祁连山东段石羊河流域河流纵剖面及其构造意义

石羊河流域位于祁连山东段,其河流体系记录了最新的构造信息和构造活动。提取石羊河流域的地貌信息,有助于揭示祁连山东段石羊河流域地貌对构造活动的响应,及系统探讨该区地貌发育特征及其所蕴含的构造意义。文中基于GIS空间分析技术,利用数字高程模型(DEM)、Matlab脚本提取了石羊河流域7条河流的纵剖面,并利用基岩河道水力侵蚀模型对其进行分析,获得了7条河流的陡峭系数、平均侵蚀量、凹曲度、裂点分布、高程、距河流出水口距离和流域面积等地貌信息。结果表明,石羊河流域的各条支流至少存在1个主裂点,裂点上、下河段具有不同的陡峭度(ks)与凹曲度(θ),说明河流纵剖面裂点的上、下河段具有不同的发育趋势。对河流纵剖面、裂点分布及岩性进行综合分析,结果表明,古浪河、金塔河、杂木河、西营河、东大河和西大河都具有"坡折式"裂点,处于瞬时状态。祁连山东段河流地貌演化主要与构造活动相关。利用本区晚第四纪活动断裂相关裂点上游河道的凹曲度指标拟合出整条河流,得到石羊河流域的平均侵蚀量约488m,发源于古浪推覆体的6条支流的平均侵蚀量为508. 5m。进一步计算研究区河网归一化的河流陡峭系数(ksn)并得到其空间分布,结合河流纵剖面和裂点分析结果对祁连山东段石羊河流域的构造特征进行了综合分析,ksn的结果显示下游段陡峭系数<60,中游明显大于下游。同时,位于构造结处的古浪推覆体其ksn值呈现高值,表明该区第四纪以来经历了明显的构造抬升过程。文中结果表明石羊河流域地貌演变处于非均衡状态,构造变形是祁连山东段地貌演化的主要影响因素,控制着该区现今的地貌发育及演化历史。     

祁连山西段疏勒河流域地貌特征及其构造意义

疏勒河流域盆地位于祁连山西段,跨越了该区多条不同方向和不同性质的活动断裂带,其所呈现的地貌特征反映了该区最新构造活动的信息。文中基于GIS空间分析技术,利用SRTM-3数字高程模型(DEM)数据,系统提取了疏勒河流域及其4个亚流域盆地的面积-高程积分曲线、疏勒河水系的Hack剖面以及河流坡降指标(SL),并对整个流域地形做了坡谱分析,获得了疏勒河流域的地貌特征。研究表明,疏勒河的流域地貌发育受到该区的阿尔金断裂、昌马断裂、托勒南山断裂以及疏勒南山断裂等强烈构造活动和区域岩性差异的影响,坡度以0°~35°的区段为主;整个流域盆地处于河流发育的"壮年期";构造活动是造成河流纵剖面发生改变的最主要因素,局部河段同时还受到岩性因素的控制和影响。这表明在活跃的造山带内部,河流地貌的发育过程中,活动断裂的构造作用是重要的控制因素。     

海原断裂带中东段地貌差异及其成因探讨

以定量化地形因子为切入点的构造地貌学方法已成为活动构造研究的有效手段,被广泛用于定性或半定量解析地貌对新构造运动的响应及其演化过程。针对海原断裂带中东段现今地貌差异,以SRTM 90m分辨率DEM为基础,利用ArcGIS软件和Matlab程序脚本,提取了海原断裂带中东段高程、坡度、地形起伏、地形侵蚀以及河流陡峭系数等地形因子。从空间分布上看,上述各项地形因子沿断裂走向均呈现 “西高东低”的整体分布特征。西段海拔高、坡度陡、起伏大、侵蚀强、抬升快,中段和东段海拔低、坡度缓、起伏小、侵蚀弱、抬升慢,此外,在断裂带的东南尾端呈略微增加趋势,达到小范围内的峰值。在此基础上,通过对比分析地形因子与年降水量、基岩岩性,初步探讨了构造与降水、岩性等因素对地形地貌的控制作用,认为不同降水条件对地貌后期改造起显著作用,基岩岩性与现今地貌之间并无显著关系,该区域地貌类型主要受构造抬升差异所控制。沿断裂带走向上的现今地貌差异表明,西段处于相对快速的构造隆升和强挤压造山构造背景,中段由于受到黄河下切及河流冲积作用影响,地貌参数记录的抬升特征并不显著,而东段则反映出大型断裂带尾端挤压调整效应。     

