龙门山地区水系发育特征及其对青藏高原东缘隆升的指示

龙门山位于青藏高原东缘,既是青藏高原周缘山脉中陡度最大的山脉,也是构造活动和地貌景观塑造最为强烈的地区之一。因此,该区域成为研究构造-地貌-水系之间相互关系的实验场。本文基于ASTER GDEM数据,提取了青藏高原东缘地区15条基岩河道的纵剖面,采用简单数学函数拟合河流纵剖面形态,并结合基岩水力侵蚀模型,分析龙门山不同位置的地形特征。本次研究获得以下几点认识:①通过对龙门山地区河流纵剖面的分析,龙门山整体上具有较高的隆升速率,导致这一地区强烈的河流侵蚀作用;②龙门山中段和南段的河流双对数图以上凸型为主,说明该区域尚未达到均衡状态,处于前均衡期;③龙门山北段的河流双对数图呈直线形态,说明该区域达到均衡状态,处于均衡期;④龙门山不同地区的水系发育特征,表明龙门山中段和南段具有更强的构造活动性、更高的隆升速率,龙门山北段则具有较弱的构造活动性、较低的隆升速率,并反映了青藏高原东缘的隆升作用具有明显的空间差异性。     

宇宙成因核素~(10)Be揭示的北祁连山侵蚀速率特征

山脉侵蚀速率的大小和时空分布信息是研究山脉构造—气候相互作用和地貌演化的关键切入点,其大小是受气候还是构造控制争论已久。宇宙成因核素10Be方法为从千年至万年尺度上定量研究流域平均侵蚀速率提供了一种先进和快捷的技术手段,为揭示侵蚀速率与现代气候和构造地貌因子的关系并进行相关分析提供了基础。利用该方法对北祁连山近现代侵蚀速率进行了研究。所采集的9个流域现代河沙样品,结合前人数据进行共同分析,结果显示该区侵蚀速率的变化范围为18.7~833 mm/ka,北祁连山中段的侵蚀速率约为323 mm/ka,该区侵蚀速率与降雨量没有明显的对应关系,但与流域平均坡度呈现很好的非线性关系,揭示坡度是该区侵蚀速率的最主要控制因素。通过对比北祁连山地表平均侵蚀速率和该区域的断层垂直滑动速率发现整体上该区域地表侵蚀速率要低于祁连山北缘断层的垂直滑动速率,反映了北祁连山正处于地形抬升和生长的过程之中。     

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.     

青藏高原东南缘构造地貌、活动构造和下地壳流动假说

利用高精度的SRTM 数字高程模型（DEM）,定量勾画出青藏高原东南缘大尺度地形地貌的特征。分析表明,高原东南缘地貌特征为“负地形”,即海拔高程与地形坡度,与地形起伏度之间均为负相关关系,与高原中部的“正地形”--海拔高程或地形坡度与地形起伏度之间呈正相关关系,形成鲜明对比。但是,在高原东南缘,在河谷之间保留有高海拔、低起伏的残留面。这些残留面与高原内部的平坦面具相似的渐变地貌特征,从腹地的正地形逐渐变为川西的高海拔平坦面与深切河谷相间的负地形。虽然随着河流下切深度往南逐渐增加,残留面虽越来越少,但仍然可以识别,最终终止在雅砻江逆冲断裂带附近,该断裂带以南地区没有明显负地形特征。北东向展布的雅砻江逆冲断裂带对应着50～200 km宽的地形相对陡变带。综合区域新构造和构造地貌研究的最新成果表明： 1）雅砻江逆冲断裂带可能代表着现今正经受侵蚀改造和弱化的高原老边界,该边界以北和以南地区抬升历史不同; 2）三江地区的峰值抬升期已过,目前以侵蚀为主。虽然不能排除与河流侵蚀对应的均衡反弹抬升作用,但具有真正意义的地壳增厚型的构造抬升较弱。国际上流行的高原东缘下地壳流动模式的依据之一是从高原内外流分界线到南中国海,存在一个区域上延伸数千公里的抬升前低海拔“类夷平面”的残留面。地貌特征,构造和地质综合分析都表明高原东缘不存在这样的类夷平面,不支持解释高原东缘地形演化和相应构造变形的下地壳流动模式。     

基于遥感和GIS的青海湖流域冻融侵蚀研究

依据1∶100万西宁幅地貌图,获取了青海湖流域冻融侵蚀界线.利用遥感和GIS方法获得了流域内地形、年降水量、年均气温、土地覆被类型、土壤类型5个评价因子数据,在GIS中通过建模及空间分析,获得了青海湖流域冻融侵蚀强度等级类型及空间分布信息.结果表明:研究区冻融侵蚀发生的总面积是14 875km2,其中,轻度侵蚀和中度侵蚀居多,分别占冻融侵蚀总面积的28.75%和62.57%;剧烈侵蚀和强烈侵蚀占少部分,分别占冻融侵蚀总面积的3.33%和0.76%.     

