青藏高原东北缘晚更新世以来环境变化研究进展

青藏高原东北缘作为响应东亚季风边缘区环境变化的理想场所,其丰富的沉积记录可反映详细的环境变化过程.重点对近30年来青藏高原东北缘沉积与环境演化研究中的年代学、环境代用指标、环境演化过程及区域一致性等方面的主要研究进展进行总结.青藏高原东北缘环境研究中粒度、磁化率、碳酸盐含量和以总有机碳、常微量元素为主的地球化学指标是最常用的研究手段;综合区域晚更新世以来沉积环境研究结果,将高原东北缘环境演化过程分成5个阶段,即在东亚季风和西风环流的共同影响下经历了温暖湿润—寒冷干燥—温暖偏湿—偏冷干燥转温凉偏湿—相对温湿转相对冷干的发展阶段;而青藏高原东北缘气候记录与亚洲区域及全球记录对比结果显示具有区域性,其主要因素可能是北半球太阳辐射变化的驱动所导致的高纬度温度和冰量变化以及北大西洋温盐环流的影响;青藏高原东北缘晚更新世可能存在两期大范围的高湖面,分别在MIS 3和MIS 5阶段,其时间的差异显示从高原内部向东北方向高湖面出现的时间逐渐变年轻,可能反映了高原东北缘构造与环境变化的响应.综合认为,未来青藏高原东北缘环境研究重点可从高分辨率沉积序列的建立、高湖面时间的确立以及更精确的环境代用指标应用等方面进一步深入研究,以期获得更高分辨的环境变化信息.     

青藏高原东北缘海原-六盘山断裂带现今地壳应力环境的数值分析

海原-六盘山断裂是青藏高原东北缘的大型边界断裂带,是中国大陆典型的地震危险区。地壳构造加载特征的定量研究有助于分析区域孕震环境,参考青藏高原东北缘GPS形变和岩石圈精细结构等资料,本文建立海原-六盘山断裂带周缘的三维岩石圈分层模型,分析现今构造加载作用下区域地壳形变和应力演化特征。数值计算结果显示:青藏高原东北缘现今处于以北东-南西向的水平挤压为主导和北西-南东向的水平引张的变形特征。青藏高原东北缘中-下地壳流变性质影响上覆脆性地壳应力环境,中地壳较低粘滞系数对应的模型地壳应力计算值与研究区实际地壳应力场相近。海原断裂中-西段构造加载作用显著,具有相对较高的库仑应力积累和最大剪应力分布;而六盘山断裂周缘地壳应力和最大剪应力小于海原断裂带。构造应力积累的空间分布差异说明六盘山断裂具有较弱的构造孕震环境,而研究区走滑型断裂的孕震加载作用显著。尽管六盘山处于较低的应力状态,但仍不能轻易忽视其长期存在的强震空区所暗示的发震潜力。     

青藏高原东北缘康拉德界面存在的地震学证据及构造意义初探

康拉德界面既是上地壳和下地壳的分界面,也是地壳内部花岗岩与玄武岩的分界面,其对于研究地壳稳定性、区域地质构造活动和地块演化历史等具有重要的指示意义.位于青藏高原东北缘的甘东南地区是多个地块的交汇区域,发育了多个断层和多次历史大地震.根据早期的研究结果,在构造活动比较强烈的大陆地壳内康拉德界面有可能是缺失的,但在该区域近震波形资料中清楚地记录到了振幅要比直达波大2~3倍的来自康拉德界面的震相.通过波形模拟和走时拟合,对这些震相进行了进一步核实.该结果提供了青藏高原东北缘存在康拉德界面的直接地震学证据.本文研究结果表明在构造活动活跃区域也可能存在康拉德界面,同时该结果对于该区域震相的准确识别、地震三要素的准确计算等也具有重要的参考价值.     