龙门山中北段流域地貌特征及其构造意义

龙门山中北段位于青藏高原东缘,该区作为高原向东扩展的前缘部位,其地形与河流水系的演化记录了高原隆升与挤压扩展及其气候环境效应的各种信息。龙门山中北段构造活动有明显差异,从中段逆冲为主转化为北段的走滑为主,本文采用定量化地貌参数从构造地貌的角度揭示了区域构造活动的差异。龙门山中北段地貌因子（坡度、地形起伏度和条带状剖面）的阶梯状分布特点,显示了高原扩展的逆冲推覆特征,在中央断裂处构造抬升作用最强,同时显示出了南北向构造活动减弱的趋势,由中段的逆冲转换为北段逆冲兼走滑的形式。北川-映秀断裂两侧流域的HI值也显示了断裂上盘高、下盘低、沿走向减弱的趋势。综合分析认为,本区构造活动是地貌演化的主控因素,龙门山中北段地形存在差异,北川-映秀断裂两侧的小流域地貌指数分析显示,构造抬升活动自南向北减弱,中段以逆冲为主,北段为逆冲兼走滑。     

西秦岭北缘-拉脊山两侧地貌差异及地貌演化

为了解西秦岭北缘-拉脊山两侧的地貌差异及其发育机制,利用DEM数据结合地质数据,提取局部地形起伏并绘制高程带状剖面图,定量化揭示了西秦岭北缘-拉脊山东西两侧地貌结构;在此基础上,统计了两侧新生代不同时期地层砂岩的高程像元众数,并进行了对比分析;通过对已知地质资料的提取和归纳,对比了西秦岭北缘-拉脊山断裂两侧新生代盆地地层岩性及沉积相.结果表明,界限以东新生代地层呈现地层年代越老高程越高的趋势;界限以西则呈现古近纪至新近纪地层越新高程越高、第四纪地层高程最低的特征.这种地层发育规律体现了西秦岭北缘-拉脊山两侧的地貌演化过程存在差异,即东侧水系发育时间早于西侧,地貌接受侵蚀的时间较长.同时,也从侧面反映了东、西两侧构造活动强度与时间的不一致性,古近纪以来东侧构造演化具有自SW向NE逐渐扩展的趋势;而西侧构造演化更为复杂,体现在新生代以来不同断裂带隆升历史的不一致性以及在较强的挤压应力及较弱剥蚀共同作用下的增生过程.     

青藏高原东北缘祁连山西段与东段岩石圈结构差异研究

作为青藏高原东北缘的祁连山,其东段与西段的地貌以及新生代地表变形样式差异显著.在新生代青藏高原向北东扩展这一共同构造背景之下,引起祁连山东段和西段这些差异的深部原因尚不清晰.本文基于一条宽频密集台站观测剖面,利用P波速度结构约束下接收函数和面波频散的联合反演方法给出祁连山东段的壳内及岩石圈地幔结构.结合前人在青藏高原东...     

六盘山断裂带构造活动特征及流域盆地地貌响应

通过航卫片解译和野外实地调查,对六盘山断裂带新活动特征开展详细研究。调查发现六盘山东麓断裂为一条全新世活动的逆左旋走滑断裂,而六盘山西麓断裂为晚更新世活动的挤压逆冲断裂,二者的构造活动控制和影响了本区的地貌发育和地震活动。同时利用SRTM数据提取六盘山东西两侧泾河和水洛河上游流域盆地水系,得到流域盆地面积-高程积分值(HI值)分布图,探讨本区活动构造和地貌的响应关系。分析结果表明,在相同的岩性条件下六盘山东侧的HI值要低于西侧,反映了活动断裂对本地区地貌演化特征的不同影响。上述地貌分析研究为认识和理解六盘山地区地貌演化以及控制因素提供了基础数据和思路。     

基于地表流域指数和相关资料综合研究帕隆藏布地区的差异构造隆升

帕隆藏布地区差异隆升的研究对于东构造结地区构造变形机制的理解以及断块模型的建立具有重要的科学意义。本文基于GIS平台,利用ASTER-30m的DEM数据,计算了帕隆藏布地区19个流域地貌单元的面积-高程积分指数(HI),并结合地震资料、地表沉积与侵蚀过程综合研究了该区域的差异隆升。结果表明HI值的空间分布能够反映出研究区的差异隆升。研究区不同地方处于不同程度构造隆升,主要存在着两个相对较强的隆升中心,一个位于东构造结附近,另一个位于嘉黎断裂带、怒江断裂带交汇部位。此外,研究区内流域演化、地震活动以及地表沉积、侵蚀之间紧密关联,共同构成了证据链,揭示了一个完整的"地下构造运动—地表地貌演化"的过程。     