基于宇宙成因核素10Be的青藏高原东南部地区末次间冰期以来地表岩石侵蚀速率研究

地表侵蚀速率是衡量地貌演变的一个重要因子。本研究利用原地生成宇宙成因核素10Be对青藏高原东南部地区地表岩石侵蚀速率进行了首次测定。结果显示,自末次间冰期以来,青藏高原东南部地区的地表岩石侵蚀速率不超过60 mm/ka,平均侵蚀速率值约为27.1±10.2 mm/ka,这一结果与其他高海拔地区基岩侵蚀速率值一致。高原东南部地区地表岩石侵蚀率同时受构造活动和气候尤其降水量等因素的制约。与高原内部干旱、半干旱地区相比,青藏高原东南部地区的侵蚀速率偏大,但均在同一个数量级范围内。高原东南部地区较高原内部干旱区侵蚀速率大的原因主要是由于降水量的差异所致。     

长江流域河流沉积物宇宙成因核素10Be特征与侵蚀速率估算

地球表面每时每刻都在经历各式各样的侵蚀作用,了解侵蚀过程及其速率大小有助于人们认识许多重要的地质作用和过程.本文介绍的内容是长江流域河流沉积物宇宙成因核素10Be的研究工作,目的是在于定量估算长江流域及其子流域的平均侵蚀速率,更好地理解沉积物的由源到汇过程以及评价人类活动对水土流失的影响提供自然背景,分析样品来自于长江主要干流和支流的表层现代沉积.研究表明,长江干流10Be含量从金沙江流域到长江口呈现出由高到低的趋势,不同的是支流10Be含量值偏低而且比较稳定.这很可能受核素产生率和侵蚀速率两个因素的共同影响.在长江上游干流沉积物中10Be含量最高,随着低含量物质的不断从支流汇入,产生“西高东低”的现象.10Be侵蚀速率估算表明长江干流金沙江上游段平均侵蚀速率较低,在44.7～48.1m/Ma之间;长江中游段(枝江至彭泽)长江干流侵蚀速率数据变化较大,在65.7 ～ 175m/Ma的范围内波动;到长江口平均侵蚀速率比较稳定,在50～60m/Ma之间变化.与干流相比,长江支流侵蚀速率显著偏高.侵蚀速率最高的地区在大渡河-岷江流域,平均侵蚀速率在300m/Ma之上;侵蚀速率最低的区域发生在乌江流域,平均的侵蚀速率在10 ～ 30m/Ma之间.比较长江流域10Be和水文估算的侵蚀速率可以看出,水文估算总体上反映的侵蚀速率要普遍高于10Be反映的侵蚀速率.大渡河-岷江流域地表侵蚀速率高主要与构造活动、地貌发育、岩石特征以及气候条件等自然因素有关.嘉陵江、汉江等流域水文数据估算侵蚀速率明显超过10Be估算的结果,可能与地形地貌等地质因素对侵蚀作用的影响显著下降,以及人类长期活动导致水土流失加剧有关.     

芦山7.0级地震与巴颜喀拉块体中东段的活动性

巴颜喀拉块体及周缘是近年来中国大陆大震主要发震区域之一,2013年4月20日四川省芦山7.0级强烈地震就发生在巴颜喀拉块体东缘的龙门山断裂带的西南段上。以巴颜喀拉块体中东段为研究区,通过对该区域地震前后的多期区域水准观测数据和GNSS连续站观测数据进行计算处理,得出研究区垂直形变速率图像和水平形变速率图像;结合区域地质构造,建立地震诱发模型,解释芦山地震主震发震和余震活动源于龙门山断裂带中大型块体的突然断裂和小型块体集合的流动机制;通过对垂直形变速率图像和水平形变速率图像的分析,认为芦山地震是龙门山断裂带逆冲活动的结果,东昆仑断裂带中东段未来大震发生的可能性增大;提出未来5年基于区域水准测量和GNSS测量为技术手段的监测建议。     

