西秦岭嘉陵江上游瞬时地貌发育特征

西秦岭位于青藏高原东北缘,是青藏高原晚新生代构造扩展的前缘部位。西秦岭地区发育的一系列河流水系作为高原物质向外扩展的载体,记录了高原扩展过程中的地貌演化信息。本文选取西秦岭嘉陵江上游的支流作为研究对象,以河流纵剖面的形态和陡峭指数的空间分布为基础数据,初步分析了嘉陵江上游的地貌特征及其影响因素。结果表明,嘉陵江上游地貌演化处于瞬时状态,裂点以上的低陡峭指数区域代表了残余地貌,裂点以下高陡峭指数区域是裂点响应基准面下降后形成的新地貌。通过对比区域岩性和降水条件发现,岩性和降水对河流裂点发育以及陡峭指数的影响是有限的,河流裂点的发育和陡峭指数的变化主要受控于区域构造抬升引起的基准面下降。陡峭指数的空间分布特征表明构造作用对地貌发育起了重要的塑造作用。西秦岭瞬时地貌的发育是对印度板块与欧亚板块碰撞汇聚以来的远程效应的响应。     

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。     

河套盆地北缘色尔滕山河流地貌参数特征及其成因分析

地貌形态是构造和地表过程相互作用的复杂产物,主要通过构造活动和岩石的抗侵蚀能力等来调节。构造活动相对较弱的古老造山带往往可以忽略构造驱动的岩石抬升,使得研究岩石抗侵蚀能力对其地貌雕刻的贡献成为可能。但是目前大多数活动造山带地貌研究的结果显示地貌主要受控于活动构造,关于岩性对地貌演化影响的报道较少。色尔滕山山前断裂为河套盆地北缘的一条重要控盆断裂,全新世以来该断裂的活动性较强,曾发生过两次较大震级地震（M6. 4和M5. 9）。前人活动构造研究表明该断裂的活动性具有空间差异,中部乌加河镇活动性最强,两端逐渐减弱。但相对河套盆地北缘其他大型断裂（如狼山山前断裂、乌拉山北缘断裂和大青山山前断裂）,该断裂的地貌参数研究较少。同时其地貌演化特征及发育机理仍然不清楚,这些均制约了对该断裂的变形动力学理解。本文基于30 m分辨率的DEM数据对该断裂进行详细的河流地貌学参数研究,包括使用Arcgis和Matlab脚本提取色尔滕山山前33条河流的子流域盆地面积 高程积分（HI）和相应河道陡峭指数（Ksn）、河道纵剖面及其裂点等地貌学参数。结果表明研究区河流HI值大部分处于0. 40~0. 66之间,其中乌加河镇附近具有高值,流域盆地处于发育的壮年期。瞬态河道和稳态河道均沿着色尔滕山山前断裂走向分布,可能表明色尔滕山山前大部分河道目前处于瞬时地貌向均衡地貌演化阶段,并且通过对比发现瞬态河道裂点成因存在岩性和构造共同控制的现象。河道陡峭指数空间分布差异性较大,乌加河镇附近（S13~S20）陡峭指数较大,向两边陡峭指数逐渐减小,在S8河流以西又有增大的趋势。通过结合岩性和降雨情况分析发现,河道陡峭指数除了受岩性抗侵蚀能力影响外,其分布还与色尔滕山山前断裂垂直滑移速率分布和垂直位错分布基本一致。综合来看,地貌参数的空间分布是岩性差异和色尔滕山山前断裂活动分段差异性共同控制的结果,表明该地区岩性和构造对地貌的协同塑造作用。     