青藏高原东北缘宽频带地震台阵远震记录波形及背景噪声分析

本文利用远震极性分析和概率密度函数统计法对国家深部探测专项Sino Probe"青藏高原东北缘宽频带地震台阵"40个台站的远震记录波形和背景噪声进行了评估和影响因素分析。结果表明:(1)该台阵对远震有较好的记录和识别能力,且单台定位结果较好;(2)被检测台站背景噪声达到或接近同类地区固定台站的噪声水平标准,观测数据品质较高;(3)根据实际观测资料计算的各台站概率密度函数PDF分析结果建议,在青藏高原东北缘黄土层较厚地区开展宽频带流动观测,应首选基岩台基以保证三分量观测效果,在不得已选择非基岩台基情况下,应深埋地震计以达到最大程度降噪。     

青藏高原东北缘岩石圈缩短变形——深地震反射剖面再处理提供的证据

青藏高原是由印度板块和亚洲板块于50～60 Ma碰撞而形成的全球最高最大的高原,已成为多数国内外学者的共识.然而,关于它的岩石圈变形机制却是长期争论的问题.深地震反射剖面是精细揭示岩石圈结构、分辨变形样式的有效技术.重新处理的松潘地块一西秦岭造山带深地震反射剖面揭示出岩石圈变形的细节,以地壳上部的双重逆冲构造、地壳中部...     

汶川5．12地震引起的库仑应力变化及其对周边地震活动的影响

汶川"5.12"8.0级特大地震,造成重大人员伤亡和财产损失。地震对周围地区断层活动性的影响和余震发展方向是人们关心的一个问题。根据汶川地震同震静态位移我们计算了周围地区一些断层的库仑应力变化,并据此评价了震后周围地区断层和地震的活动性。计算结果表明,龙门山断裂带东北段,包括北川、青川、宁强等地,为库仑应力增强区,有利于地震的发生。较大的余震分布与库仑应力增强区有较好的对应关系。鲜水河断裂带主要为库仑应力下降区,只有一小段为增高区,鲜水河断裂带总体上不利于地震活动。成都地区的西北部库仑应力增强,东南部应力下降。库仑应力变化的研究对大震后地震趋势的分析有重要意义。     

日本MW 9.0级地震对中国华北东北大陆主要活动断裂带的影响及地震危险性初步探讨

根据美国地质调查局USGS发布的有限断层模型,利用线弹性有限元数值模拟方法,反演了2011年3月11日日本MW 9.0级地震在中国华北东北大陆近地表产生的同震水平位移场及同震应力场;在此基础上,计算了日本大地震引起我国华北东北大陆内主要活动构造带的静态库仑破裂应力变化,进而探讨其对华北东北地区地震活动的触发效应。结果表明：(1)日本大地震在华北产生向东的水平位移,由东往西逐渐减小,最大水平位移分布在山东半岛及江苏北部等地,约12 mm;在东北产生SESEE向的水平位移,最大水平位移分布在吉林东北部,约为30 mm;模拟水平位移与GPS观测结果基本相符。(2)日本大地震在我国华北东北大陆近地表产生的同震应力变化主要是水平的,铅直方向应力变化量为0～0.085 kPa,近似为0。两个同震水平主应力中,同震最大水平主应力既有压应力也有张应力,量值为0～0.75 kPa,从东北到华北,其方向逐渐由NE→NNE→近SN转为NNW向;同震最小水平主应力为张应力,量值为0～3.20 kPa,从东北到华北,其方向逐渐从NW→NWW→近EW转为NEE向;总体上,此次日本地震的同震应力效应虽会对华北东北大陆现今构造应力场产生一定的影响,但影响程度很弱,并不会改变区域现代构造应力场分布格局。(3)华北东北大陆内主要活动构造带上的库仑破裂应力变化大部分为正值,但其值均不超过1 kPa;其中,郯庐断裂带中、东北段和密山-敦化断裂带中、东北段库仑破裂应力增加值最大,约为0.5～0.8 kPa;日本大地震对中国华北东北地区地震活动起加速触发作用,但程度有限,即便如此,继续并深入研究其引起中国华北东北大陆主要活动构造带库仑破裂应力变化及地震活动危险性分析,对区域防震减灾工作仍有重要的意义。     

