青藏高原东北缘第三纪构造-气候事件与环境变迁

青藏高原东北缘处于青藏高原与黄土高原的交接部位,为环境变化敏感带。通过系统的沉积环境、构造运动与古气候演化的较高分辨率研究,划分了第三纪以构造－气候作用下的１７个沉积层序和古气候演化的七大阶段,将研究区的地质事件与同期的柴达木盆地干旱植物、珠江口和渤海湾海平面、大西洋海氧同位素演化阶段对比研究表明,区域重大地质事件具有可比性,同时具有很好的第三纪时期全球变化意义。     

青藏高原隆升速率对冻土层形成影响的数值模拟

青藏高原隆升速率是研究者们关注的问题。由于海拔升高引起地表温度降低,形成了现今的青藏高原冻土层。抬升速率不同,冻土层的形成历史和现今状态也会不同,因此,冻土层内可能包含了高原抬升的有关信息。本文用有限元方法计算了同一地点分别用2Ma时间和5Ma时间由1000m抬升到5000m的两种抬升速率下的情景。计算表明快速抬升和慢速抬升形成的冻土层厚度会有一定的差别,慢速抬升时有更长的热传导时间,形成的冻土层略厚,冻土层年龄较老。所以存在通过现今冻土层厚度、温度随深度变化、以及冻土年龄等资料,并在测得冻土准确参数的条件下,有助于估测青藏高原隆升的时间和过程。     

柴达木盆地第四纪环境演变、构造变形与青藏高原隆升的关系

青藏高原北部柴达木盆地发育了巨厚的第四纪河湖相沉积。盆内沉积地层强烈的构造变形以及湖盆环境突变进一步证实了青藏高原经历了多期挤压隆升运动。沉积环境、介形虫和植物孢粉化石及磁性地层研究表明,自距今 2.5Ma以来,青藏高原共经历了距今2.52～2.28Ma,1.94～1.66Ma,1.38～1.1Ma,0.71～0.5Ma和 0.24～0.09Ma 5次强烈的隆升阶段,分别对应于青藏运动B幕和C幕、昆黄运动A幕和B幕以及共和运动。高原内、外 9个盆地的构造—沉积记录对比研究也进一步揭示了青藏高原隆起的整体性和阶段性。     

河流瞬时地貌:特征、过程及其构造-气候相互作用内涵

河流系统在造山带长期演化过程中会趋于均衡状态,在纵剖面形态上表现为光滑的下凹样式。均衡地貌常常由于构造活动、气候变化等条件的改变而被打破,在达到下一个均衡状态之前,会一直处于不均衡的瞬时演化阶段,此时河流系统的地貌特征则称为瞬时地貌。通过河流瞬时地貌研究,可以理解造山带内部河流系统的演化阶段、构造活动以及气候变化的强弱、幅度等信息。本文在简要概述河流瞬时地貌概念的基础上,引出瞬时地貌在河流纵剖面的典型标志,即河流裂点;进而详细介绍河流裂点的形成过程及其机制;以河流纵剖面分析为基础,提出了河流裂点识别和提取方法;再以北美内华达山系,南美安第斯山脉以及青藏高原东南缘、东北缘等地区为例,总结了瞬时地貌研究中河流纵剖面分析的主要手段,并探讨了上述研究所揭示出的构造-气候相互作用内涵及其意义。

     

青藏高原古近纪-新近纪隆升与沉积盆地分布耦合

根据在高原及邻区近7年完成的1∶250000地质填图资料, 划分出青藏高原及邻区古近系-新近系残留盆地共92个.沉积范围大且序列完整的盆地分布在高原周缘和腹地.在高原的南、北和东缘, 沿区域性大断裂带分布许多走滑拉分盆地.古新世—始新世海相地层仅分布在藏南和新疆叶城地区.藏南半深海-深海沉积沿江孜-萨嘎-郭雅拉-桑麦一线分布, 其海水东浅西深, 西部为活动型, 反映新特提斯洋闭合的时间从东向西变新, 地壳抬升首先开始于东侧.晚白垩世隆起区主要分布在研究区东北部, 高原总体地貌格局为东北高, 西南低.古新世—始新世出现了腾冲-班戈、库牙克-格尔木新的隆起带, 西昆仑隆起带向东拓展, 祁连隆起带加宽, 松潘-甘孜隆起区范围向东有所萎缩.渐新世期间, 冈底斯和喜马拉雅带掘起, 昆仑-阿尔金-祁连的进一步隆起, 造成了整个高原的周缘为山系、而腹地为盆的宏观地貌格局.中-上新世期间, 冈底斯和喜马拉雅带、喀喇昆仑-西昆仑地区进一步较大幅度隆起;高原从渐新世及其以前的东高西低格局, 经历了中新世—上新世全区的不均衡隆升和拗陷, 最终在上新世末铸就了西高东低的地貌格局, 青藏做为一个统一的高原发生了重大的地貌反转事件.青藏高原新生代的隆升过程以多阶段、不均匀、非等速为特征, 具有强烈的时空差异性.      

