级河流阶地T5-T1,不同地段阶地的形态类型不同,柳树沟T5、T4和T3为堆积阶地,T2和T1为基座阶地,高家山均为侵蚀或基座阶地;利用光释光(OSL)、电子自旋共振(ESR)测年并与黄土-古土壤序列进行对比,建立了河流阶地的年代格架,T5-T1年代分别为541 ka B.P.、477 ka B.P.、279 ka B.P.、60 ka B.P.和8 ka B.P。阶地的形态类型、形成年代与气候阶段的对应关系研究表明,泾河上游河流阶地以构造隆升驱动为主,气候变化影响为辅;541~279 ka B.P.期间柳树沟地区为堆积区,堆积速率为0.31 m/ka,而高家山为构造隆升区,河流下切速率为0.37 m/ka,堆积速率与侵蚀速率基本一致,说明T5、T4和T3阶面上较厚的砾石层是六盘山隆升的相关沉积;279 ka B.P.时期由于六盘山快速隆升驱使山前柳树沟地区由堆积区转为侵蚀区,河流侵蚀作用加强造成T2、T1平均下切速率增大为1.13 m/ka,这次地貌转换事件是在青藏高原扩展隆升的背景下六盘山向东挤出隆升的结果。研究结果为青藏高原东北缘以面积和体积扩张的观点提供了新的依据。     

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.     

Morphologic expression of Quaternary deformation in the northwestern foothills of the Ysyk-Köl basin,Tien Shan

The Tien Shan is one of the most active intracontinental mountain belts exhibiting numerous examples of Quaternary fault-related folding. To provide insight into the deformation of the Quaternary intermontane basins, the territory of the northwestern Ysyk-Köl region, where the growing Ak-Teke Anticline divided the piedmont apron of alluvial fans, is studied. It is shown that the Ak-Teke Hills are a sharply asymmetric anticline, which formed as a result of tectonic uplift and erosion related to motions along the South Ak-Teke Thrust Fault. The tectonic uplift gave rise to the local deviation of the drainage network in front of the northern limb of the fold. Optical (luminescent) dating suggests that the tectonic uplifting of the young anticline and the antecedent downcutting started 157 ka ago. The last upthrow of the high floodplain of the Toru-Aygyr River took place 1300 years ago. The structure of the South Ak-Teke Fault is examined by means of seismologic trenching and shallow seismic profiling across the fault. A laser tachymeter is applied to determine the vertical deformation of alluvial terraces in the Toru-Aygyr River valley at its intersection with the South Ak-Teke Fault. The rates of vertical deformation and an inferred number of strong earthquakes, which resulted in the upthrow of Quaternary river terraces of different ages, are calculated. The study territory is an example of changes in fluvial systems on growing folds in piedmont regions. As a result of shortening of the Earth’s crust in the mountainous belt owing to thrusting, new territories of previous sedimentation are involved in emergence. The tectonic activity migrates with time from the framing ridges toward the axial parts of intramontane basins.     

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。     

川西高原岷江上游河流阶地初步研究

基于岷江上游干流阶地地貌的野外观察和阶地沉积物的ESR年代测定,结合前人阶地测年数据,阐述了岷江上游干流晚第四纪阶地的形成过程和河谷下切历史,探讨了阶地演化对岷山和龙门山构造带隆升的响应过程。      

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。     

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。