青藏高原东北缘黄土的地球化学特征及其对物源和风化强度的指示意义

位于青藏高原东北缘的陇西黄土高原地处我国东亚季风、西南季风、西风环流及高原季风等多个大气环流的交汇部位,同时处在沙漠-黄土的边界带上,环境对气候变化的反应非常敏感。广泛分布于该区的风尘堆积是研究我国干旱、半干旱区古气候演化及高原隆升环境效应的理想材料。本文对陇西黄土高原的甘肃会宁黄土进行常、微量元素测试分析,并与陇东黄土高原黄土的地球化学特征进行了对比。结果表明,陇西和陇东黄土的地球化学组成相似,与上部陆壳（UCC）平均化学成分也基本一致,说明两者都是复杂的源岩风化物质经过高度混合堆积而成。陇西与陇东黄土的地球化特征在总体一致的基础上也存在着明显不同,反映了两者沉积后化学风化和物源的差异。与陇东黄土相比,陇西黄土具有较高的CaO、MgO、Na₂O和较低的Fe₂O₃含量,说明陇西黄土的化学风化强度相对较低;CIA值也显示,陇西黄土处于初等化学风化阶段,而陇东黄土则处于中等化学风化阶段;在化学性质相对稳定的元素中,陇西黄土与陇东黄土相比具有较高的SiO₂/Al₂O₃、SiO₂/TiO₂、TiO₂/Al₂O₃、U/Pb、Zr、Hf值和较低的Ta、Y、Rb/Sr、Ba/Sr、Ce/Yb、Eu/Yb、LREE/HREE值,反映了两者物源上的差异。受特殊地理位置的影响,我国北方戈壁荒漠、青藏高原的冰川及冰缘沉积以及邻近的第四纪松散沉积物都有可能成为陇西黄土的潜在物源。进一步研究显示,会宁黄土的地球化学特征在大约300ka B.P.前后发生了明显变化,结合以前磁组构、石英颗粒表面形态的分析结果,进一步证明青藏高原东北缘的风尘物源在该时期可能发生过比较大的变化,300ka B.P.以后高原的冰川及冰缘沉积对该区风尘物源的贡献明显增加,而青藏高原在此时期的快速隆升导致的高原季风加强可能是形成风尘物源变化的主要原因。

     

基于DEM地形特征因子的青藏高原东北缘宁南弧形断裂带活动性分析

宁南弧形构造带作为青藏高原东北缘的活动构造带之一,区域上处于鄂尔多斯地块、阿拉善地块与青藏高原3个构造单元的汇聚区域。新生代以来作为青藏高原北东向扩展增生的前缘部分,经历了多期强烈构造变形,塑造了现今向北东突出的4条弧形断裂带,即海原断裂带、香山-天景山断裂带、烟筒山断裂带与罗山-牛首山断裂带。基于SRTM-DEM（90m）数据的地貌信息分析,定量化地提取宁南盆地4条弧形断裂带相关的42个汇水盆地的地形特征因子,包括面积-高程积分（HI）、盆地形状指数（Bs）,以及3个次级流域盆地的不对称度（AF）和断裂带控制山前的曲折度（Smf）。综合分析表明,这4条断裂带控制汇水盆地的面积高程积分HI平均值分别为0.42、0.39、0.34和0.25;盆地形状指数Bs值分别为2.45、2.29、1.82和1.62;4条断裂带控制山体的山前曲折度Smf平均值分别为1.74、2.15、3.72和2.08。4条弧形断裂带的活动性强弱依次为海原断裂带、香山-天景山断裂带、烟筒山断裂带和罗山-牛首山断裂带,也证实弧形断裂带活动的动力来源于青藏高原北东向构造挤压作用。

     

