情系川西：“长江水学校”四川地震救灾项目综述

一、救灾项目概况 2008年5月12日下午14时28分,在青藏高原东缘的深切割的四川省龙门山高山峡谷区发生Ms8．0级强烈地震（震中位于汶川县映秀镇）。北川-映秀断裂是划分高、低龙门山现代地貌的边界,地形高差极大。在高震级地震导致的强烈地面振动和地表破裂错动的共同作用下,     

祁连山东段庄浪河流域地貌特征及其构造指示意义

晚新生代以来,青藏高原北东向扩展,致使祁连山地区遭受了强烈的构造隆升,造就了祁连山地区复杂的构造格局和急剧变化的构造地貌,其典型水系流域地貌特征揭示了该地区的新构造活动和地貌演化过程。庄浪河流域位于祁连山东段,作为青藏高原北东向扩展的前缘地区,庄浪河流域的地貌参数对构造活动非常敏感,提取庄浪河流域的地貌信息,有助于揭示祁连山东段庄浪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。庄浪河流域内及边缘发育有庄浪河断裂、天祝盆地南缘断裂、疙瘩沟隐伏断裂以及金强河-毛毛山-老虎山断裂。晚新生代以来,这些断裂仍在活动,并且控制着流域内的构造变形、山体隆升和河流水系地貌发育。本研究采用ALOS DEM 12.5 m数据,基于ArcGIS空间分析技术,通过高程条带剖面、河流坡降指标体系（K,SL,SL/K）和Hack剖面、面积-高程积分值（HI）和积分曲线（HC）等方法,对庄浪河流域地貌特征进行了初步分析。结果表明,庄浪河地区地形起伏由北西向南东递减,构造活动存在东西分异的规律;庄浪河流域内部K值、SL、SL/K、HI值西侧高于东侧,Hack剖面西侧相比东侧上凸更明显;H...     

云南白马雪山垭口早更新世泥石流的发育特征及其古气候和构造意义

第四纪泥石流蕴含了关于河流地貌演化、新构造运动和气候变化的丰富信息。对发育于云南省德钦白马里你共卡雪山垭口海拔2700 m,年代为2.48~1.54MaBP的古泥石流堆积物进行了系统研究。研究表明:泥石流堆积体呈扇状分布,其沉积构造有叠瓦构造、砾石支撑-叠置构造和石线构造,以稀性泥石流为主。古泥石流夹含的红色古风化壳由古泥石流堆积物风化形成,属于弱风化的红化土类型,反映了温和较湿的气候特征。主量化学元素和孢粉分析表明,古泥石流形成的早更新世时期金沙江河谷地区气候温和湿润,远比现在气候温暖。青藏高原东南缘白马雪山剥蚀面上发育的巨厚层古泥石流扇形堆积体的发现,表明青藏高原东南缘在早更新世早期已经有稀性泥石流出现,青藏高原快速隆升、夏季风加强和暴雨形式降水出现是该区早更新世泥石流发育的重要动力学因素。依据现代红化土的发育条件,估算自~1.54Ma以来青藏高原东南缘白马雪山一带的地表隆升幅度达1300m。     

涪江上游流域地貌特征及其对断裂活动性的响应

对涪江上游流域地貌特征及其与断裂活动的相关性进行分析,有助于深入理解青藏高原东缘晚新生代以来的地貌演化过程,也可为该区域构造活动和河流发育历史研究提供参考依据。基于经空间叠加处理的海拔高程数据和地势起伏度数据,在涪江上游流域划分出15种地貌形态组合,在此基础上结合区域断裂活动状况,从研究区地貌类型、海拔高程、地势起伏度、干流下切深度、河道水平扭错等方面探讨流域地貌特征对断裂活动性的响应,结果表明:(1)虎牙断裂和龙门山断裂带逆冲活动驱动区域性间隙抬升使中海拔地貌区成为涪江上游流域地貌类型的主体;(2)虎牙断裂逆冲作用导致位于上盘的西侧块体具有更高的隆升幅度和海拔高程,并加剧了外营力侵蚀,形成了相对较高的地势起伏形态;龙门山断裂带三条主干断裂的上盘叠瓦式向上推移,使虎牙断裂东侧区域海拔高程和地势起伏度均自北向南逐级降低;(3)涪江上游流域一系列逆断层的差异活动导致位于断裂上盘区域的河道下切深度、下切速率总体上大于下盘区域。涪江干流对流经区域地表的切割,内、外营力的贡献比值大致为1.95∶1;(4)横跨断裂的涪江河道因断裂平移走滑而沿断裂走向发生同步弯曲,龙门山断裂带的区域性右旋作用使涪江干流及其支流的流向在龙门山地区发生系统性转变。     

