岱海流域地貌演化及其对断裂活动性的指示意义

以戴维斯的地貌侵蚀循环学说为基础,运用SRTM-DEM数据、高程-面积分析法和水系分支比研究流域地貌发育。首先运用R ivertools软件平台从DEM数据中提取岱海流域内独立的11个小流域,其中7个位于蛮汉山山前断裂北侧的山地中,另外4个位于盆地南缘断裂南侧的山地中;然后计算每一个流域单元的高程-面积积分值和水系分支比。北侧7个小流域积分值为0.567～0.324,从西向东总体上呈现减小的趋势;南侧4个小流域积分值为0.373～0.425,数值之间比较接近。北侧7个小流域水系分支比的为2.079～2.628,从西向东总体上呈现增大的趋势;南侧4个小流域的水系分支比为2.066～2.138,数值之间比较接近。高程-面积分析法和水系分支比分析表明,北侧7个小流域均反映蛮汉山山前断裂的活动性从西向东逐渐减弱的趋势;南侧的4个小流域均反映岱海南缘断裂沿由西向东的活动性没有明显的变化。北侧7个流域高程-面积积分值与水系分支比之间存在明显的负线性相关;两种指标综合成的主因子的变化范围是1.337～-1.699,从西向东呈现出明显降低的趋势。多种分析方法均表明,蛮汉山山前断裂从西向东活动性有减弱的趋势,而岱海南缘断裂从西向东活动性变化不大。     

祁连山西段党河流域地貌特征及其构造指示意义

党河流域位于祁连山西段, 流域内发育有三危山断裂、阿尔金断裂、野马河断裂和党河南山断裂等。这些断裂晚第四纪新活动性明显, 控制着区内的构造变形、山体隆升与河流水系地貌发育。流域地貌参数指标能够很好地反映区域构造变形特征, 因而党河流域地貌的发育和演化过程也记录了该区构造活动的重要信息。本文基于GIS空间分析技术, 利用SRTM-DEM数据, 系统提取了研究区内水系网络并对其进行Strahler分级后, 获取党河流域各级亚流域盆地共计554个, 进而计算了各亚流域盆地的面积-高程积分(HI)值, 并对HI值进行空间插值, 获取党河流域HI值空间分布特征。通过对比区内各个地貌参数指标, 发现其与构造活动具有很好的相关性和同步性, 表明构造活动对于流域地形地貌发育具有强烈的控制作用。区内亚流域盆地的面积-高程积分值分布特征表明, HI低值区与第四纪断陷盆地的范围相一致, 而HI高值区则与晚更新世以来主干断裂的逆冲活动山体隆升范围相一致, 反映了该区山体隆升和盆地沉降作用的总体面貌。     

洮河水系流域地貌特征及其构造指示意义

通过数字高程模型(DEM)的空间分析技术,系统提取研究区洮河水系流域盆地典型的河流地貌参数,并利用活动造山带地区发育的基岩河道纵向剖面形态等典型参数,分析洮河水系流域盆地地貌发育不对称性特征及洮河在岷县流向的急剧转变成因。研究表明洮河上游南岸水系较北岸水系形状指数高、流域面积大、水系发育更成熟,下游东岸河流河长较短、流域面积小、形状指数低于西岸,西岸水系更发育,且上游流域要比下游河道平缓,水系的相对落差更低,发育更成熟,表明上游河道形成时间早于下游河道。临潭—宕昌断裂带的逆冲隆升作用是造成洮河上、下游水系形态差异的主要原因。岷县东侧山脉的快速隆起致使古洮河被截断,之后被东北侧河流溯源侵蚀,切穿西秦岭北缘构造带,进行河流袭夺,从而形成了现今的洮河。最后探讨了对青藏高原东北端晚新生代以来的构造响应。     

太行山地貌计量指标空间特征及其构造地貌意义

系统的地貌计量指标分析有助于理解造山带新构造活动特征与地貌演化.太行山地处中国第二、三地形阶梯的边界,具有重要的构造地貌意义.基于ASTER GDEM地形数据,对太行山按流域进行了面积高程积分、河长坡降指标(SL)和Hack剖面等地貌计量指标的分析,结合地层、构造等资料,探讨了太行山构造地貌演化特征.结果表明,在分析的...     

