构造地貌及其分析方法述评

构造地貌是指受构造内动力作用控制,通过内外地质动力的相互作用所奠定的能够反映一定构造特征的地貌形式.构造地貌学的研究内容为:地貌与构造的关系、构造地貌发生和发展过程以及构造地貌过程所揭示的地球内部构造动力过程;其分析方法可归纳为构造地貌格局分析法、构造地貌形态分析法、构造地貌相关沉积分析法和构造地貌年代分析法.构造地貌学从地形地貌的角度来分析构造过程,涉及不同圈层间的相互作用,响应了当前地球系统科学的研究思路,可以预见,构造地貌学将在圈层作用研究中发挥重要作用,同时朝着信息化、定量化的方向发展.     

岷江水系流域地貌特征及其构造指示意义*

晚新生代以来发育岷山构造带内部的岷江水系流域盆地,无论是流域盆地内的新生代沉积记录,还是其流域地貌所呈现的典型特征,都深刻指示了青藏高原东缘地区的新构造活动。文章基于数字高程模型(DEM)数据空间分析技术,利用最新获取的高精度SRTM-DEM数据,系统提取了岷江水系中上游流域汇水盆地以及67个亚流域盆地的典型地貌参数,如流域面积、河流长度、分支比等。通过对流域地貌参数以及纵向河道高程剖面等的统计分析,认为岷江水系东西两侧具有截然不同的地貌特征,东侧流域盆地主要表现为面积小、河流长度短、分支比低以及河流梯度大等特征。由于岷江水系东西两侧地层岩性的对称发育以及整个岷江流域盆地对气候因素具有同一的响应特征,所以亚流域盆地典型参数特征指示了岷江水系两侧晚新生代构造活动的差异性,反映并印证了岷江断裂东西两侧晚新生代以来的不均衡抬升。晚新生代以来岷山构造带的快速隆起以及龙门山构造带内部差异活动是造成岷江水系东侧各支流发育程度低,东西两侧亚流域差异地貌特征形成的主要原因。     

山西霍山山脉河流地貌定量参数及其构造意义

河流地貌形态定量研究是了解构造活动与地表过程耦合作用的重要途径之一.霍山山脉位于山西地堑系中部,介于临汾盆地和太原盆地之间,以发育霍山山前断裂带和1303年洪洞Ms8级地震而著名,通过分析跨断裂带及周边的48条河流的纵剖面形态、SL参数、Hack剖面、面积高程积分曲线以及HI值等,得到以下认识:1)跨断裂带的河流,其纵剖面在断层两侧的形态具明显差异,反映其受断层活动控制,而其他河流,除极少部分在上游存在局部陡变外,纵剖面为近似下凹的指数曲线形态显示近均衡状态;2)河流的HI值及积分曲线显示了霍山地区新生代以来整体处于强抬升弱侵蚀状态,即所有河流均处于壮年或幼年期;3)48条河流一致上凸的Hack剖面也表明霍山地区新生代以来处于强烈的构造抬升阶段,跨断裂带的Hack剖面形态以陡变下降而区别与其他河流的近似圆弧形;4)跨断裂带河流的SL/K参数在断层附近出现异常高值,反映了SL/K参数与断层垂直差异运动的相关性,周边其他河流的SL/K参数反映了没有差异运动的准均衡状态,局部的异常高值可能对应不同基岩的抗风化能力差异.河流地貌定量参数与构造环境存在显著的相关性,河流地貌定量参数特征揭示霍山山前断裂带在新生代以来的强烈垂向运动特征.     