昆仑山东段的构造隆升-水系响应与环境变化

昆仑山东段构造隆升和水系响应过程可分为３个阶段：第一阶段（３．０－１．６Ｍａ）高原早期隆升,昆仑山和祁连山尚未凸现,区内湖泊发育,水系为分散的短小河流,第二阶段（１．６－０．１５Ｍａ）随着青藏高原东北缘的强烈隆升,昆仑山和祁连山凸起,区内湖泊消失或萎缩,大规模的河流相继出现,古黄河形成,上游位于现在的湟水河一带,第三阶段（０．１５－０Ｍａ）,区内又一次强烈的构造隆起,水系特征发生了重大调整,现代水     

青藏高原东缘龙门山构造带晚第四纪构造隆升作用的河流地貌响应

基于ASTER GDEM数据,提取了青藏高原东缘龙门山地区12条基岩河道纵剖面,通过河流纵剖面形态的数学函数拟合、坡度-面积双对数函数关系以及基岩水力侵蚀模型的分析,探讨了龙门山北、中、南段不同河流水系地貌对其晚第四纪构造隆升运动的响应过程。研究表明：1）龙门山地区的河流纵剖面拟合形态中段多为对数型、指数型,南段多为指数型、直线型,北段均为对数型,表明了龙门山中段和南段的河流受构造运动的控制作用强烈,隆升较快,而北段隆升相对较慢。2）河流水力侵蚀模型中段多呈直线型和上凸型,南段均为上凸型,北段则呈直线型,表明了龙门山地区的河流水系地貌具有由SW向NE逐渐从前均衡状态向均衡状态转换的特征,指示了其构造隆升速率也由SW向NE逐渐递减。3）河流地貌的参数值表明了龙门山北段的河流地貌处于均衡状态,而龙门山中、南段的河流地貌则受构造隆升运动的影响较强;反映了青藏高原东缘向东扩展的时空格局。

     

中国东西部地貌边界带晚新生代构造变形历史与青藏高原东缘隆升过程初步研究

中国东西部地貌边界带横跨青藏高原东部与扬子地块,成为我国大陆Ⅰ级构造地貌陡变带和地球物理变异带。根据地表构造形迹的组合特征,地貌边界带由3个主要形变系统组成,从北到南它们是:东昆仑—岷山左旋走滑-冲断系统、龙门山—龙泉山冲断-推覆系统、鲜水河—安宁河左旋走滑-冲断系统等。在综合分析各构造系统的组成、变形特征、变形年代学和演化过程等基础上,提出了青藏东缘晚新生代阶段性构造演化模式。指出,晚中新世至早上新世时期,强烈的走滑-冲断变形主要发生在地貌边界带中南段,导致鲜水河—安宁河走滑-冲断系统和龙门山—龙泉山冲断-推覆系统的形成和发展,而东昆仑—秦岭断裂系则以走滑伸展变形为主,沿西秦岭构造带发育走滑拉分盆地和幔源火山喷发活动。晚上新世—早更新世时期,构造运动性质发生了南北反转,强烈的走滑挤压活动主要集中在北段东昆仑—岷山走滑-冲断系统,岷山隆起带在此时期强烈活动而快速崛起;青藏高原东南缘鲜水河—安宁河走滑断裂系统则以走滑伸展变形为主,在深切河谷中发育了昔格达河湖相沉积。中更新世以来,构造形变系统以挤压剪切为主,兼具正向倾滑活动,局部发生断陷作用。基于攀西地区深切河谷的构造地貌分析,提出了青藏东南缘晚新生代4-阶段隆升模式。     