河流堰塞的地貌响应

堰塞作为一种极端地表过程,深刻影响着河流地貌的变化,特别是河流纵剖面的变化。其对河流纵剖面的影响主要体现在两方面:一方面,堰塞坝将抬高局地的侵蚀基准面,阻碍了上游河道侵蚀,形成河流裂点;另一方面,堰塞坝溃决往往形成大型/巨型洪水,造成下游河道和岸坡的剧烈侵蚀。稳定的堰塞坝形成后,在1~105 a的时间尺度上对河流裂点的发育以及河流纵剖面变化上甚至会超过构造、气候和岩性作用,占据主导。本文在简要概述堰塞地貌相关概念的基础上,介绍了部分河流堰塞的研究方法和案例,以及河流堰塞的发育过程和研究意义。目前多仅从堰塞坝与河流纵剖面的空间关系的相关性来论证其地貌响应,并且发现一些堰塞坝与河流纵剖面的相关性,但是也有一些古堰塞坝对现代河流纵剖面的影响并不显著,原因可能与堰塞坝规模、溃决洪水次数、堵江的持续时间和距今年代的不同有关,目前还缺乏深入研究。     

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...     

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。     

雅砻江流域河道高程剖面上的堰塞坝印记

堰塞坝会对山区河流的纵剖面产生强烈扰动,在某些情况下,堰塞坝造成的河流纵剖面变陡很容易与构造作用下基准面下降的迁移裂点混淆。然而,在何种程度下堰塞坝会影响基于地貌测量的构造分析还没有系统的研究。因此本文选取青藏高原东缘的雅砻江流域为研究对象,利用遥感影像解译,结合数字高程模型(DEM),来研究堰塞坝对河流纵剖面的影响。通过遥感影像解译和部分野外判识,在雅砻江流域共发现了34个堰塞坝;同时利用TopoToolbox工具包,选用30 m SRTM DEM提取了雅砻江流域河流纵剖面、河流裂点、河流陡峭指数等地貌参数。分析结果表明,有18个堰塞坝与河流裂点在空间上重叠,其中有8个堰塞坝形成高差>100 m的裂点,对河流纵剖面有显著的影响,并发现滑坡坝比泥石流坝对河流纵剖面的影响更大。进一步分析雅砻江主干流及其支流力丘河,发现堰塞坝所在的河段河流陡峭指数相对较大;在排除岩性和断层活动的影响后,发现堰塞作用也能够解释河流裂点的成因。本研究结果指示,在利用DEMs来提取和分析区域构造信息时,必须考虑由堰塞坝引起的河流裂点的影响。     

基于河流裂点序列研究秦岭北缘断裂强震活动历史

河流裂点的发育是瞬时不均衡地貌系统最为典型的特征之一,而引发地表破裂的地震活动是造成河流裂点形成的主要成因之一,在河流纵剖面调整的过程中裂点会不断地向上游迁移,以达到新的均衡状态,因此通过识别活动断层上游河道纵剖面中的河流裂点序列可以反推该断层的强震活动历史。秦岭北缘断裂是限定秦岭山体和渭河盆地的重要边界断裂,受制于技术方法和自然条件,对于该断裂全新世地震活动历史一直有待突破。本研究在前人对秦岭北缘断裂分段性研究的基础上选取最为活跃的中段（眉县-蓝田县）,基于资源三号卫星立体像对制作了5 m分辨率和高程精度1.5 m的数字高程模型,在此基础上提取了46条横穿秦岭北缘断裂的河床纵剖面,共识别了108个由断层活动导致的河流裂点。通过分析推断最新一级河流裂点的形成与公元前1000 a的地震相关,进而利用河流裂点的后退速率推断出第2级河流裂点和第3级河流裂点形成的时间距今5624～7425 a和8432～10691 a,如果认为上述河流裂点均由地震所致,那么河流裂点的形成时间就可以代表地震的发生时刻,表明秦岭北缘断裂具有准周期的发震特点,发震周期为2800～4000 a。这一结果与前人针对秦岭...     