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。      

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。      

龙门山中段山前河流Hack剖面和面积-高程积分的构造地貌研究

2008年5月12日龙门山发生了8.0级特大地震,仅仅时隔5年,在2013年4月20日,龙门山构造带南段又发生了M7.O级地震,说明该区域构造运动频繁发生,也因此成为地质地貌学家研究构造一地貌一水系的理想场所。构造活动对河流的发育、形态(纵剖面形态、平面形态、三维地貌)等有重要影响。基于DEM数据,本文提取了龙门山中段山前地区的湔江(R_1)、金河(R_2)、绵远河(R_3)、干河子(R_4)和安昌河(R_5)5条河流及其次流域,分别计算了5条河流的Hack剖面、河长坡降指标(sL参数)以及标准化坡降指标(SL/K)等构造地貌参数,并计算了这5条河流及其次流域的面积一高程积分值,对该地区的构造活动、地貌演化特征进行分析。研究表明:1)龙门山中段山前地区5条河流的Hack剖面皆呈上凸形态,表明龙门山中段山前地区处于构造抬升状态;2)该地区的sL参数主要反映的断裂构造活动信息,sL参数在映秀-北川断裂峰值最为明显,说明该地区该断裂的活动性最强;3)龙门山中段的5条河流面积一高程积分线接近凹形,该地区地貌演化整体上处于"壮年期"向"老年期"过渡阶段;4)龙门山中段山前地区构造活动性在空间上有差异性,该地区的中南段活动性较强,北段地区活动性较弱。     

怒江峡谷构造地貌的演化:阶地宇宙成因核素定年的初步结果

地貌产生于构造活动和各种地表营力驱动的侵蚀夷平和堆积过程,如在构造抬升活跃的地区,河流强烈的侵蚀作用往往造就深切的峡谷地貌。对于这样的地区河流下切速率往往被用来衡量构造抬升速率[1,2]。然而河流下切速率的变化不仅与构造抬升有关,而且与气候变化有关。因此,正确理解     

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.     

岷江源地区新构造运动特征

为了深入了解岷江断裂带晚新生代以来的构造活动,以岷江源地区河谷地貌、新生代盆地、夷平面为主要研究内容,研究区内新构造运动的特征。结果表明该区河谷地貌以宽谷和窄谷的交替出现为特点,源区发育三级夷平面,新构造运动强烈,地貌差异显著。该区新近纪以来主要经历了早期(5.3 Ma)伸展断陷和中期(1.8 Ma)逆冲推覆兼左行走滑及晚期(0.13 Ma)掀斜抬升演化过程。岷江源区河谷地貌的演化严格受新构造运动的影响,构造运动控制了河谷以及第四纪断陷盆地的形态,影响了河岸两侧阶地的分布、形态与结构。本区新构造运动具有南北分带型和东西向掀斜运动的不对称性等特征。本研究为进一步研究青藏高原东缘的活动构造提供了重要的地貌证据。     

云贵高原北盘江流域构造地貌特征分析

云贵高原位于青藏高原东南侧,新生代以来伴随着青藏高原的隆升而发生了一系列构造抬升运动。北盘江发源于滇东,自西北向东南流经云贵高原向广西丘陵过渡的斜坡地带。选取北盘江作为研究区,通过提取流域河流地貌参数来研究新构造运动,定量化分析研究区的构造地貌特征。利用30 m分辨率的数字高程模型(DEM)数据,通过GIS技术提取北盘江水系流域的河流地貌参数,包括子流域的面积高程积分(HI)、流域盆地倾斜指数(AF)、河长阶梯指数(SL)、谷底宽度与谷肩高度比(VF)等,并综合分析区域地质构造背景、断层及地震分布等特征。分析表明:4种地貌参数能很好地反映区域构造运动和地貌特征;垭都—紫云断裂在内的一系列断层系统对北盘江中游地区的河流地貌、水系格局、河谷形态等起到了控制性的作用;北盘江流域的地貌演化过程受地质构造作用影响较大,且区域差异明显。     

涟江源区河流地貌特征及其与构造的响应

通过对涟江源区河流地貌及地质构造的调查发现,区内河谷地貌平面展布形式有纵谷、横谷及斜向谷,纵断面形态主要为"V"型、次之为"U"型.支流与干流交汇处发育三处盆地,各盆地中均发育三级阶地,分别形成于距今56.7±3.6 Ka,24.2±2.4Ka,0.8±0.250 Ka.区内河谷地貌、阶地特征与新构造运动地壳间歇性抬升...     