青藏高原东北缘共和-茶卡盆地晚新生代构造变形与地貌演化

青藏高原东北缘作为现今高原向北东方向最新扩展生长的前缘部分,包括了南部高海拔、低起伏的东昆仑高原以及北部盆山相间的祁连山高原及其邻近地区。有关该区晚新生代构造变形及地貌演化研究,有助于揭示青藏高原生长过程的动力学机制。文章选择青藏高原东北缘共和羊曲、茶卡大水桥等新近纪沉积剖面,通过总结磁性地层学、沉积学资料,综合厘定了共和-茶卡盆地及邻区约20 Ma以来的盆地消亡及地貌演化过程;在现有盆地沉积、构造热年代学以及夷平面变形等研究结果基础上,获得青海南山和共和南山及其前陆的构造缩短量分别为0.8~2.2 km和5.1~6.9 km;并以约6~10 Ma和约7~10 Ma的生成地层记录的变形时间为约束,得到晚中新世以来的缩短速率分为0.1~0.2 mm/a和0.8~1.0 mm/a,这与断裂陡坎揭示的断裂逆冲速率及现今GPS观测相符合,表明10 Ma以来构造变形速率的相对稳定性和连续性;共和-茶卡盆地及祁连山南缘广泛发育低起伏地貌面,后期被不断抬升至现今高度塑造高原地貌形态。上述认识为理解晚新生代以来青藏高原东北缘的形成过程提供了基础资料。

     

青藏高原东缘深切河谷区古滑坡:判识、特征、时代与演化

青藏高原东缘是全球古滑坡最发育的地区之一。基于大量地面调查、遥感解译和年龄测试资料,总结了青藏高原东缘深切河谷区古滑坡的判识方法、主要发育特征、形成时代和分布规律。结果表明,古滑坡具有规模巨大、高位起动、物质组成和结构复杂等特征,其空间分布与地形地貌、岩性组合和活动构造等因素关系密切。古滑坡在区域上受气候变化影响较明显,一般形成于河流强烈下切阶段,与河流阶地具有较好的对应关系,多数已发现的古滑坡与T₂阶地时代相当,时间跨度为40~10 ka,集中分布于30~20 ka。构造活动和地震造成古滑坡在不同区段的分布具有差异性,一般在活动断裂带附近密集发育,现今发现的古滑坡多为这种成因。这些认识对于科学认知古滑坡的形成演化过程和未来巨灾风险预测具有重要的指导作用。     

青藏高原新生代隆升研究现状

新生代青藏高原的隆升过程倍受世界关注。国内外学者从不同角度围绕青藏高原成为统一整体(印度-欧亚碰撞)的时限、隆升阶段性和空间差异性、青藏高原作为高海拔高原形成的时间、青藏高原隆升的动力机制等重大事件进行了深入的研究。对印度板块-欧亚板块的碰撞时间存在70Ma、65Ma、55Ma、50Ma、45Ma和40～34Ma等多种观点。印度板块与欧亚板块碰撞不是在某个时间点完成的,其碰撞持续时间约10～15Ma。碰撞方式存在由西向东迁移、由东向西迁移等多种观点。青藏高原的隆升过程具有强烈的时空差异性。青藏高原新生代隆升阶段存在多种划分方案,流行的有3阶段、4阶段和5阶段强隆升过程。青藏高原作为高海拔高原形成的时间可归纳为约3.6Ma以来、13～8Ma、26～20Ma、40～35Ma和55～45Ma 5类观点。青藏高原的形成机制模型存在较大分歧,流行的模式可分为碰撞、俯冲、挤出和拆沉-板片断离4类。青藏高原多阶段隆升及构造-岩浆演化造就了高原复杂多样的大陆成矿作用。高原隆升与环境和气候演变具耦合关系。     

青藏高原隆升气候效应的数值模拟研究进展概述

青藏高原隆升作为新生代的重大地质事件对亚洲乃至全球气候环境变化产生了深远的影响,因而高原隆升的气候环境效应一直是备受关注的重要科学问题。在过去近半个世纪中,国内外学者利用气候数值模式开展了大量高原地形气候效应的数值模拟研究,这些研究结果极大地提升了对地形抬升影响气候的物理机制以及高原隆升对古气候演化驱动作用的认识。本文简要回顾了过去有关青藏高原隆升气候效应数值模拟研究的进展,并按照高原隆升模拟研究发展的3个阶段总结了目前取得的主要研究成果。从数值模拟结果看,新生代以来青藏高原在隆升、生长和北移过程中其动力和热力作用对东亚季风的形成、南亚季风的演化、内陆干旱化的发展以及亚洲季风-干旱环境格局的变迁都具有深远的影响。青藏高原及其周边不同区域地形隆升的气候效应不同,青藏高原隆升的气候效应与大陆漂移背景下海陆分布和古地理格局的变化密切相关。南亚热带季风的建立是由大陆漂移的位置和热带辐合带季节性移动共同决定的,而东亚季风的建立则主要取决于青藏高原的隆升和北移。亚洲副热带干旱区的存在取决于大陆的位置和行星尺度副热带高压的控制,而亚洲内陆中纬度干旱区的形成则是青藏高原隆升的结果。本文最后简要梳理了高原隆升气候效应数值模拟研究目前存在的问题和未来可能的改进。     