白龙江流域河流纵剖面与基岩侵蚀模型特征

构造地形指标的发展对于构造运动的量化研究具有重要意义。白龙江流域位于青藏高原与西秦岭造山带之间的过渡地带,对该流域地貌是否处于构造隆升与河流侵蚀的均衡状态,以及内部构造活动性的差异如何等问题尚缺乏细致研究。基于Arcgis9.3与ASTERGDEM数据,提取了白龙江流域32条支流的纵剖面,拟合其最佳函数形态,并利用基岩侵蚀模型提取了各个支流的标准化陡峭指数、凹曲度及拟合系数值,来揭示白龙江流域河流对构造运动的响应特征。结果表明:白龙江流域河流拟合函数以指数函数为主,河流大多发育处于侵蚀作用强烈阶段;中上游地区标准化河流陡峭指数值较下游地区偏大,凹曲度值和拟合系数中上游较下游值偏小,反映了白龙江流域中上游与下游构造活动强度的差异性;32条支流的凹曲度大部分小于均衡状态经验平均凹曲度值(0.49),表明白龙江流域地貌形态发育大部分还没有达到均衡阶段。     

长江源地区通天河段水系格局演化与构造活动的关系

青海玉树地区长江源区通天河段构造运动活跃,地震频发,如2010年曾发生7.1级地震;该地区分布有黄河、雅砻江、澜沧江等水系上游河网,水系呈直角状、倒勾状分布,是研究水系演化与新构造活动关系的理想区域。通过地形分析、河流水系分析和地貌指数计算,探讨了该地区水系格局演化对走滑断层相关构造活动样式的响应过程。该地区主要发育北西—南东和南西—北东两组流向的水系,其中北西—南东向河谷多为低河流比降、宽阔的不适称谷地,而南西—北东向河谷多为高河流比降、陡峭的峡谷。河流陡峭度指数（k_s）在通天河东南段为高值,在通天河流域西南段多采曲—宁恰曲流域、登艾龙曲流域、叶曲流域、巴塘河流域为低值;河流坡降指数（SL）在流域内整体差异不大,但在水系倒勾状或直角交汇区域的值高;流域高程积分值（HI）在通天河两侧大于0.45,在多采曲—宁恰曲流域、登艾龙曲流域、叶曲流域、巴塘河流域为0.15~0.45。地形、水系和地貌指数的分布特征表明该地区水系可能原为南东流向的平行水系,后期由于走滑断裂剪切作用导致河流改向、袭夺而演化为倒勾状水系。其中当江、立新乡、隆宝镇、上拉秀乡北部等地区断陷形成局部积水中心,而通天河南西—北东向细小支流如宁恰曲等由于断层东北向的逆冲抬升而溯源侵蚀加强,袭夺了原南东流向的河流。     

封面照片说明:岷江上游干旱河谷

岷江上游干旱河谷区位于四川省阿坝藏族羌族自治州东部,大地构造地貌上属青藏高原与四川盆地的过渡地带,为横断山区东北缘。区内的地质构造主要为龙门山断裂带,新构造运动强烈,地震活跃,以高山峡谷地貌为主,岭谷相对高度达1 000～3 000 m。在这种特殊地质地貌以及大气环流的共同作用下,焚风效应     