疏勒河上游河流地貌特征及其演化

疏勒河上游位于中祁连地块,受到中祁连南缘断裂带、中祁连北缘断裂带的差异控制,其地貌是青藏高原隆升的结果.本文以疏勒河上游为研究对象,应用ArcGIS水文分析工具,提取河流纵剖面、Hack剖面、SL参数以及HI,分析了河流的形态特征;提取流域边界高程剖面,分析了流域演化遗留的地貌证据.研究结果表明,疏勒河上游河流纵剖面以线性函数为最佳拟合函数,说明疏勒河上游河段整体上处于河流发育早期阶段;Hack剖面呈明显的凸形,说明第四纪以来流域所在地区处于强烈的构造抬升;河流流向转折、SL异常值以及河流纵剖面裂点具有良好的一致性,从流域边界剖面识别的垭口又与上述三者具有对应关系.综合上述河流特征及流域边界剖面所反映的信息,推测研究区发生过3次袭夺事件.古疏勒河、古昌马河以及古野马河的重组塑造了现在的疏勒河流域.     

涪江上游流域盆地地貌特征及构造指示意义

对涪江上游流域盆地地貌特征及成因进行研究,有助于揭示青藏高原东缘晚新生代以来新构造活动的差异性。本文以ArcGIS水文分析模块为技术平台,在研究区域内系统提取涪江上游流域盆地地表水系网络和涪江干流东西两侧36个亚流域盆地,并对亚流域盆地面积、周长、水系总长度、水系分支比、流域盆地演化阶段进行统计分析,结果表明,涪江干流河道东西两侧典型地貌参数存在显著差异。通过对该区域构造运动、岩石抗侵蚀能力、降水特征等几方面因素与河流下切过程相关性的分析可知,降水条件和岩性差异并不是涪江上游亚流域盆地不对称发育的主要影响因素,该区域断裂活动导致的地形不对称分布格局及岩层破碎程度的差异是涪江上游流域地貌差异演化的主控因素。另外,涪江上游干流展布呈现出两个特征:涪江干流河道因雪山断裂、北川-映秀断裂、彭县-灌县断裂的右旋(或左旋)走滑作用而沿断裂发生同步弯曲;涪江干流河道在北川-映秀断裂北侧由西北-东南流向转变为近正南流向,究其原因,主要是龙门山断裂带3条主干断裂的区域性右旋走滑活动驱动该区域物质产生相应右旋运动,从而使长期处于断层右旋作用控制之下的涪江干流河道发生转向。     

Knickpoints along the upper Indus River,Pakistan: an exploratory survey of geomorphic processes

This article summarizes an exploratory study carried out to investigate the significance of various geomorphic features on the formation of observed knickpoints along the upper Indus River in northern Pakistan. These features include bedrock lithology, active faults, sediment flux from tributary channels, and landslide dams which have blocked the main channel. The knickpoints and their related geomorphic parameters (channel profile, concavity, drainage area and normalized steepness index, etc.) were extracted from Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection (ASTER) Global Digital Elevation Models (GDEMs) with 30 m resolution using ArcGIS, River Tools, and Matlab software. A total of 251 major and minor knickpoints were extracted from the longitudinal profile along a ~ 750 km reach upstream of Tarbela Reservoir. The identified knickpoints and their respective normalized steepness index (k_sn values) were compared with bedrock lithology, mapped faults, regional landslide/rockslide inventory, and the locations of historic landslide dams. The analyses revealed that the knickpoints do not correlate with the bedrock lithology except where major unit boundaries coexist with mapped faults, especially in reaches criss-crossed by active thrust faults in the Nanga Parbat Haramosh (NPHM) region. Neither did the river’s major confluences exhibit any notable knickpoints, but the correlations between knickpoints, mapped landslides, and historic rockslide avalanche dams accounted for approximately 75% of the observed knickpoints, a surprising finding. These observations suggest that more detailed studies aided by high resolution data should be undertaken to further explore the characteristics of knickpoints triggered by tectonic uplift, local fault offset, bedrock erodibility, and landslide/rockslide dams.     

