青藏高原东部牙着库河流阶地研究

构造运动和气候变化是制约内陆地区河流阶地发育的两个关键因素,而不同地区的河流对它们的响应方式多种多样.研究区海子山位于青藏高原东部的沙鲁里山中段,在第四纪期间经历了大幅度构造抬升及第四纪冰川作用.海子山北缘牙着库河谷保留着6级河流阶地,南缘稻城河谷完好地保留着第四纪冰川作用遗迹.本研究运用电子自旋共振技术对牙着库4级高阶地(第3～第6级)的砾石层及稻城河谷的第四纪冰川沉积物进行了测年,并对这4级阶地的形成过程进行了分析.结果表明,牙着库3～6级阶地基座及相应的砾石层均形成于冰消期,分别与深海氧同位素2、6、12、16阶段晚期相对应.待气候进一步变暖而逐渐进入间冰期,海子山冰川消融殆尽,下伏地壳负荷锐减,构造抬升效应的释放结合冰川均衡抬升使得牙着库河谷梯度增大,而同期的河流沉积物通量较小,结果导致流水切割前期加积的沉积物及其下伏基座形成一级新的河流阶地.牙着库河谷自深海氧同位素16阶段后期以来的平均下切速率为0.43 mm/a左右,小于海子山的平均抬升速率2 mm/a,与"河谷下切速率不大于山地抬升速率"一致.     

长江第一弯河段阶地特征及年代学研究

通过DEM及野外调查,提取和分析长江第一弯河流阶地的空间位置及分布特征,认为在河流弯曲及宽阔河段阶地的保存范围大于其他河段;根据阶地序列年代学研究提出,长江第一弯河段T₁和T₂堆积阶地分别形成于9~12 ka和15~20 ka,这两级最新阶地分别形成于不同的气候背景。T₂开始堆积于末次冰盛期（LGM）,下切于15 ka前后;而T₁堆积于全新世初期的大暖期,下切于9 ka前后。而且,两级阶地均存在向断裂方向的上翘,河谷摆向断裂上升盘的相反一侧;河流下切速率也向着断裂方向增大。因此,河流阶地的形成应该受到构造因素的控制,而气候作用对河流下切有明显的影响。

     

构造运动和气候变化对天山北麓奎屯河阶地发育的影响作用

奎屯河出天山后,强烈下切形成深达300m的河谷,在河谷两侧发育多级河流阶地。在遥感解译和野外测量的基础上,获得了河流阶地平面分布图和阶地位相图。根据奎屯河阶地的平面特征与剖面特征,将河流阶地由新到老分为T1,T2,T3,T4和T5等5组。前人用 10Be测年数据认为T4阶地堆积于深海氧同位素(MIS)第2阶段,奎屯河强烈下切开始于MIS 2后期,形成于距今1.3万年; 本文14C年龄数据说明T2阶地形成于 3100±40kaB.P.,其发育与亚北方期的偏凉气候有关; 根据河流平均下切速率估算T3阶地形成于10.6kaB.P.,其发育可能与新仙女木冷期有关。因此,认为阶地发育明显受控于气候变化。在独山子背斜区,T4阶地相对于T3阶地的抬升量为12m,隆起速率为5mm/a,T3阶地以来的拱曲抬升量为13m,隆起速率为1.2mm/a,反映末次冰期以后,独山子背斜隆起速率早期较大,晚期明显变小。独山子断层将T2阶地垂直错断3.7m,断层垂直活动速率为1.09~1.14mm/a,与同时段背斜隆起的速率相近,说明该时段隆起量主要由独山子断层垂直活动所引起,背斜拱曲变形有限。奎屯河T5阶地的3个小阶地反映独山子背斜向南扩展,造成抬升下切与下降淤积区的界线随时间向南侧迁移。奎屯河西岸T4阶地面上的羽状阶地陡坎反映在T4阶地发育期间,发生5次上游下切与下游堆积区的界线向下游迁移事件,这可能受独山子背斜间歇性隆起的影响,更可能是西南侧托斯台背斜抬升影响的结果。独山子背斜南翼在T3阶地形成以后发生4次曲流向北迁移的事件,在时间上与独山子断层全新世古地震时间相关,说明受独山子背斜隆起中心在奎屯河东岸的影响,奎屯河发生向西转弯,独山子断层多次活动,伴随背斜的隆起,引发河流4次弯曲和曲流向背斜轴部的4次迁移事件。     