基于地貌计量指标分析的钱塘江流域地貌演化特征

地貌过程的定量化表达已成为构造地貌学研究中的一种趋势。基于ASTER GDEM数据,运用GIS空间分析技术,本文获得了钱塘江流域87个子流域的地貌参数,包括面积-高程积分（HI）、面积-高程积分曲线（HC）、坡度、流域不对称度（AF）、流域盆地形状指数（Bs）等。进一步结合流域内地层特征与自然地理背景,探讨了钱塘江流域地貌演化阶段以及流域内主要断裂（江山-绍兴断裂、球川-萧山断裂和马金-乌镇断裂）的相对活动性。结果表明：1）HI值在小尺度范围内主要反映岩性差异,在大的空间尺度下则可能主要与构造活动性有关;2）相对于HI指数,AF和Bs更有助于揭示构造活动性的空间差异;3）基于AF、Bs、坡度、HI等的分析,认为江山-绍兴断裂和球川-萧山断裂北段的活动性要弱于南段,而马金-乌镇断裂南、北段构造活动性差异不显著;4）多种地貌计量指标的分析结果（HI=0.217、|AF-50|=4.27、Bs=0.77）均显示钱塘江流域处于地貌演化的老年阶段。

     

祁连山东段石羊河流域及邻区地貌特征及其构造意义

受祁连山北缘断裂和广义海原断裂等构造活动的控制和影响,祁连山东段发育了由多条挤压逆冲断裂组成的古浪推覆体构造,形成地貌起伏大并向北逐级降低的独特构造地貌特征。本文基于ArcGIS空间分析技术,利用数字高程模型(DEM)系统提取了祁连山东段(造山带内部与河西走廊盆地)的宏观地貌因子(如面积—高程积分和条带状剖面)并综合分析其所蕴含的地质意义。研究结果表明,区域地貌演化过程主要由构造变形控制,而并非岩性差异和降雨条件等因素。研究区内的皇城—双塔断裂、冷龙岭断裂以及武威盆地南缘断裂所控制的古浪推覆体具有较高的HI值,龙首山东段的河西堡—四道山断裂南侧显示HI高值、北侧显示HI低值,表明祁连山东段存在由南向北的挤压扩展演化过程,这可能与祁连山北缘大断裂向北的扩展以及阿拉善块体向南俯冲作用有关;提供了祁连山东段向河西走廊内部挤压扩展的地貌证据。     

北天山乌鲁木齐河流域面积-高程积分及其地貌意义

定量构造地貌研究有助于理解构造与地表过程之间的耦合关系及其对地形地貌发育的影响,数字高程模型(DEM)和地理信息系统(GIS)空间分析技术的结合为开展这方面的研究提供了新途径.利用这一方法,对北天山乌鲁木齐河流域进行地貌计量指标的综合分析.构造上,乌鲁木齐河流域分为山前坳陷区、南山隆起带、后峡断陷带以及天山主脉等构造分区.本文首先分析了DEM数据精度、流域面积与空间分布特征对面积-高程积分的潜在影响,根据分析结果,选择合适的面积阈值对乌鲁木齐河流域开展面积-高程积分分析,进一步结合高程频率分布特征探讨该流域地形地貌演化特征.结果表明,1)面积-高程积分受DEM数据精度的影响不显著,但其具有明显的流域面积和空间依赖性;2)基于面积-高程积分分析,乌鲁木齐河流域各构造分区的地貌演化阶段存在差异,除后峡断陷带地貌演化趋于老年阶段外,其余均处于壮年演化阶段;3)各构造分区平均高程频率分布状态表明,山前坳陷区、南山隆起带和天山主脉地形目前均处于前均衡—均衡状态演化阶段,后峡断陷带地形则为后均衡演化阶段.     

祁连山洪水坝河流域地貌特征及其构造指示意义

晚新生代以来,伴随祁连山强烈隆起而塑造的水系流域地貌,其典型特征指示了该区域的最新构造活动。以发源于祁连山中部的洪水坝河为研究对象,利用GIS空间分析工具,提取了整体流域与5个亚流域的河网分支比、地势起伏、平均高程等地貌参数,并对整个流域地形做坡谱分析,获得了洪水坝河水系流域地貌特征。研究表明,洪水坝河流域整体地形起伏大、坡度陡、水系发育程度低,并且流域内部从南向北,河网分支比和地势起伏显著增大。在分析地层岩性和冰川作用等相关因素的基础上,认为这种变化表明流域所受构造活动的影响从南向北显著增强:南部受构造活动的影响微弱,地势平坦,可能是残存的古侵蚀面,亦或是受山间盆地的沉积作用影响; 中部区域由于被昌马断裂东段切穿,断裂带附近区域较弱的抗侵蚀能力与河流的快速下切共同造成了地势起伏的增加; 北部区域受佛洞庙-红崖子断裂西段逆冲活动的影响,坡度及地势起伏大幅增加,表现为地势起伏骤增和强烈的河流下切等地貌特征。上述地貌分析研究,为认识和理解祁连山造山带地貌演化以及控制因素提供了基础数据和思路。     