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。     

9.4 ka以来青藏高原东北部风成沉积物色度参数变化特征及其环境演变

以青藏高原东北部泽库剖面(ZK)风成沉积物为研究对象,利用CM-5分光测色计测定了169个样品的色度参数红度(a^*)、黄度(b^*)、亮度(L^*)并计算饱和度(C^*)和色调角(h^*),在分析风成沉积物各色度参数变化特征的基础上,辅以磁化率、粒度敏感指数(SC/D)、SiO₂及Fe₂O₃含量等指标对青藏高原东北部9.4 ka以来的环境演变进行探讨。研究结果表明:(1)色度参数a^*、L^*自剖面底部向上呈先增大后减小的变化特征,h^*则自下而上先减小后增大。(2)色度参数可作为青藏高原东北部重建古气候的有效代用指标,a^*和L^*高值指示温湿环境,h^*高值指示冷干环境;各色度参数指示环境的敏感性有差异,但均对气候突变反应较为灵敏,可用于判断气候突变的典型冷暖事件。(3)9.4 ka以来青藏高原东北部的环境整体呈现为由温湿向冷干发展的态势,可分为两大阶段。9 480~4 290 a BP的温湿期,气候整体呈现向温湿方向发展的趋势,表现为较温湿→温湿→较温湿的波动;4 290 a BP至今的冷干期,气候整体不断向冷干方向发展,表现为温干→温润→凉润→冷干的变化。     

Typical Geochemical Elements in Loess Deposit in the Northeastern Tibetan Plateau and Its Paleoclimatic Implication

Widespread and thick loess deposit in the northeastern Tibetan Plateau records paleoclimatic changes over the Quaternary period. In this study, we investigate a loess section located in a high terrace of the Huangshui River in the Xining Basin, and collect samples at 20-cm intervals by digging a well of 16-m depth （including paleosol S1 and SO and several loess interlayers over the last glacial-interglacial cycle and the Holocene）. Concentration of some active elements （Sr and Ca） and inert elements （Rb, Zr, Ti） in these loess samples are measured. The results show that ratios of those elements （oxide）, such as Rb/Sr, Ti/Sr, and Zr/CaO ratios, would indicate sensitively paleoclimatic changes, especially the history of precipitation over the last glacial-interglacial and the Holocene. Moreover, the curves of Rb/Sr, Ti/Sr, and Zr/CaO ratios had almost the same variable trends from the bottom to the top and also closely correlated with values of magnetic susceptibility and the global marine δ^18O record. But compared with the curves of magnetic susceptibility, the changes of ratios of these elements （oxide） are clearer and easy to understand. Therefore, the ratios of these typical chemical elements in the loess deposit may be used as an excellent index to investigate the history of paleoclimate, particularly precipitation changes in the northeastern Tibetan Plateau.     

青藏高原东北部湟水流域新近纪风尘堆积源区分析

对青藏高原东北部湟水流域河流阶地上的中新世厚层风成堆积与黄土高原中部新近纪红黏土堆积的地球化学元素和磁性矿物特征进行了对比分析,结果表明,湟水流域中新世风尘堆积物与黄土高原风尘堆积物的源区存在差异。位于高原季风与东亚季风交汇区的湟水流域风尘堆积物可能有一部分来源于青藏高原中-西部干旱地区的风化细粒物质。因此,中中新世以来湟水流域风尘堆积物的存在可能表明了青藏高原中西部在那时已经较为干旱。     

1964-2010年青藏高原长江源各拉丹冬地区冰川变化及其不确定性分析

利用1964年美国CORONA间谍卫星影像和1976-2010年的Landsat MSS/TM/ETM+遥感影像, 对青藏高原长江源各拉丹冬地区的冰川进行监测, 获得每10 a间隔的冰川面积数据, 并对冰川制图中的不确定性进行了评估.由于冰川表面比较洁净, 认为该地区冰川变化的不确定性主要由分辨率(Landsat)和人为操作差异造成, 误差可达1%~2%.通过对比发现: 1964-2010年间, 各拉丹冬地区冰川面积总体上减少了45.75 km², 相对变化为6.80%, 冰川年平均变化速度约为0.99 km²·a^-1, 相对变化速度为0.15%·a^-1; 该地区冰川总体退缩较为缓慢, 但部分冰川变化显著, 在138条冰川中, 有14条大冰川存在较为明显的变化.在过去的近50 a中, 该地区的冰川并不是都呈退缩状态, 先后有9条冰川出现过前进的现象, 其中有1条冰川一直处于前进状态, 长江源头冰川(姜古迪如北支冰川)先后出现过两次前进, 分别发生在1964-1977年间和2000-2010年间.     