祁连山北部基岩河道宽度对构造和岩性的响应

活动造山带基岩河流地貌研究,目前已成为构造地貌学研究的前沿和热点。河道宽度形态的调整变化是基岩河流响应构造、岩性和气候等扰动的重要方式之一。通过研究祁连山北部地区6个重点流域基岩河道的宽度形态发现:河道宽度总体上呈现出东西向和南北向的变化特征,河道向下游增宽的速率,东段地区显著高于中段地区,低山带显著高于高山带;对比河道宽度的变化特征与构造抬升速率及岩性抗蚀性的变化,可以推断:在祁连山北部地区,基岩河道宽度响应构造抬升和岩性抗蚀性的变化进行了系统地调整,构造抬升控制了流域河道宽度变化的总体趋势,而岩性抗蚀性变化则导致了流域内部局部河段河道宽度的大幅波动。在祁连山北部地区开展的基岩河道宽度形态研究,为利用基岩河道形态研究造山带的构造变形奠定了基础,对于探索构造抬升背景下地貌的发育过程具有十分重要的意义。     

基于低空遥感地貌观测的逆断层陡坎研究:以张流沟滩断层陡坎为例

活动断层相关地貌特征的定量研究是揭示古地震和断裂属性的重要依据,其中陡坎地貌是断裂活动的重要地貌响应,是有效识别活动断裂的重要地貌标志。近年来,无人机低空遥感观测技术的不断进步,使得高分辨率地貌数据的快速获取成为现实。本研究利用无人机低空遥感地貌观测技术,对张流沟滩处的断层陡坎附近进行高分辨率数字地形数据的采集。断层陡坎位于张流沟滩河流Ⅱ级阶地上,影像采集范围为800 m×400 m的矩形区域。经过一系列的影像处理,最终获取了目标区地面分辨率为0.1 m的DEM(数字高程模型)数据。基于该DEM数据可以提取到正交于断层陡坎的高程、坡度剖面。利用高程剖面所展示的地形地貌信息,可以提取到陡坎高度为(2.81±0.05) m;利用坡度剖面所展示的坡度曲线特征,可以推断该陡坎至少经历过两次断错活动事件,并且陡坎存在向上“凸起样式”。通过探槽解译,确定该陡坎下伏断裂至少发生过两次活动事件,其中较早的地震事件接近(3.68±0.14) ka B.P.,最晚期的地震活动应为1927年古浪8级地震,两次断裂活动累计垂直位移为(2.80±0.2) m。将以上两种研究方法相比较可以发现,探槽结构分析与低空遥感获取的定量化地貌信息分析结果基本一致,均能够有效揭示古地震期次及累计的同震位移量。最终本研究将探槽揭示的地层单元的沉积、构造信息与陡坎坡度数据特征相结合,提出了基于断层传播褶皱模型的“陡坎凸起”地貌响应样式来解释陡坎存在的向上“凸起样式”。实践证明,利用无人机低空遥感地貌观测技术能够定量、半定量化揭示下伏断裂的活动信息,结合传统断裂研究手段,可以更全面解释活动断层的沉积、构造特征及地形、地貌现象。总的来说,无人机低空遥感地貌观测技术的应用可作为传统古地震研究的辅助手段,并有其独特的方法优势。     