地貌参数指示的临潭-宕昌断裂带最新构造隆升差异与地震活动

2013年7月22日,甘肃岷县漳县MS6.6地震发生在青藏高原东北缘的临潭-宕昌断裂带上。为了研究该断裂的最新构造隆升的差异性,基于ASTER GDEM数字高程模型数据提取了流域盆地及水系,并以此为基础,计算了面积高程积分及河道坡度指数。2个地貌参数的分析结果表明,临潭-宕昌断裂不同部位的最新隆升呈现不均匀性。其中,断裂的最新逆冲活动在临潭以西及以岷县附近明显强于其他各段。上述地貌参数所指示的断裂抬升强度还与历史及现今地震发震位置较好地匹配,体现了定量化地貌分析对断裂活动强弱的指示作用。临潭-宕昌断裂受区域NE-SW向挤压构造应力作用影响,其活动的差异可能与晚第四纪以来巴颜喀拉块体NE向扩展背景下的局部应力集中有关。     

丽江-小金河断裂南、中段地貌特征及构造指示意义

丽江-小金河断裂位于青藏高原东南缘,是川滇菱形块体内重要的次级边界断裂。构造活动对区域河流水系的发育有重要影响,因此,定量研究水系地貌特征可在一定程度上反映区域内构造活动信息。本文采用地形坡度、地形起伏度、面积-高程积分值（HI）等地貌参数研究沿该断裂区域地貌对构造活动的响应。研究发现,断裂北侧坡度和地形起伏度较断裂南侧高,跨断裂4级流域盆地内亚流域盆地面积-高程积分值变化也指示断裂北侧流域成熟度低于断裂南侧,这反映了丽江-小金河断裂存在一定逆冲分量。     

涪江流域河流地貌特征对虎牙断裂带活动性的响应

青藏高原东缘岷山东边界的虎牙断裂带强震频发,但因第四系保留有限,目前对于该断裂的活动性仍认识不清。而基岩山区河流地貌与活动构造关系研究发现,河流地貌特征能够很好地记录构造活动信息。虎牙断裂带横跨涪江流域,这为通过河流地貌研究虎牙断裂的活动特征提供了条件。文中选择涪江流域SRTM 30m精度数字高程模型(DEM)数据,利用GIS技术提取了涪江流域坡度(slope)、局部起伏度(local relief)、标准化陡峭指数(ksn)、面积-高程积分值(HI)等地貌指数,并对跨虎牙断裂带小流域盆地的平均陡峭指数(ks)和面积-高程积分值进行对比,结合野外调查、岩性、降水与现代侵蚀速率等特征,分析讨论了涪江流域地貌特征与虎牙断裂带活动特征的关系。研究表明:1)涪江流域基本处于稳态状况,区内仅有跨雪山断裂带的河道剖面显示明显的裂点,其余跨断裂河道剖面无明显裂点存在;2)虎牙断裂带两侧地貌指数差异明显,整体上表现为西高东低,这应与虎牙断裂的逆断活动有关;3)断裂两侧的小流域地貌指数差异分析表明,沿虎牙断裂带自北向南抬升作用逐渐增强,反映了虎牙断裂带北段以走滑为主,南段以逆断为主。该研究有助于提高对青藏高原东缘隆升变形机制的理解。     

青海达日断裂中段构造活动与地貌发育的响应关系探讨

青海达日地区发育了多条晚第四纪活动断裂带,以NW—NNW向和近SN向为主。通过航卫片解译和野外实地调查发现,达日断裂中段晚第四纪新活动性尤为显著,其性质以左旋走滑为主,至今部分地段仍保存了清晰的1947年达日7级地震地表破裂带,其破裂样式具有分段性和多样性,反映了局部构造应力的差异。达日地区作为典型的活动构造区,是研究新构造运动与地貌响应的理想场所。因此,文中采用ASTER GDEM V2数据提取了该地区的水系网络和亚流域盆地参数,计算了亚流域盆地面积-高程积分曲线和积分值(HI值),讨论了其构造活动性及地貌响应的关系。区内黄河的6个亚流域盆地的面积-高程积分曲线形态分析结果表明,这6个亚流域盆地均处于地貌演化阶段的"壮年期",其演化过程表现出很好的同步性,反映了区域性构造隆升或沉降作用的总体结果。而且,区内亚流域盆地的面积-高程积分值(HI值)分布特征表明,HI低值分布与第四纪断陷盆地和河谷盆地范围相一致,反映了局部不同构造沉降和侵蚀作用的结果;HI高值则主要出现在达日地震地表破裂带由NWW向NW转向的部位,以及早侏罗世与晚三叠世花岗闪长岩体分布的地方,也很好地反映了局部构造作用的变化和地层岩性的差异。     