活动造山带地区河流阶地与下切速率及其时空分布样式

河流下切带动区域地貌的演化,因此河流下切速率及其时空分布样式是解析构造、地表过程和气候变化之间广泛相互作用的关键切入点之一。根据阶地的保存状况,利用河流阶地的累积下切量和下切时间可以直接测得千年到百万年时间尺度的下切速率。鉴于此河流下切速率是链接不同时间和空间尺度上地貌侵蚀速率的关键所在,并具有较精细的时空分辨率。计算河流下切速率时,累积下切量上限是阶地基座的拔河高度,下界最优选择是低级阶地基座,而累积下切时间的最佳约束是尽量靠近阶地基座的冲洪积物的沉积时间;运用河流下切速率获得岩石抬升速率和区域构造变形量时,通常假定区域地貌处于均衡状态,河流下切速率代表着岩石抬升速率。但是由于气候变化,河流下切过程具有较强的时空不稳定性,导致这些假设经常失效。此外,河流加积和下切的转换与第四纪冰期-间冰期的变化并不一定存在时间上的一一对应关系,这可能是由于河流裂点的溯源迁移以及河流对气候变化的响应方式与强度存在差异。因此,实际工作中需要多方面获得不同时空尺度和分辨率的构造变形、气候变化以及地表过程的基本信息,借助地貌数值模拟程序,定量解析构造、气候和地表过程之间的广泛而复杂的相互作用。

     

临汾盆地末次间冰期以来地貌演化的构造和气候响应

野外调查发现,末次间冰期(MIS₅)以来临汾盆地普遍发育了一级冲湖积台地(T₃)、一级湖蚀台地、两级堆积阶地(T₂、T₁).利用黄土磁化率地层定年法、TL测年法,确定这些台地或阶地的年龄分别为130kaBP、130kaBP~52kaBP、52kaBP和9kaBP.分析构造和气候因素对河湖地貌发育的影响规律,得出T₃台地的形成是130kaBP的区域构造抬升的结果;T₂、T₁阶地的出现是河流响应晚更新世以来气候变化的产物;湖蚀台地的存在反映了汾河下游黄河三门峡河段可能曾因古崩塌滑坡而被堵塞过。      

黄河中游响应气候变化和地表相对抬升发育阶地研究

揭示河流系统响应气候变化和地表抬升的机制是理解流域地貌演化以及水系发育过程的基础,其核心难题是如何充分认识它们在阶地发育中扮演的角色.以往的研究倾向于分开讨论气候变化和地表抬升在河流阶地发育中的作用,认为河流堆积/侧蚀和下切行为分别与冰期和间冰期气候对应,或者将阶地作为地表抬升的直接证据.首先,从上下游河段对比的视角初...     

西藏阿里孔雀河晚更新世以来的阶地发育特征

一直以来,喜马拉雅山河流阶地发育的控制因素广受讨论。本研究选取了喜马拉雅山北坡的孔雀河作为分析对象,通过详细的野外考察和精确定年,探究了气候变化和构造运动对阶地发育的影响。结果表明孔雀河共发育了5级河流阶地,且均为基座阶地。阶地面砾石的¹⁰Be暴露测年揭示了T5~T1阶地分别形成于88.8±5.8 ka、约18.7~16.8 ka、14.5±1.3 ka、11.9±1.2~11.2±1.1 ka和1.9±0.5 ka;对比青藏高原气候变化资料以及恒河、印度河上游阶地研究成果,表明轨道尺度的气候变化或千年尺度的快速气候变化导致河流堆积下切过程快速转换,形成多级河流阶地。在降水较少的冷期,河道水动力条件减弱,河道堆积;在印度季风增强的暖期,侵蚀能力增强,河道快速下切。研究区晚更新世至末次冰盛期（LGM）期间的河流下切过程稳定,下切速率约为0.5 mm/a;LGM以来,孔雀河下切速率加快,约为1.0~1.8 mm/a。

     

末次冰期河流下切行为对气候变化的响应模式

末次冰期是距离人类最近的一次冰期,气候异常寒冷且存在高频高幅波动,河流系统如何响应冰期气候的变化值得关注与研究。基于河流系统对气候变化的敏感响应,传统的经典地貌理论认为河流下切在河流阶地形成过程中起着至关重要的作用,河流的下切行为发生在间冰期或者冰期向间冰期的过渡阶段,堆积行为发生于冰期,然而近年来最新的河流地貌研究成果表明,末次冰期河流下切较为普遍。首先对河流阶地形成的传统模式进行总结分析,认为单纯的构造驱动模式存在不合理性,气候也发挥着重要的调节作用;单一的气候变化无法驱动多级且高差较大阶地的形成,地壳抬升往往是必要因素;气候变化是引发河流堆积-下切行为转换形成河流阶地的关键因素。其次通过前人的研究案例总结出末次冰期河流下切行为响应气候变化的三种模式：(1)气候的高度不稳定性引发大规模的洪水事件驱动河流快速下切;(2)快速隆升区气候高频波动叠加构造抬升驱动河流下切;(3)沿海平原地区海平面大幅度下降驱动河流下切。这三种模式对于理解末次冰期河流系统对短尺度高频气候变化的响应以及对河流阶地成因的判断具有十分重要的指导意义。     