帕米尔弧形构造带的构造过程与地貌特征

帕米尔弧形构造带是印度-欧亚板块碰撞变形最强烈的地区之一,是研究构造过程、地貌演化以及气候变化及其相互作用的理想场所。本文基于前人的研究成果,对帕米尔弧形构造带新生代构造单元、地貌特征和动力学演化模型进行了总结归纳,包括:主要构造单元的活动起止时间、活动量及活动速率;帕米尔弧形构造带现今的地貌特征(水系和冰川的分布);帕米尔弧形构造带6种主要的地球动力学演化模型的主要样式、优点及限制。论文提出了帕米尔弧形构造带晚新生代构造研究的三个重要的科学问题:精细厘定构造带内部的不同断裂带运动学特征和相互关系;深部地质过程与浅部响应相结合,探讨构造带形成的深部地质过程控制;将构造过程、气候特征与地貌演化作为一个耦合系统开展研究。     

忻州盆地滹沱河DEM构造地貌分析

利用遥感技术和地理信息手段,通过对忻州盆地DEM的处理、分析,结合前人对滹沱河受构造地貌影响急转向东以及与清水河袭夺的研究,定量的分析忻州盆地滹沱河流域对于早更新世晚期新构造运动的响应。     

青藏高原东南缘新生代的三期构造隆升——来自河流纵剖面分析的证据

青藏高原东南缘新生代期间经历了多阶段隆升过程,但其主要隆升阶段、时代及其在地貌上的响应等仍不清晰。本文针对金沙江上游流域(石鼓以上),对青藏高原东南缘新生代期间构造隆升的响应过程及特征进行研究,利用数字高程模型,提取分析了金沙江上游段的河流纵剖面形态、集水区坡度和陡峭指数(k_sn)等构造地貌指标,发现金沙江上游存在三个主要裂点,将金沙江干流由NW至SE分为曲麻莱、玉树、沙东和奔子栏四个具有不同河道参数的河段。除曲麻莱段外,各段支流河道也可划分为不同的河段,剖面以及河道参数呈现不同的特征,其中上游河段陡峭指数、河道坡度值均为南部大,北部小;中上游与中下游河段,陡峭指数、河道坡度值南北部差异不大;下游河段,地貌上表现为陡峭指数与河道坡度值北部较大,南部较小。此外,在对裂点的成因进行分析后发现,青藏高原东南缘的构造隆升过程是该区河流地貌特征的主控因素。结合前人的热年代学数据,研究认为,金沙江上游的三个区域性裂点的形成可能指示或响应了青藏高原东南缘在新生代以来发生的三期构造隆升事件,且隆升时间从早到晚分别在20～30 Ma、9～15 Ma、3～6 Ma间,这表明构造地貌分...     

中国云台山世界地质公园的新构造运动特征

云台山是一处以崖墙、瀑布为主体的山水地貌型世界级地质公园,其多层分布的崖墙、深邃幽静的峡谷和谷中谷现象等对研究云台山地区的新构造运动,具有重要的指示意义。云台山地区的新构造运动,不仅具有间歇性抬升特征,而且具有差异性、掀斜性抬升特征。形成了黄河南移、河流同步弯曲等现象和复杂的地貌景观。     

北祁连山和东昆仑山的地貌特征对比及其对构造抬升的指示意义

东昆仑山和北祁连山是青藏高原东北部的两条重要边界山脉,其构造活动特征是理解高原形成与扩展的关键基础。目前研究认为,北祁连山第四纪以来构造抬升活跃,而东昆仑山北坡第四纪以来构造抬升是否活跃还存在争议。针对这一问题,我们从地貌指标的角度出发,以两地地貌形态特征为主要研究对象,通过提取形态特征指标：面积-高程积分、山前弯曲度、河流陡峭指数、裂点以及河流纵剖面形态,对东昆仑山北坡和北祁连山北坡进行对比分析。结果显示,东昆仑山北坡的面积-高程积分以及河流陡峭指数均小于祁连山北坡,山前弯曲度大于祁连山北坡。两地河流纵剖面形态也有较大差别,具体表现为东昆仑山北坡流域的河流纵剖面形态多为平滑下凹形态且鲜有裂点,而祁连山北坡流域的河流纵剖面形态较平直且裂点较多。且通过对裂点成因的讨论,东昆仑山北坡河流的裂点是由岩石抗侵蚀能力差异导致的,而非构造成因的裂点。所有证据都表明构造活动可能是导致两山脉之间地貌指数差异的主要因素。此外,两个区域的河流阶地特征和流域侵蚀速率特征也表明,东昆仑山北坡的逆冲断裂现已处于不活跃状态,指示北祁连山是高原东北部正在活动的主要边界。     