青藏高原东北缘冬给错纳湖全新世湖面波动

青藏高原处于东亚季风、印度季风和西风环流交互作用区.末次冰消期以来,太阳辐射对该地区的古气候环境产生了重要影响,湖泊随着季风系统的变化发生了明显的水位升降,对湖岸阶地的形成起到了直接作用.本项研究重建了青藏高原东北缘冬给错纳湖湖岸阶地记录的湖面波动历史,试图了解青藏高原季风系统演变过程.通过湖泊北岸265 cm厚湖岸阶地沉积物粒度、碳酸盐、矿物、元素和介形虫古环境指标,结合OSL年代模式,分析表明在约10. 2 ka B. P.之前水体较浅;约10. 2~9. 0 ka B. P.湖面开始上升,气候凉湿;9. 0~8. 5 ka B. P.为印度季风强盛期,湖面明显上升,降雨量增高、温度上升;8. 5~7. 9 ka B. P.湖面降低与气候变冷有关;7. 9~7. 0 ka B. P.印度季风开始减弱,气温、降雨下降,但有效湿度较大,湖面降低;7. 0~6. 1 ka B. P.湖面上升可能与低蒸发作用有关,印度季风仍然影响该地区;6. 1~5. 2 ka B. P.,印度季风衰退,气候逐渐变冷、降雨量减小、水体变浅;5. 2~4. 6 ka B. P.气候冷干,有效湿度减小,湖面进一步下降;4. 6 ka B. P.至今气候干冷,东亚季风衰退,湖面下降,期间也可能受西风环流影响而有短暂的降雨增加时期.     

青藏高原多年冻土区地温监测结果分析

Ground temperatures monitored at four observation sites in permafrost regions on the Tibetan Plateau was analyzed. It was found that the ground temperature at the depth of 12～20 m increased 0.2～0.4 K and the permafrost thickness decreased 4～5 m from the base in Xidatan Site from 1975 to 1989; and the ground temperature at the depth of 6～15 m increased 0.2～0.4 K in Kunlun Pass Site from 1982 to 1997. Contrast observations show that a sand cover, 15～20 cm in depth, can result in a ground temperature decrease of 0.1～ 0.2 K in MS66 Site; and a removal of vegetation can result in a ground temperature decrease of some 0.2 K in Hoh Xil Site. The monitor demonstrates that many factors that control permafrost developing have duality, e.g., sand and vegetation are able to increase or decrease the ground temperature. These factors, in conjunction with permafrost behaviour, play different roles under different conditions. Therefore, it is necessary to study, understand and evaluate permafrost and its engineering geological properties taking the viewpoint of dynamic variation.     

Active Faulting Pattern,Present-day Tectonic Stress Field and Block Kinematics in the East Tibetan Plateau

This paper examines major active faults and the present-day tectonic stress field in the East Tibetan Plateau by integrating available data from published literature and proposes a block kinematics model of the region.It shows that the East Tibetan Plateau is dominated by strike-slip and reverse faulting stress regimes and that the maximum horizontal stress is roughly consistent with the contemporary velocity field,except for the west Qinling range where it parallels the striking of the major strike-slip...     

数值模拟探讨青藏高原东部应力应变场及断裂活动性

青藏高原东部是我国活动构造非常强烈的区域,现今的应力应变状态对活动构造研究有重要参考意义。本文依据地质资料和岩石力学性质构建相应的有限元数值模型,以GPS观测为边界约束,计算得到了青藏高原东部应力应变场,在此基础上探讨了主要断裂的活动特征。结果显示,距离印度板块和欧亚大陆板块碰撞带较近的青藏高原,汇聚速度、最大压应变率和最大压应力均较高,而随着远离碰撞带各个数值相应降低;在青藏高原东部,以喜马拉雅东构造结为旋转中心的一系列弧形断裂滑动速率相对较高,如玉树—鲜水河—小江断裂带,巴塘—金沙江断裂带,嘉黎断裂带等,这些走滑断裂带控制着青藏高原东南缘物质旋转挤出的特征,而其它断裂带滑动速率则相对较低,在块体内部则更低;结果同时表明应变速率分配高的断裂达到屈服的时间短,对应的地震复发周期短。