渭河三阳川盆地最高级阶地的年代厘定及其对河谷发育的指示意义

青藏高原东缘水系的演化历史长期存在着重大争议,鉴于任一水系的形成演化都是通过主要河谷的发育及其不断延展与整合完成的,因此确定河谷发育的起始时代是研究水系演化的关键。本文针对渭河上游三阳川盆地最高级阶地形成时代的研究,发现李家小湾河流阶地砾石层的ESR年代为1.26±0.15 Ma和1.32±0.19 Ma,26Al/10Be埋藏年代为1.45±0.70 Ma和1.04±0.43 Ma,说明该段河谷形成于早更新世晚期。综合青藏高原东缘夷平面、剥蚀面与河流阶地的研究成果,推断该区现代河谷系列主要形成于1.2 Ma以后,河流平均下切速率较高,为0.1~0.32 m/ka,指示了中更新世以来该区快速的地表抬升与河谷发育过程;而其前少数地段的先成河谷下切速率介于0.04~0.29 m/ka之间,说明区域地势总体低平,地表过程以剥蚀夷平为主,即高原东缘的现今水系格局主要是第四纪期间构造和气候共同作用下河流侵蚀的产物。     

库姆塔格沙漠形成演化与区域新构造运动关系研究

库姆塔格沙漠位于塔里木板块东部的阿尔金山北麓地带,受青藏高原新构造运动强烈隆升和贯穿本区的阿尔金断裂系发生左旋走滑变动的影响,构筑了南高北低的地质构造变为盆山格局。通过现今的断裂左旋走滑、多风向吹扬及南侧高山洪水及泥石流侵蚀地形共同作用表现出帚状弧形展布。风沙地貌特征表现为由东北向西南分异明显、沙丘类型复杂、形态独特,主要以羽毛状沙丘、金字塔沙丘著称。     

岷江上游河流阶地对龙门山断裂带逆冲作用的响应

汶川地震导致的岷江阶地面垂直错动量,记录了在地震这一突变性构造活动作用下水系的瞬时变化情况。震后野外实测数据表明,切过北川-映秀断裂的岷江阶地面,因断裂北西盘的逆冲作用产生了2.7 m的累积垂直位错量。若干次历史地震驱动的逆冲作用使切过龙门山主干断裂的岷江阶地面被大尺度垂直错断,根据阶面垂直扭错量和相应测年值计算可知,汶川-茂县断裂、北川-映秀断裂、彭县-灌县断裂晚第四纪以来逆冲速率分别为0.84 mm/a、0.52 mm/a和0.24 mm/a,计算结果表明,龙门山各主干断裂逆冲作用有自北西向南东减弱的趋势。龙门山各主干断裂的差异活动不仅使被断裂切过的岷江阶地面产生不同尺度的垂直变形,而且使汶川-茂县断裂和北川-映秀断裂所夹持的后龙门山地区的抬升速率和抬升幅度,大于北川-映秀断裂和彭县-灌县断裂所夹持的前龙门山地区。     

金沙江奔子栏-达日河段大型泥石流堆积扇的成因机制

金沙江上游奔子栏-达日河段属横断山区的干热河谷地带,河谷沿岸大型古泥石流堆积扇广泛发育,其成因却一直没有得到很好的研究.对该区瓦卡大型古泥石流堆积物进行了沉积结构、粒度、地球化学和孢粉等分析,揭示了泥石流的沉积环境及其形成过程.通过粗颗粒石英的光释光单片再生法(SAR)测年研究,获得金沙江上游奔子栏-达日河段古泥石流大规模暴发的年代为12 600～4 500 a BP.丰富的风化碎屑物源、陡峻的地形及雨季降水集中是该区古泥石流形成的主要原因.全新世早期青藏高原东南缘受西南季风加强的影响,气候趋于暖湿,季节性暴雨增加.金沙江上游干热河谷区大型泥石流堆积扇的发育年代暗示其是全新世早期西南季风加强作用下的地貌响应.从地质灾害防治的角度,由于现代气候因素导致泥石流灾害的频度和规模较小,预防该区地质灾害的重点应是防止人工砍伐树木和不合理的人工切坡导致对地表环境的破坏加剧.     