贺兰山东麓地貌形态指数的空间特征及其新构造意义

贺兰山东麓晚更新世以来经历了多次构造活动,前人利用多种方法曾对贺兰山东麓进行了构造活动性研究。本研究基于DEM数据,提取了贺兰山东麓12条河流Hack剖面与河长坡降指标（SL）,并提取面积-高程积分（HI）和河流陡峭指数（k_sn）进行对比验证,探究贺兰山东麓红果子沟至紫花沟地区河流发育与构造活动性情况。结果表明：贺兰山东麓河流Hack剖面大多呈现凸-凹形态,均衡坡降指标（K）整体南部大于北部;而且大多数河流河长坡降指标（SL）参数有多处异常峰值,主要受区域构造活动性的控制。沿贺兰山东麓断裂带标准化河长坡降指标（SLK）异常峰值的较高值的空间分布自北向南逐渐降低。面积-高程积分结果显示贺兰山东麓地区大部分处于壮年期,部分区域处于老年期。面积-高程积分值在区域南部高值较多,体现了较为强烈的构造活动性。陡峭指数的最大峰值位于河流3,自北向南峰值呈下降趋势。从空间分布上,区域南部河流河段陡峭指数整体偏高且较为集中,呈现断裂带西部靠近山体区域高于断裂带东部地区,南部整体高于北部区域的特征。总体上,面积-高程积分与陡峭指数分别与Hack剖面均衡坡降指标、SLK参数的结果具有相对的一致性。贺兰山东麓河流受到断裂构造活动性影响,且构造活动性呈现南部大于北部的特征。

     

哀牢山地貌演化过程详析

位于青藏高原东南缘红河断裂带西南侧的哀牢山山脉, 受高原东南缘倾斜扩散地势的影响, 从东北至西南, 地形逐渐由高海拔夷平面的幼年期经壮年期进入老年期, 是戴维斯地貌演化模型转换体现在延续的空间中难得的实例。本文基于ASTER-GDEM数字高程模型, 沿红河断裂带提取了哀牢山的88个流域及宽约10km的条带剖面, 通过对流域的面积-高程积分值、高程、起伏、面积、坡度、水系密度以及裂点的分析, 验证了从苴力-元江段、元江-茅草坪段到茅草坪-安沛段, 流域地形经幼年、壮年到老年期的连续、逐渐的变化过程, 展现了戴维斯地貌侵蚀循环理论的具体演化特征。研究提取到的流域裂点呈双层带状分布, 不仅揭示了夷平面的出现、延续和消失的过程, 也暗示着构造抬升或者气候变化造成两阶段河谷下刻事件的发生。此外, 研究结果表明哀牢山流域水系从幼年期、壮年期到老年期, 水系密度经历了从低到高再变低的过程, 反映了与戴维斯演化过程相对应的水系演化过程的规律。研究扩展了对区域地貌演化过程以及对经典地貌演化理论的认识, 同时也为青藏高原东南缘隆升扩展过程的研究提供重要的地貌学依据。     

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。     

南盘江上游河网纵剖面图像及其构造指示意义

由红河断裂带和小江断裂带(鲜水河-小江断裂带)围限的川滇块体是亚洲大陆晚新生代被挤出的众多块体之一。南盘江上游流域跨越了川滇块体以及前人推测的由红河断裂带活动形成的滇东"压缩"变形区。本文选择南盘江上游流域作为研究区,试图通过河流地貌的方法研究川滇块体的挤出活动对周边地区的影响以及识别滇东"压缩"变形区是否存在。使用DLR(德国宇航中心)数字高程数据制作了该流域的河网纵剖面图像,并通过图像预分析(分析岩性、人类工程以及灾害事件的影响)和野外调查后进行构造解译。解译的结果显示:1)流域内存在4个构造掀斜区(W区为华溪河流域、S区为泸江流域、E1区为甸溪河中部和E2区为中和营河流域)和1个局部整体抬升区(M区为本研究区中部),其中S区和M区与现今地壳垂直形变速率图像有相似的活动表现,S区保持自南西向北东倾斜特征,M区保持整体抬升特征;2)流域的东南部存在一条北东向的构造差异抬升分界线(L1);3)E1区存在一个差速活动(非同步活动)的左行左阶断裂系。研究结果表明,断层差速活动(非同步活动)是青藏高原东南缘构造变形中的一种重要调节机制;滇东"压缩"变形区是存在的,且与小江断裂带关系密切,但其范围没有前人推测的那么大;S区的掀斜抬升活动与红河断裂带的活动相关,并具有某些继承性特征。     