地貌参数揭示的三危山构造活动性差异及其原因探讨

三危山断裂位于青藏高原北缘,沿三危山西北麓展布,全长约175 km。根据其几何特征,可以将断裂分为三段:西段(西水沟—树沟子段)、中段(树沟子—十工口子段)和东段(十工口子—双塔段),其构造活动强度与地貌发育程度各段存在明显差异。根据断层陡坎测量和区域年代对比,三危山断裂西段垂直滑动速率约0.1 mm/a,中东段则较低。为进一步量化三危山断裂对研究区地形地貌的影响,利用地貌因子(高程、坡度、河道陡峭指数值和河道坡降指数值)对三危山各段地貌特征进行定量化分析。结果显示三危山西段值远大于中东段,揭示三危山抬升速率西段大于中东段,反映出地貌形态对活动构造具有良好的响应。对比岩性、降雨及构造活动,分析认为三危山断裂分段活动是造成三危山差异抬升的主要原因,而鸣沙山断裂的新活动及巴兔山断裂对中东段变形量的吸收也加速了三危山西段的隆升。     

构造活动和气候变化对河流阶地发育的影响——以祁连山北缘洪水坝河和马营河为例

河流阶地作为构造和气候作用的载体,记录了活动造山带地区的构造活动和气候变化之间的相对变化信息。文中以穿过祁连山北缘活动断裂带的洪水坝河和马营河为例,探讨河流地貌发育与构造和气候之间的关系。基于遥感影像解译识别出8—9级河流阶地,并对其期次进行划分。根据洪水坝河T5和马营河T6阶地的相对拔河高度和年龄,分别计算出2条河流15ka和11ka以来的平均下切速率为(10.2±2.0)mm/a和(12.2±2.8)mm/a。再利用差分GPS分别对2条河流的T5和T6阶地面上的断层陡坎进行精确测量,结合测年结果,计算出佛洞庙-红崖子活动断裂的垂直滑移速率比河流下切速率低1个量级。对比研究区内活动断裂两侧阶地发育序列的差异性,构造抬升和河流下切速率数量级的差别,并结合祁连山北缘区域上已发表的研究结果,初步认为构造活动与气候变化共同影响祁连山北缘河流阶地的发育,其中气候变化是控制该区全新世河流阶地发育的主要因素。更深入的活动构造调查和阶地年龄约束有助于更好地揭示祁连山北缘的活动构造特征和河流演化历史。     

墨脱断裂地貌特征及其构造意义

墨脱断裂展布于南迦巴瓦构造结的东侧,晚第四纪以来活动强烈,断裂水平运动表现为左旋走滑。为了进一步研究墨脱断裂倾向滑动特征及断裂活动性差异,文章基于DEM数据提取了4对横跨断裂矩形区域内的高程数据,计算获得沿断裂发育的31个流域盆地的面积高程积分值。研究表明,墨脱断裂两侧在同一高度出现对称的4组台地面,且从低到相邻的两级台面的高度差没有出现逐步增大的趋势,表明断裂没有表现出明显的倾向滑动;沿断裂分布的汇水盆地具有较大的面积高程积分值（0.42~0.60之间）,反映出墨脱断裂所在区域目前总体表现为强烈的构造隆升;根据汇水盆地面积高程积分值的空间分布特征,区域地壳隆升强度沿墨脱断裂由南至北具有逐渐减弱的趋势,结合断裂地貌形态,认为在强隆升区面积高程积分值对断裂活动性具有一定的指示意义。     