汶川地震后龙门山断裂带活动特征

利用地震后2009 ～ 2011年GPS监测数据,获得了龙门山断裂带所在地区2009～2010年、2010～2011年以及2009～2011年GPS测站运动速度场,分析了区域地壳运动总体趋势及形变特征;通过分析龙门山断裂带北段、中段、南段横切剖面的测站运动速度变化,探讨了汶川地震后龙门山断裂带运动特征.分析表明:汶川地震前后,地壳运动总体趋势未变,作顺时旋转;断裂带西侧GPS测站运动速度变大,东侧运动速度变小;龙门山断裂带的断裂性质地震前后都为右旋走滑挤压,断裂带运动速率受汶川地震影响较大,震后运动速率较震前有显著的增加.龙门山断裂带震后各段次级断裂活动不同,中南段以前山断裂运动为主,其它各段以后山断裂运动为主.地震后龙门山断裂带表现出的运动特征主要与地震活动有关.受汶川地震的影响,区域动力学、运动学平衡被打破,龙门山断裂带东侧震后初期弹性回返,表现为低速反向运动.龙门山断裂带西侧震后松弛为拉张区,运动速度加大.地震对断裂带的影响不同,导致断裂带各段及次级断裂表现出不同的运动特征.     

基于岩体塑性位错理论的龙门山区域构造系统演化过程

青藏高原对四川盆地的挤压作用导致了龙门山断裂带的形成及其山脉的隆起。本文以龙门山附近区域板块运动以及深部岩体力学特性为背景,采用FLAC3D软件模拟再现了时间跨度为700万年的龙门山区域构造系统演化过程。研究结果表明：在板块运动作用下,F1、F2和F3断层依次形成,贯通的断层对地表的抬升具有较强的控制作用,当断层贯通于地表后,龙门山及其以西的川西高原持续隆起,平均抬升速率约为138mm/yr,而龙门山断裂带以东的川西坳陷只有较小的抬升量,从而导致川西高原抬升8996 m, 致使该区域产生6000m左右的落差,模拟的地形特征与目前的龙门山地形地貌基本相似。依据模拟结果与实测资料,绘制了龙门山断裂带形成及其附近区域地形地貌的演化过程图,呈现了板块挤压、断层塑性位错、地表侵蚀和沉积作用等因素共同作用对地形地貌的塑造过程。     

青藏高原第四纪大陆冰盖对高原隆升的影响

本文依据在青藏高原存在第四纪大陆冰盖的基础上,给定了3个不同厚度的冰盖,应用弹性板模式模拟计算了大陆冰盖消融前后的地壳均衡过程。计算结果表明,由大陆冰盖消融可能引起的高原隆升最大不超过700m。因此,就整个高原的隆升幅度来说可忽略其影响。但由于冰川消融前后高原负荷发生了变化,导致了隆升速度的相应变化,因而引起地表侵蚀强弱程度的不同及其它一些地质现象是不能忽视的。     

青藏高原隆升对云南高原环境的影响

讨论了云南高原环境从上新世至早更新世对青藏高原隆升的响应。在上新世 ,云南高原普遍发育一套粘土岩、亚粘土岩、粉砂岩及褐煤的湖相、湖沼相沉积 ,大致以红河断裂为界 ,西厚东薄 ,说明在上新世云南高原内部总体构造环境较稳定 ,但西部盆地下沉的速度大于东部盆地。在早更新世 ,云南高原的沉积相和厚度都发生了较大的变化。红河断裂以西为洪冲积相的砾石层 ,厚度薄 ;滇西北主要为河流相的砾石层和砂层 ,略较滇西的厚 ;滇中地区为河湖相和河流相的砂质粘土层、粘土层、砂层和砾石层 ,厚度较大。说明进入早更新世 ,云南高原隆升强度明显加强 ,而且从西部向东部逐渐推进。在早更新世晚期 ,在青藏高原的昆黄运动的影响下 ,全区发生了一次显著的构造运动———元谋运动 ,造成下更新统的褶皱、断裂变形和金沙江的全线贯通。     

青藏高原岩石圈特征——格尔木—聂拉木岩石圈断面特征

<正> 格尔木—聂拉木断面纵贯青藏高原中部,它与区域构造线直交,穿越了该区主要地质构造单元。格尔木—聂拉木岩石圈断面图是作者参加中法《喜马拉雅地质构造与地壳上地幔的形成和演化》合作研究项目及多年来在青藏高原开展专题研究工作的成果,是在吸收前人资料的基础上综合编制而成的。现以图为例简述其高原岩石圈特征。     