北天山山前安集海河阶地形成的时代及意义

北天山山前几条主要河流普遍发育河谷阶地。安集海河发育６～８级阶地,通过年代测定及区域对比,可得出安集海河阶地形成于中更新世晚期一晚更新世早期（约１２～１４万年左右）。第四纪以来构造活动及气候变化控制着河流下切和侧蚀作用的进行,安集海河阶地的形成和发育明显受第四纪晚期构造活动和气候变化等因素的影响。     

东昆仑山东段北坡河流阶地发育及其与构造隆升的关系

河流系统的发育往往能反映相关地质作用的细节.对东昆仑山东段北坡众多河流阶地及其沉积物的研究表明, 该区在早更新世晚期昆仑-黄河运动之后形成的东西向盆岭相间的地貌特征奠定了早期河流为东西向外流水系的基础; 中更新世晚期以来的又一次强烈构造抬升事件———共和运动, 导致昆仑山北坡各主要河流迅速溯源侵蚀发展, 伴随河流袭夺而形成现今的水系格局; 晚更新世晚期存在一段相对较长的构造稳定期, 河谷普遍发生堆积作用, 形成分布广泛且厚度较大的晚更新世冲积层; 接近全新世以来构造运动频繁而隆升的幅度趋于减弱, 形成了5级河流阶地, 并且阶地的发育类型普遍为以高级阶地(T₅) 为基座的上叠阶地, 河流至今未能切穿晚更新世稳定期形成的厚冲积层.      

Late Quaternary fluvial terraces of the Romagna and Marche Apennines,Italy: Climatic,lithologic, and tectonic controls on terrace genesis in an active orogen

We synthesize a new fluvial terrace chronostratigraphy of the Bidente and Musone Rivers cast within a broader European framework, which forms the basis of a terrace genesis and river incision model for the northern Apennines, Italy. Our model, supported by terrace long profiles, correlation to Po foreland sediments, 15 new radiocarbon dates, and published numeric and relative stratigraphic ages, highlights how drainage basin substrate drives concurrent formation of strath terraces in the Bidente basin and fill terraces in the Musone basin. Quaternary climate change paces the formative geomorphic processes through unsteady discharges of water and sediment. In the weathering-limited setting represented by the Bidente basin, siliciclastic detritus carves broad strath surfaces during glacial climates that are preserved as terraces as the river incises during the transition to an interglacial climate. In contrast, the transport-limited and carbonate detritus dominated Musone basin sees valleys deeply buried by aggradation during glacial climates followed by river incision during the transition to an interglacial climate. Incision of these rivers over the past ～1 million years has been both unsteady and non-uniform. These and all Po-Adriatic draining rivers are proximal to a base level defined by mean sea level and have little room for increasing their longitudinal profile concavities through incision, particularly in their lower reaches despite periodic glacio-eustatic drawdowns. As a result, the observed incision is best explained by rock uplift associated with active local fault or fold growth embedded in the actively thickening and uplifting Apennine foreland.     

基于Sentinel-1时间序列的河冰表面物候提取研究

利用遥感技术识别河冰物候信息,能有效地评估河冰生长趋势,提高冰情信息化管理水平。以黄河内蒙古段为例,基于Sentinel-1时间序列遥感影像,综合曲线斜率法与动态阈值法提取了近5年（2015—2020年）黄河内蒙古段海勃湾库尾、三盛公闸下河段、三湖河口河段、头道拐河段以及万家寨库尾5个子段河冰物候（初冰日、完全冻结日、开始消融日、完全消融日）并分析其变化特征。结果表明：5个子河段初冰日和完全消融日的最优提取阈值分别为0.1、0.2、0.1、0.05以及0.05倍的Logistic曲线上下限差,识别偏差在3日以内;完全冻结日和开始消融日出现在Logistic曲线斜率最大（最小）值处,识别偏差在5日以内;5段近5年初冰日呈偏晚趋势,变化速率分别为1.4 d·a^-1、1.0 d·a^-1、0.8 d·a^-1、0.2 d·a^-1及0.4 d·a^-1;海勃湾库尾和头道拐河段从初冰日至完全冻结日的横向冻结速率正以0.2 d·a^-1和1.4 d·a^-1逐年增加,而巴彦高勒河段和万家寨库尾区以1.4 d·a^-1和1.0 d·a^-1逐年减少,三盛公闸下河段基本保持不变。研究成果可为冰凌洪水预测及河岸堤防修建提供科学依据。     