华山山前正断层的分段活动特征——来自河流地貌参数的约束

华山山前正断层是渭河地堑南缘重要的控盆断裂,其强烈的构造活动造成了华山的掀斜式隆升。研究表明,该断裂的活动性存在显著的空间差异:中段(华县—华阴)最强,西段(蓝田—华县)和东段(华阴—灵宝)相对较弱。文中通过提取华山山前河流的高程剖面,结合坡度-面积分析和积分法识别裂点,计算河流凹度和陡峭系数,并对古河道进行投影重建。结果表明,河流凹度大多为0. 3～0. 6,基本不受构造活动的影响。陡峭系数与裂点分布的空间差异显著:在断裂东段,河流处于稳态,陡峭系数最低为(104±30) m~(0.9)。断裂中、西2段的河流多为瞬态,发育slope-break型裂点。裂点下游河道陡峭系数中断裂中段最高((230±92) m~(0.9)),西段次之((152±53) m~(0.9))。结合区域构造、岩性和河流沉积等,分析认为河流陡峭系数的分布指示了断裂活动性的空间差异,与活动构造研究结果基本一致。裂点上游陡峭系数(断裂中段为(103±23) m~(0.9),西段为(60±14) m~(0.9))明显低于下游,并且裂点迁移距离与流域汇水面积存在良好的幂律关系,因此,河流裂点是正断活动增强、山体加速隆升的标志。古河道重建结果表明,河道古起伏量(中段为(1 000±153) m,西段为(751±170) m)约占现今起伏量(中段为(1 323±249) m,西段为(1 057±231) m)的66%～75%,因而现今地形起伏量的25%～34%是裂点所指示的这一期隆升加速造成的。假设裂点下游的河流下切速率与山体隆升相平衡,则河道陡峭系数与断裂滑动速率满足幂律关系。根据断裂中段河流陡峭系数与前人研究得到的晚更新世晚期以来断裂的滑动速率,且文中约束的坡度指数n约为0. 5、侵蚀系数K约为1. 52×10~(-4)m~(0. 55)/a,结合裂点年龄公式,估算裂点的起始时限约(0. 55±0. 25) Ma BP。文中对华山山前河流高程剖面的研究表明,华山山前正断层中段的活动性强于西段和东段,而且中、西2段在中更新世开始加速活动,并导致山体快速抬升和山前的地形起伏显著增加。     

基于GIS平台的石羊河流域地貌演化及构造活动性研究

基于ARCGIS 10.2平台,利用GDEM-30 m数据对石羊河流域进行水文分析,提取出了石羊河流域的流域范围,在此基础上通过研究区子流域的划分,把石羊河流域上游的8个子流域作为研究重点进行讨论。通过提取石羊河流域的地貌参数,包括盆地形状指数(BS)、盆地不对称度(AF)以及计算子流域高程—面积积分值(Hi)和水系分支比(Rb),并与前人活动构造研究成果对比。认为,石羊河流域盆地较为规则,且流域构造活动性相对较弱;主流域两侧掀斜程度低,且流域东侧稍弱于西侧;而流域高程—面积积分值从东往西呈逐渐增大的趋势,河流分支比则呈现出与之相反的变化趋势,综合反映了石羊河流域构造活动性不强,并且东部构造活动性弱于西部。     

河水动力侵蚀模型及其在构造地貌研究中的应用

正活动造山带的地形地貌是构造运动与气候变化相互作用的产物。在地貌演化过程中,河流作为对构造-气候相互作用最为敏感的地貌单元,无论是流域平面展布还是河道剖面形态,都深受构造、气候、岩性等的影响;同时,这些因素及其变化特征也被流域水系所记录。研究造山带河流水系,从中提取构造活动和气候变化信息,有助于理解区域地貌演化过程,是构造地貌     

德钦—维西地区地貌特征及其对构造活动的响应

基于ASTER GDEM 30 m数据,使用ArcGIS空间分析模块提取了德钦—维西地区流域盆地范围,得到了德钦—维西地区亚流域盆地及主要次级流域盆地面积-高程积分(HI)值,获得990个亚流域盆地HI等值分区及12个主要次级流域盆地HI曲线。结果表明：阿东河、东水河和三岔河3个次级流域盆地HI曲线呈微凸型,处于地貌演化的幼年期,其它9个次级流域盆地HI曲线呈S型,处于壮年期。研究区HI值表现为北高南低趋势,HI低值条带的展布方向与研究区活动构造的延伸方向基本一致;HI高值主要分布于断裂带两侧及构造交会区域。研究区地貌演化的主控因素是构造活动,岩性和气候影响不明显,地貌对区内构造活动具有很好的响应关系。     

祁连山东段0.83 Ma以来的构造-气候事件

根据祁连山北麓季风西北边缘区的河流阶地系列和风成黄土的研究, 重建了该区中更新世以来的构造隆升和气候演化历史. 研究发现, 中更新世以来青藏高原的数次隆升事件与本研究区及其他地区的气候记录有一定的耦合性, 发生于0.83和0.14 Ma的构造事件, 可以分别与0.64 Ma时沙漠的显著扩张及沙漠周期性进退的开始、末次冰期以来中国西北的极端干旱相对应. 这些构造-气候耦合事件可能暗示了构造隆升对气候的驱动, 从而反映青藏高原对东亚季风气候系统的重要影响.