南盘江-红水河(中段)的河流地貌特征与地壳变形

珠江作为亚洲的一条重要河流,它的中上游南盘江-红水河(中段)流经右江-南盘江被动陆缘造山带的西北段.研究南盘江-红水河(中段)的河流地貌是了解老造山带内部新构造活动情况和考察青藏高原新生代构造活动远程效应的重要手段.经过调查发现,南盘江-红水河(中段)所属的亚流域Ⅱ出现左右岸流域严重不对称,亚流域Ⅱ南部隆林至天峨一线出现近东西向弧形分水岭.隆林附近的坝索至纳贡一带,南盘江河道出现裂点段落,小流域(RN3)出现“反S”形河网,且其北边界发生地貌跃迁.该河段附近的北东向和近东西向弧形断层发育,并有弧形支流出现.天峨附近红水河河道有反向裂点出现,天峨附近的布柳河呈北东向弧形展布.文章引入了向形构造体系和旋块构造体系对上述地貌现象和构造活动特征进行解释.研究表明,南盘江-红水河(中段)的流域不对称、近东西向的弧形分水岭分布、北东向和近东西向弧形断层以及弧形支流展布受控于先存构造形成的向形构造系统.在先存的向形构造系统中,隆林一带河流的裂点、地貌跃迁和“反S”形河网等河流地貌现象是对后期构造体系活动的响应,后期构造活动继承了早期向形构造体系的格局,以祥播块体(A)为旋转中心,带动了周边构造变形,形成旋块构造体系.天峨反向裂点是上下游水利条件差异与构造抬升共同作用的结果.但旋块构造体系活动的启动和分期活动的时代仍未有合理的时间约束.亚洲大陆逃逸为旋块构造体系活动提供了一种可能的动力学解释.     

1∶25万常德市幅构造-沉积地貌类型划分及其对江汉—洞庭盆地第四纪地质与环境研究的启示

1:25万常德市幅自西向东跨武陵隆起和江汉—洞庭盆地,具复杂的第四纪隆-凹构造格局。以详细地表调查和大量第四系钻孔资料为基础,以第四纪构造活动、沉积作用以及现今地势高低和地貌形态特征为主要依据,对1∶25万常德市幅进行了构造-沉积地貌类型的划分与编图。构造-沉积地貌类型是以第四纪地质作用为依据对传统地貌类型和地貌单元所作的分解和细化。研究区共厘定出抬升剥蚀中低山(Ⅰ)、抬升剥蚀丘陵(Ⅱ)、沉积-抬蚀丘陵(Ⅲ)、沉积-抬蚀岗状平原(Ⅳ)、残坡积岗状平原(Ⅴ)、孤山(Ⅵ)、沉降沉积-抬蚀岗状平原(Ⅶ)、沉降沉积-抬升波状平原(Ⅷ)、稳定沉积低平原(Ⅸ)、沉降沉积低平原(Ⅹ)等10种构造-沉积地貌类型。详细的解析表明,不同构造-沉积地貌类型的地表高程、第四纪地壳升降特征、风化剥蚀和沉积作用等各具特征。构造-沉积地貌类型的划分及其地貌图的编制,不仅反映出地表地理环境暨地貌特征,同时提供了直观表达不同地区第四纪地层、构造特征及其反映的地质与环境演化过程的有效途径,有助于促进和深化江汉-洞庭盆地第四纪地质与环境研究。