青藏高原重力构造

青藏高原的范围大致由昆仑山、阿尔金山、祁连山、龙门山及喜马拉雅山所围限。是一个边部群峰耸立、内部相对平坦的广阔高原,具有山高地势平的地貌景观。地壳厚度一般为50—70公里,成为全球地势最高、地壳最厚的地区。 中新世晚期,喜马拉雅尚未成山,其高度接近海面,仅约数百米。而由冈底斯山至昆仑山的广大地区,此时形成了统一的夷平面,具有与喜马拉雅地区相似的高度。     

青藏高原隆升的动力学模型研究

本文根据青藏高原隆升特点和前人科考成果，结合笔者利用卫星重力资料求得的地幔蠕动流分布格局和岩石圈底部切向应力场值，设计了高原隆升的动力学模型，并进行了计算。通过计算获得高原下地幔流的有效粘滞系数（η＝10^18-10^20PaS)，并求得地幔流南北向蠕动的平均速率（v≈5.26cm/a)和高原现今隆升的速率（预测）值为7mm/a。据此讨论了高原隆升的动力学机制，指出高原隆升原因是高原周边地区地幔流向高原下蠕动会聚、挤压而成。     

云南高原隆升特点的初步研究

普遍认为云南高原的抬升,与青藏高原及川西高原的相继抬升,有非常密切的关系.文章根据云南高原地貌面结构及其平缓宽阔的特点、川西高原及云南高原南北向"构造-地貌-沉积"时空分布的特点以及云南高原中部多处"风口"沉积的形成时代等资料分析,对云南高原隆升的性质特点及其时代等提出了新的看法.研究表明,云南高原是川西高原向南掀斜隆起的延续,在百万年以前为断陷沉降与断块隆起相间,后来自西向东逐渐转变为整体的平稳抬升;与此同时,由于断陷盆地中碎屑物质的加积增厚,与断块山地被侵蚀剥蚀,直到百万年以前,才有和缓起伏的地貌面形成;云南高原普遍抬升的时代,大概也在百万年以前;云南高原中部的抬升幅度大约在1600m左右.     

川西高原甘孜黄土的成因

本文通过对甘孜满地黄土的粒度组分、石英砂的表面结构以及其它地质现象的综合研究,对甘孜黄土的成因进行了探讨。在黄土的概率累计曲线上,跃进组分和悬移组分反映明显,并以悬移组分为主。悬移组分粒径小于2φ~3φ,并以粉砂(4φ~8φ)为主,占悬移总体的94%~99%;对甘孜黄土进行扫描电镜观察表明,石英砂大部分为块状颗粒,少量(10%)呈纺锤形。采用矩阵法计算甘孜黄土的粒度参数:黄土的平均粒径(d₅₀)为5.057φ~5.883φ,明显大于古土壤(6.120φ~6.549φ).古土壤的标准偏差(σφ)为1.513~1.973,大于黄土(1.205~1.778);黄土和古土壤的偏度系数(SKφ)为-0.088~0.248,显示为正偏或近于对称。黄土和古土壤的尖度系数(Kφ)分别为0.123~1.702、0.023~0.059,前者峰形窄,后者峰形较宽。对甘孜黄土扫描电镜观察表明,石英砂大部分为方形或长方形颗粒,少量(10%)呈纺锤形。石英砂有密集的翻卷片、蛇曲脊、圆麻坑,这些结构反映了风成特征。另方面,少量石英砂显示冰川作用结构,例如大大小小的贝壳状断口、平行擦痕等。在甘孜西面、德格以南的金沙江东岸川藏公路980km路碑处,三阶地上部的黄土层中,发现3条冰楔。此外,甘孜黄土中孢粉稀少。根据上述特征推断,甘孜黄土应为冰缘风成黄土。      

青藏高原地震层析成像的研究进展

为研究青藏高原地壳上地幔深部结构构造特征,近年来开展了大量的宽频地震探测工作。笔者收集了最近十几年来在青藏高原内部及其周缘布设的宽频带临时台网和固定台站情况,综合论述了宽频地震层析成像方法在青藏高原深部结构探测,如地壳低速层、印度岩石圈地幔俯冲、青藏高原北部构造研究中所取得的成果。     

法国中央高原的新构造活动研究

本文论述了法国中央高原及毗邻地区的新生代地层、地貌、构造形迹和火山活动等所反映的新构造活动类型及特征,综合分析了中央高原的隆升和构造应力场的演变。提出了高原强烈抬升时期为中更新世以来的观点,以及新生代各时期高原主要经受南北向挤压作用,其间辅以东西和北西—南东方向挤压作用的新认识。