循化-贵德地区黄河水系河流纵剖面形态特征及其构造意义

青藏高原东北缘循化-贵德地区晚新生代构造活动强烈,同时晚新生代黄河的发育和演化也提供了研究高原构造隆升扩展以及黄河侵蚀下切过程的理想场所。黄河水系通过调整河流纵剖面的形态在垂向上响应不同的构造隆升以及河床岩性的变化。利用数字高程模型数据,提取黄河水系河流纵剖面形态,利用基岩河道河流水力侵蚀模型（stream-power incision model）为依托,尝试揭示晚新生代以来强烈构造活动在黄河水系河流纵剖面形态特征上的表现。分析发现,在循化-贵德地区岩性分布均匀的新生代盆地内部,黄河水系纵剖面在河流水力侵蚀模型坡度-面积双对数图解中大部分表现为上凸特征,即基岩河道的河床随时间的变化为正值,指示了基岩的隆升速率大于河流的下切侵蚀速率。在河流流经盆地内部不同岩性地区,特别是前新生界地层区,河流纵剖面也表现为一定的上凸特征,表明了新生界与前新生界地层岩性差异对河流纵剖面的控制作用。综合来看,青藏高原东北缘循化-贵德地区黄河水系河流纵剖面形态特征是晚新生代强烈构造活动和岩性差异共同控制的结果,揭示了循化-贵德地区造山系统地形发育仍然处于前均衡或接近均衡状态,同时也从侧面表明青藏高原东北缘地区是整个高原隆升扩展的最新和最前缘部位的时空格局特征。     

岷江上游河流阶地发育特征及与古滑坡关系初步分析

河流阶地形成演化及其对滑坡的控制是近年来古滑坡研究的热点问题。笔者在对岷江上游河流阶地和古滑坡实地调查测试的基础上,对岷江上游河流阶地的级序、拔河高度、成因类型等进行了分析,绘制了阶地高程位相图和年龄位相图,并结合阶地和古滑坡年代,讨论了阶地与古滑坡的发育关系等。主要取得了以下认识:1)岷江上游的河流阶地具有分段性,成因主要为气候多期次波动与构造活动共同作用,古滑坡及堰塞湖是影响高山峡谷区河流阶地发育的重要因素;2)叠溪-茂县段在20~30 ka B.P.发生了多处大型古滑坡,其中20 ka B.P.的古滑坡可能主要是气候波动引发,30 ka B.P.发生的古滑坡可能主要受控于构造活动(地震);3)岷江上游大量分布的古滑坡堆积体与阶地发育的叠置关系有待进一步理清,开展该地区的河流阶地级序研究要充分考虑古滑坡和堰塞湖的影响.     

Coupling fluvial processes and landslide distribution toward geomorphological hazard assessment: a case study in a transient landscape in Japan

This study quantified the relationship among deep-seated gravitational slope deformations (DGSDs), landslides, and river rejuvenation in the upper reaches of the Kumano River in the Kii Mountains of Japan, an area of frequent bedrock landslides. River profiles and hillslope landforms were examined, and high-resolution digital elevation models (DEMs) were used to identify DGSDs and landslides. Many of the deep-seated landslides were associated with rainstorms in 1889 and 2011. Landslide volumes were related to landslide areas on the basis of 52 deep-seated landslides that failed during the 2011 rainfall, providing basic data for landscape denudation and sediment yield. River rejuvenation occurred stepwise, incising moderate relief paleosurfaces and forming two series of knickpoints and V-shaped inner gorges that are up to 400-m deep. More than 65% of DGSDs and 75% of the landslides were located in association with the incised inner gorges along the peripheries of the paleosurfaces or were entirely contained within the inner gorges. DGSDs and landslides associated with the incised inner valley slopes tended to be larger than those developed within the paleosurfaces and may be long-term transient hillslope responses to river incision. Hillslope undercutting caused by rejuvenated river incision may play an important role in long-term slope stability and distribution of mass movements, and could serve as an indicator of landslide hazard.     