青藏高原高寒草甸土壤水分运移机制

查明青藏高原高寒草甸区土壤水分运移机制,对正确理解土壤水分迁移过程、提高高寒草甸重建效率具有重要指导意义。通过开展土壤剖面负压、地温观测等原位试验,结合气象资料,对土壤剖面地温、含水率及总水头特征进行分析。结果表明,土壤的冻结期起始于10月,解冻期起始于4月;地温最高值出现在植物生长旺盛期8月,最低值出现在1月;1～3月土壤水分呈固态,6～10月土壤水分呈液态,处于稳定变化阶段,4～5月、11～12月土壤水分呈固液转化态,含水率变化幅度较大,处于过渡阶段。随着气温升高及降水量增加,6～8月水热同季有利于高寒草甸生长,属于高寒草甸主要生长阶段;春季土层由表及深土壤解冻,冻土层滞水性能保障了返青期春旱牧草生长的水分需求;深秋季节的由表及深的土壤冻结,深层土壤水分随水汽发生的表聚作用保障了牧草生长的水分需求,也是高原生态系统能够维持稳定的原因之一。     

青藏高原循化、临夏和贵德盆地新近纪沉积充填 速率演化及其对构造隆升的响应

通过对青藏高原东北部循化盆地、临夏盆地和贵德盆地沉积相和沉积充填速率演化的对比分析,提出研究区新生代4个构造隆升阶段。①渐新世晚期—中新世早期(25～20Ma),3个盆地沉积相和沉积速率的变化表明青藏高原新生代向北东的增生作用在渐新世已抵达西秦岭北缘地区,同时,22Ma拉脊山强烈隆升,区域上整体地势差异不显著。②中新世中期(17～13Ma),随着高原东北缘盆山耦合的相互作用,湖盆进一步扩张,14Ma左右积石山的隆起及西秦岭、拉脊山的持续隆升,使得研究区转变为盆地周缘型。③中新世晚期(11～6Ma),8Ma左右沉积相的转变、沉积速率的增大及不整合面的存在,都说明高原在该段时间内存在强烈的构造隆升活动,裂变径迹热年代学证据反映的构造隆升与沉积响应也是一致的。④上新世(5Ma以来),沉积速率继续增大,区域上地势差异增强,湖盆逐步萎缩消亡。     

青藏高原东缘理塘乱石包高速远程滑坡发育特征与形成机理

青藏高原复杂的地质构造背景,导致该区地震频发,加之该区异常的气候变化,大型乃至巨型地质灾害发育多,危害大。在遥感解译、野外地质调查、物探、槽探和地质测年资料分析的基础上,论述了乱石包滑坡的发育特征,并对其形成机理进行分析探讨。认为乱石包高速远程滑坡具有如下特征:1乱石包滑坡的滑动方向垂直于理塘-德巫断裂的北西段,乱石包滑坡顶部接近于现代雪线;2乱石包滑坡最大滑行距离达3.83km,滑坡后壁与前缘堆积区的高差约820m,滑体方量0.64×108~0.94×108m3,平均滑动速度约53.25m/s;3测年资料表明,乱石包滑坡形成1980±30a BP左右;4组成滑坡体的岩性主要为花岗岩,在长期构造活动和冷冻风化作用下,节理裂隙发育,呈碎裂岩体。分析表明,乱石包滑坡受断裂构造、地形地貌和古气候变化影响较大,形成机理复杂:1理塘-德巫断裂全新世以来活动强烈,具有强震地质背景,由该断裂活动形成的强震可能是乱石包滑坡形成的主要因素之一,在地震作用下,坡顶部地震波放大,垂直加速度大于水平加速度,岩体发生震胀和抛掷,从而形成高速远程滑动;2距今1800~2000a BP左右时,青藏高原地区的温度变化较大,该时期发生的大规模冰川活动可能是乱石包滑坡发生的主要因素之一;3地震、气候变化的组合也是引起乱石包滑坡发生的成因之一,并形成一个完整的地质灾害链:地震→雪崩→岩崩→高速碎屑流。     