贵州高原北部河流阶地发育与喀斯特地貌演化

贵州高原北部发育平缓丘丛和深切峰丛2种喀斯特地貌组合,保存于喀斯特山间盆地的河流阶地对区域地貌演化具有指示意义。本文根据阶地发育特征和光释光（OSL）测年,分析阶地形成的时代和动力,结合区域地质背景,探讨构造抬升和河流侵蚀对黔北喀斯特地貌演化的驱动作用。结果显示,绥阳盆地T1阶地时代18.8~8.2 ka,T2时代144.4~104.1 ka;旺草盆地T1年龄为5.5 ka,T2年龄为45.1 ka。绥阳盆地阶地以漫滩相沉积物为主,旺草盆地阶地则多切割了白云岩基岩。分析认为,气候条件影响了阶地的沉积过程,但差异性构造抬升应为区域河流阶地差异发育的主要因素。阶地测年显示,旺草盆地的河流平均下切速率明显高于绥阳盆地,表明芙蓉江流域构造抬升和河流下切强度明显高于洋川河。在差异性构造抬升和河流侵蚀综合作用下,北部大娄山区形成了深切的喀斯特峰丛-峡谷地貌,南部乌江中游流域则发育以平坦盆地和宽缓丘丛为主的地貌组合。     

云南东川地区层状地貌面的成因

在东川地区的山地及小江河谷的两侧山麓上部，分布着不同高度和不同规模的层状地貌面，对其成因仍有不同的认识。分歧主要表现在两个方面：一是高原隆升之前的初始地貌面是否是准平原型夷平面；二是山顶面之下的梯级层状地貌面的成因。本文从以下几个方面对上述问题进行讨论：(1)层状地貌面的地貌特征及其与侵蚀河谷体系的关系；(2)层状地貌面上堆积物的性质；(3)层状地貌面与断裂构造水平展布的关系；(4)相邻层状地貌面的空间过渡关系；(5)区域构造演化背景。作者认为在云贵高原抬升过程中，东川地区以挤压穹起隆升变形为主。不同海拔高度的层状地貌面具有多成因特性。山顶面及局部高原面是高原隆升之前古夷平面的残留。并遭到后期强烈的侵蚀改造。目前，尚缺乏足够证据证明高原隆升之前的古夷平面为准平原型夷平面。小江河谷两侧的梯级层状地貌面是侵蚀或剥蚀面，它们形成于高原隆升及初始地貌面解体之后，其梯级空间分布特征与区域性的阶段隆升有关。     

Changes in the hypsometric curve through mountain building resulting from concurrent tectonics and denudation

The stages of geomorphic development of mountains have sometimes been explained based on Strahler's diagram of hypsometric curves. Although the Japanese mountains are young, they do not follow his diagram. Hypsometric curves, simulated using empirical laws deduced from the Japanese mountains, indicate that mountain building resulting from concurrent tectonics and denudation does not produce convex curves but concave and/or s-shaped curves. The hypsometric curve of a mountain changes from a concave curve to an s-shaped curve in accordance with the increase in mountain altitude. The succession of the hypsometric curve during concurrent tectonics and denudation is the reverse of Strahler's diagram. The hypsometric integral increases with the advance in stage which is evaluated based on the change in mountain altitude. It has a relatively good correlation with the stage. However, the sequence of change in the hypsometric integral is different according to the extent of the terrain examined, whether the terrain is restricted to the interior of a mountain or pertains to the whole mountain, and whether it includes newly emerged land. The stage should be evaluated based on the course of change in the integral characteristics for the extent of the mountain examined.     

黄土高原0.8Ma以来地面抬升的时空特征研究

根据黄土高原地区黄河阶地的形态特征和成因分析,认为其形成主要是地面抬升所致并且在黄河达到均衡状态下形成,可以推断黄土高原的地面抬升。根据对黄土高原地区黄河0.8 Ma阶地的研究并结合相关文献资料,选取兰州段、黑山峡段、晋陕峡谷段和三门峡段作为典型研究区域,得出黄土高原0.8 Ma以来的地面抬升存在显著的时空特征,即空间特征表现为地面抬升量有西大东小的规律,时间特征表现为地面抬升速率有后期加速趋势、特别是晚更新世以来。并认为黄土高原0.8 Ma以来的地面抬升与青藏高原的构造抬升有成因上的联系。     