珠江口小榄镇—万顷沙地区晚更新世以来的海侵层序

依据广东省中山地区3个标准孔岩心材料的AMS(加速器质谱)¹⁴C测年、微体古生物有孔虫、介形类、硅藻分析,海相双壳类、腹足类鉴定,沉积构造、沉积物颜色特征,结合已经报道的万顷沙钻孔研究成果,确定小榄镇—万顷沙地区东西向4个钻孔揭露了珠江河口地区LGM(末次盛冰期)河间地与古河谷区两类古地貌单元。由于处在较闭塞的地理位置,下切河谷从9 ka BP(¹⁴C 日历年龄)开始接受泥质沉积物充填,不同于长江三角洲和中国北方沿海平原古河谷充填的砂质沉积;大约7 cal ka BP 出现最大海侵,导致在古河间地LGM风化层之上发生海侵超覆,随后三角洲开始形成。按照河流层序与海面变化对应关系,没有发现海相微体生物的完整河流旋回应该对应MIS(深海氧同位素阶段)3海侵。基于对埋藏阶地的考虑,以及30年来测年技术对这段地层无法取得突破,认为存在着这样的可能性:即区域自上而下第2厚层富铝质红色风化层属于MIS4低水位域沉积,最底部见少量海相双壳类、腹足类的富有机质河口湾沉积单元可能属于MIS5晚期。     

明月峡背斜南部张关—排花洞岩溶水系统地下水径流模式解析

川东明月峡背斜地下岩溶发育的强烈非均质性造就了独特的地下水径流模式,孕育出区域复杂的岩溶工程水文地质问题,查明明月峡背斜南段地下水径流模式对指导区内隧道工程选址及建设具有重要意义。文章在已有研究基础上,以“张关—排花洞”岩溶水系统为研究区,通过系统厘清区内水文地质条件,深入剖析区内地下水水文地球化学特征及水动力条件,明确区内岩溶含水介质不均一性控制下的地下水小尺度径流规律。结果显示：研究区地下水在平面上表现为形似“扫帚状”的径流模式：在补给、径流区,三叠系下统嘉陵江组一段（T₁j¹）、嘉陵江组三段(T₁j³)地层（强岩溶化）与嘉陵江组二段（T₁j²）、嘉陵江组四段 （T₁j⁴）地层（弱岩溶化）呈间互状分布的特点导致相邻地层之间水力联系较弱,以地层为单位形成多个相对独立的岩溶水子系统;在研究区排泄区,受控于势汇最强的T₁j³内部管道流对其他地层地下水持续的袭夺效应,地下水统一汇聚至排花洞暗河出口向御临河排泄,各岩溶水子系统最终整合为一个岩溶水系统。     

喀斯特峡谷河流下切速率研究——以北盘江尼珠河大峡谷为例

西南喀斯特地区的深切峡谷中普遍缺少阶地和阶地沉积物,导致对其地貌演化过程的认识受到限制。在喀斯特峡谷两侧的洞穴中,有很多受河流作用的影响而保存了河流相沉积,这样的洞穴可以等同于河流阶地。在北盘江上游的尼珠河大峡谷,由河流侧蚀形成的倒钱洞（26°22'52″N,104°40'38″E）堆积了厚层的河流砾石层,本研究对砾石层上覆钙板进行了铀系测年。结果显示：砾石层脱离河流水位的年代为距今89.2 ka,此后河流下切了85 m,下切速率达到0.95 m/ka,该结果是北盘江河流下切速率的首次报道。本研究还认为,受山区峡谷地形的影响,短时性洪水位可以升高数米,并能保留相关沉积。但古洪水位不能等同于河流开始下切的位置,古洪水位的年代也不能算作河流下切的开始时间,应以砾石层的高度和形成年代来计算下切速率更为合理。

     

金沙江石鼓-宜宾河段的贯通与深切地貌过程的研究

近年来,在长江金沙江石鼓-宜宾河段进行了大量的调查研究,发现了云南巧家附近的古河谷;并在金沙江永善-宜宾河段两岸多处发现了"高阶地","高阶地"堆积物的物质成分比较单一,而且互相之间有明显差别。根据各地"高阶地"堆积物的测年资料,推测金沙江云南永善-四川宜宾河段的袭夺贯通,发生在距今103万年左右;禄劝乌东德峡谷-金坪子河段的袭夺贯通是在距今约80万年左右;虎跳峡峡谷的贯通并袭夺古中甸河大约发生在距今98万年前后。金沙江贯通以来强烈深切,平均深切速率为25～30cm/ka,但近十多万年以来平均深切速率达到99～77cm/ka。