人类活动对青藏高原冻土环境的影响

采用物探技术、植物样方调查对青藏公路沿线工程活动对冻土环境因素之间的影响进行了分析研究, 结果表明: 由于工程活动对原冻土区地貌、植被及表土层结构等的干扰破坏, 致使工程区及其影响区冻土上限下降速度加快, 同时得出了冻结层上水埋深(1～3 m)与冻土层厚度变化的关系以及冻结层上水水位随冻土上限下降而变化的规律. 指出工程活动对植被的影响不仅与工程本身有关, 也与工程区冻土厚度、地下水、土壤等因素有密切关系.     

青藏高原东北缘西宁黄土物源研究

碎屑锆石U-Pb年代学被认为是研究沉积物物源的有效手段。然而,应用碎屑锆石U-Pb年代学对中国黄土高原进行物源研究时却获得了非常复杂的物源信息。西宁黄土沉积于青藏高原东北缘地区,对其开展碎屑锆石U-Pb年代学研究不仅可以获得其物源信息,同时可以为探讨青藏高原北缘碎屑物质对黄土高原的贡献提供重要依据。碎屑锆石形貌学研究结果表明其可能经历了强烈的物理风化以及多次再循环,同时也可能暗示了物源的高度复杂性。来自不同沉积层位的碎屑锆石U-Pb年龄结果表明,西宁黄土碎屑物质的最终来源可能是青藏高原北缘和中亚造山带,且物源区自约1.3 Ma以来可能没有显著变化,但是两者对西宁黄土的相对贡献可能在不同的时期具有微弱的差异。西宁黄土与中国黄土高原中、西部典型剖面的碎屑锆石年龄分布具有高度相似性,暗示了两者的物源区可能很大程度上具有一致性,但具少量差异。     

青藏高原东北部隆升：来自宁夏同心小洪沟剖面的证据

青藏高原边界地区的研究,尤其是砾石研究,对探讨青藏高原的隆升过程及隆升机制具有重要意义。本文选取青藏高原东北部香山山前小洪沟剖面,对出露的新生界各层位的砾石进行统计。统计结果显示,该剖面寺口子组上段、红柳沟组下段、红柳沟组上段、第四系以及现今河床出露的砾石成分主要为砂岩和石英砂岩,这与香山地区岩性相符合;砾石主要呈次圆状和次棱角状;长短轴比主要为1至2之间,为近圆状;砾石主要集中在中砾和小砾类别;分选好至中等好。砾石粒径分布显示出向细粒成分偏的特征,主要呈尖峰正态分布。这些特征表明各层位砾石相似的搬运过程,为中距离山前河流冲积砾石。沉积分析表明该砾石与气候振荡无必然联系,为构造隆升的产物。砾石沉积年龄由邻区磁性地层定年结果来限定。砾石特征结合邻区沉积分析表明香山地区在寺口子组沉积时（始新世）沉积之前已具有相当大的高程;至清水营组沉积时（渐新世）,该山体被剥蚀剥蚀夷平;到红柳沟组沉积时（中新世早、中期）,香山经历了再次的隆升;至干河沟组沉积时（中新世晚期到上新世）,构造趋于稳定;到更新世时,再次出现隆升事件。始新世香山山体可能与晚白垩世至新生代早期的构造事件有关,中新世的隆升时间可以作为印－藏碰撞效应到达香山地区的时限,显示青藏高原东北边界新生代的变形隆升时间较前人研究结果早,且存在多期隆升。     

青藏高原东北缘现今构造变动与地震活动特征

笔者利用青藏高原东北缘20世纪70年代以来的精密水准网和跨断层流动形变网监测资料和近10a来高精度GPS观测结果,结合地质构造和地震活动,研究和探讨了该区现今构造变动和强震活动的一些特征和初步机理。结果表明：①研究区现今构造变动具有空间分布的不均一性和随时间演化的非平稳性,其总体趋势呈现为新构造时期以来的继承性;②构造变动过程中的快速隆升异常区和与之相伴生的高梯度变形带、以及显著地断层活动异常,是较强地震孕育的标志,地震往往发生在具有较高应变积累的区域附近;③印度板块对青藏高原的强烈挤压是该区构造变动与地震活动的主动力环境;构造变动和地震与块体活动及区域构造应力场变化密切相关。