Estimation of Critical Rainfall for Flood Disasters in the Qinghai-Tibet Plateau

According to the results of The Second Comprehensive Scientific Expedition on the Qinghai-Tibet Plateau, the balance of solid and liquid water on the Qinghai-Tibet Plateau is disturbed, and a large amount of solid water, such as glaciers and perpetual snow, is transformed into liquid water, which aggravates the risk of flood disasters in the Plateau. Based on the historical flood disaster records of the Qinghai-Tibet Plateau, this paper analyzed the temporal and spatial distribution characteristics of the flood disasters in the Plateau, and estimated the critical rainfall for the flood disasters combined with precipitation data from the meteorological stations in each basin of the Qinghai-Tibet Plateau. The results show that most of the flood disaster events in the Plateau are caused by precipitation, and the average annual occurrence of flood disasters is more than 30 cases and their frequency is on the rise. The high frequency areas of flood disasters in the Qinghai-Tibet Plateau are mainly in the Hehuang Valley and the Hengduan Mountains area; the secondary high frequency areas are located in the valley area of South Tibet and the peripheral area of the Hehuang valley. Finally, we found that the highest critical rainfall value of flood disasters in the Qinghai-Tibet Plateau is in the southern area of the plateau, followed by the eastern and southeastern parts of the plateau, and the lowest values are in the central, western and northern parts of the Plateau.     

青藏高原地形起伏度及其地理意义

地形起伏度是区域人居环境适宜性与资源环境承载力的关键评价指标之一。当前有关其最佳评价窗口、及其与海拔—相对高差的相互关系仍缺乏深入研究,进而影响该指标对区域地形起伏的有效表征。客观认识青藏高原地形起伏度有助于促进其国家生态安全屏障建设与区域绿色发展。以先进星载热发射和反射辐射仪全球数字高程模型（ASTER GDEM, 30 m）地形数据（V2）为基础,本文利用均值变点分析法确定了青藏高原地形起伏度评价的最佳分析窗口,基于地形起伏度模型（RDLS）研制了青藏高原首套30 m地形起伏度专题图,据此分析了地形起伏度与海拔、相对高差的相互关系,并界定了地形起伏度对区域地形起伏状况的有效表征。主要结果/结论包括：① 基于GDEM的青藏高原地形起伏度评价最佳窗口为41×41个像元的矩形邻域,对应面积约为1.51 km²,均值变点分析表明区域地形起伏度评价最佳窗口有其唯一性。② 青藏高原地形起伏度均值约为5.06,超3/5区域地形起伏度介于4.5~5.7之间;整体上,青藏高原地形起伏程度由其东北部向西南部、西部递增,仅在柴达木盆地、藏南谷地以及河湟谷地出现低起伏地貌特征。且地表起伏在不同纬度剖面变化较为一致（沿山脉走向）,但不同经度剖面起伏层次错落（横切山脉走向）。③ 相关性分析表明不同地形起伏度分别对应不同平均海拔、不同相对高差的地貌单元。青藏高原地形起伏度经纬向剖面分析表明,该区由东部的低山稳步爬升,山体经历骤然爬升（即地表起伏特征剧烈）后形成以极高山为主的有序错落起伏（喜马拉雅山脉）。     

鄂尔多斯高原周缘黄河阶地的形成与青藏高原隆升

构造运动和和气候变化是河流阶地形成的两个重要因素。学术界对于构造运动与气候变化中哪个因素是河流阶地形成的控制因素尚未形成一致观点。本文选择位于鄂尔多斯高原周缘的河流阶地,综述了前人在兰州段、中卫段和晋陕峡谷段3个河段的黄河阶地上的研究成果,结合2万年以来的古洪水记录与古地震活动等证据,对比了河流阶地形成、气候变化以及青藏高原的幕式隆升的时间。对比结果显示,鄂尔多斯高原周缘多级河流阶地的形成时间与青藏高原阶段性隆升的时间比较一致,而与气候冰期—间冰期变化之间没有明显规律,这一结果支持构造运动是鄂尔多斯高原周缘的河流阶地形成的控制因素。