新构造运动影响下的雅鲁藏布江水系发育和河流地貌特征

雅鲁藏布江(雅江)水系发育和河流地貌演变受新构造运动的强烈影响。通过野外调查,结合SRTM(航天飞机雷达地形测绘使命)数据分析和Google Earth三维地图功能,对雅江河网形态及河流地貌特征进行了分析,并采用EH4电磁成像系统测量了雅江及其支流宽谷河道淤沙深度。研究发现,雅江河网呈现格状水系特点,同时具有枝状河网的拓扑性质,这主要是由于新构造运动的影响,河网发育过程中受到南北向挤压和东西向拉伸所至。青藏高原阶段性不均匀抬升形成了宽窄相间的藕节状河道形态,宽阔河段河道为辫状河型,而窄深河段为深切的V型河谷、单一顺直河型,纵剖面上构成裂点。裂点河段地块相对上升较快,阻滞了水流和泥沙,上游河段大量卵石和泥沙在河谷里淤积深达800多米,形成了平整而宽阔的U型河谷。整个雅江宽谷段泥沙淤积量约0.9万亿m³。     

三峡库区滑坡的时空分布特征与成因探讨

三峡库区地质灾害频繁发生,地质历史上大型滑坡广泛发育。近年库区滑坡灾害有逐年增加趋势。这些滑坡形成的堆积体成因复杂,不能单纯从传统的外动力或内动力作用来解释,给库区灾害的防治工程带来了很大困难。三峡库区大型古滑坡主要沿长江干流和支流的深切河谷两岸分布,与河流发育演化史密切相关。15万年以来,长江三峡地区经历了新构造期以来抬升速率最快的一次构造幕,山原期夷平面上升了100m,河流强烈下切,形成高陡岸坡,卸荷效应显著;同时,该时期三峡地区的气候受到青藏高原环境变化的影响,在间冰期可能存在相似的暖湿古气候环境,降水极为丰富。三峡库区的大型古滑坡在新构造快速抬升时期广泛发育,并且与暖湿多雨期相对应,表明库区滑坡的发育演化是新构造运动和气候变化内外动力耦合作用的结果。     

Geomorphic characteristics of a bedrock river inferred from drainage quantification,longitudinal profile,knickzone identification and concavity analysis: a DEM-based study

An examination of river channels has ability to provide substantial information regarding the geomorphic characteristics, control of lithology, tectonic uplift and geomorphic evolution during the geological past of an area. In this paper, a detailed study of geomorphic and structural investigation has been carried out for Pravara basin, Maharashtra, with the help of 90-m resolution SRTM DEM and geospatial techniques. Drainage network analysis performed in this paper demonstrates the general geomorphic characteristics, while the analysis of longitudinal profile synthesises lithological control over Pravara basin. Pravara is a 6th order drainage basin, encompassing an area of 2637 km². Bifurcation ratio reveals low to moderate structural control. Due to the hard rock lithology, the drainage density and stream frequency are low, and it indicates higher permeability in the sub-surface layers. The shape parameters denote that Pravara is highly elongated and it is easier to control floods in this basin. Relief parameters show very steep slope and higher vulnerability to the slope failure in some areas. Upstream of Pravara river has shown that series of breaks and knickzones indicate active erosion and acute lithological control on the channel. Major breaks are observed only in the main channel whereas in two major tributaries, no such breaks found, instead these tributaries are characterised by several knickzones which indicate regional variation in the lithological physiognomies. Different lithological stages on knickpoint and channel incision substantiate rejuvenation of Pravara river in several phases during geological past. The geospatial methodology carried out in this study can be pragmatic elsewhere around this world to recognise the geomorphic appearances and lithological control of a drainage basin.