流域地貌的分形研究

非线性科学中的分形理论已广泛应用于各个学科。在地貌学研究中,数学—物理方法首先被引入到流域地貌的形成、演化的研究中。分形理论的运用则突破了传统方法的局限,开辟了一条新思路。尽管其运用在流域地貌中才刚刚开始,但人们已感觉到它强大的生命力。本文分析了流域地貌的分形特征,着重介绍了目前国内外已建的各种模型及其最新进展。     

基于DEM的白龙江流域构造活动定量分析

白龙江流域地处青藏高原向黄土高原过渡的斜坡急剧变形带,是我国泥石流、滑坡灾害最为严重的地区之一,由于流域受多条断裂带的影响,内部相对构造活动强度存在差异,因此对该地区构造活动程度的研究显得尤为重要。本文基于SRTM3-DEM数据,利用GIS技术提取了白龙江流域33个子流域的面积高程积分（HI）、河流阶梯指数（SL）、流域盆地不对称度（AF）、流域形状指数（BS）、谷底宽度与谷肩高度比（VF）等5种地貌参数。然后对5种地貌参数进行分级,求取5种地貌参数分级值的算术平均值,作为评价研究区的构造活动程度（Iat）,分为弱、中等、较强和强四类。研究结果表明,白龙江流域中上游地区构造活动程度为中等至强（Iat≤2）,这与该地区受青藏高原隆升效应及断裂带走滑作用相一致。下游地区构造活动程度相对弱（Iat>2）,地貌差异不明显,这与该地区主要断裂带第四纪以来活动性弱有关。研究结果与区域的地质背景相一致,该研究对利用地貌参数进行流域的活动构造量化分析具有借鉴意义。     

龙门山区湔江水系样式及其对汶川地震的响应

2008年"5.12"四川汶川MS8.0地震是发生在龙门山构造带中段的一次重大灾变事件,地震沿映秀-北川、彭灌和小鱼洞等3条断裂带发生了地震地表破裂,同震构造变形造成这些断裂带地表地貌特征发生巨大变化,地震还伴生了大量滑坡和崩塌,在雨季,强降雨驱动了大规模泥石流的发生,从而导致龙门山构造带的河流地貌发生了一系列变化和响应。本次研究利用SRTM3-DEM数据,以地理信息系统(GIS)为平台,通过ArcGIS 9.3软件中的水文分析模块,提取了湔江流域的水系样式图。在此基础上,通过对小鱼洞地区地表破裂组合样式与湔江水系样式的匹配性研究,结果表明:1)地表破裂走向对河道走向具有明显的控制作用(如映秀-北川断裂控制了湔江上游的河道和流向); 2)地表破裂走向对河道偏转及坡折点具有明显的控制作用(如小鱼洞断裂导致了湔江主河道的偏转、彭县-灌县断裂控制了白鹿河的坡折点及转折点); 3)地表破裂组合样式对水系样式具有明显的控制作用,表现在小鱼洞地区"工"字形的地表破裂组合样式对湔江水系样式的控制作用,使得湔江水系样式具有不对称性、不规则性。由此可知:湔江水系样式主要受到汶川地震地表破裂及组合样式的控制作用。     

渭河盆地结构特征及演化研究

渭河盆地是位于秦岭造山带和鄂尔多斯盆地之间的断陷盆地。渭河盆地的形成时间以及基底构成目前仍存在着争议。近几年来,对于渭河盆地天然气类型、形成机制、成藏条件、资源潜力以及盆地结构构造等方面的研究取得了很大进展,为解决以上争议提供了进一步的资料。根据盆地的钻探资料和物化探新成果,发现渭河盆地是由固市凹陷、西安凹陷、泾河鼻隆、宝鸡凸起、骊山凸起、咸阳斜坡带和富平-蒲城斜坡带组成,并具有新生代、中生代-古生代复式盖层和两盆一鼻两凸两斜坡镶嵌复合结构特征;渭河盆地新生代之下的中生代-古生代盖层为:西部宝鸡凸起为古生界地层,中部西安凹陷和咸阳斜坡带为中生代地层,东北部富平-蒲城斜坡带基底为奥陶系地层,东南部固市凹陷基底为晚古生代地层;渭河盆地与鄂尔多斯盆地具有相同的基底和相似的盖层;太要断裂（约1800 Ma）形成,为渭河盆地形成奠定了构造基础,奥陶世马家沟末加里东运动及渭北隆起南缘同生逆冲断裂形成,标志着渭河盆地独立演化的开始,主沉降期为中生代-新生代;结合已有研究,给出了渭河盆地的基底模型和渭河盆地的演化模式。