丹江口水库库区及周边地区河网形态、地貌特征及构造活动性意义

河流作为构造-气候相互作用最为敏感的地貌单元,记录了丰富的水系演化、构造变形以及气候变化等信息。通过研究河流的形成与演化过程来阐述区域地貌和构造活动特征是构造地貌研究的一个突破点,河流形态的空间变化是阐述河流形成与演化特征最为直观有效的方法。丹江口水库库区地貌特征复杂、地质灾害频发、差异性构造活动较为强烈,是开展构造地貌研究的理想场所。通过对丹江口水库库区及周边地区河流形态特征、地貌特征及构造活动特征等进行综合分析发现,河网分维值空间特征与区域内构造活动性较强的断裂的空间分布高度吻合,构造活动性较强的断裂带及周边地区,河网受到构造活动的影响,发育不成熟,河网分维值出现低值,分维值均小于1.115;构造活动性较弱的断裂带及周边地区,河网发育过程中未受到构造活动的影响,发育较成熟,河网分维值高,分维值均大于1.25;而河网分维值空间变化与地形坡度、平均高程等地貌参数相关性不显著。因此,区域构造活动性特征是河网形态空间变化控制的关键因素。利用河网形态的分维特征量化区域构造活动的强弱及各区域构造活动的差异,对于河流的形成与演化、构造活动性及预测地质灾害的发生等方面的研究都有一定的参考价值。      

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。

     

青藏高原周缘的河流纵剖面特征及其对构造地貌演化的启示

河流水系是改造地表地貌的主要外动力,其形态样式记录了造山带和高原的生长和演化。目前对于青藏高原周缘的河流剖面研究主要集中在南缘、东南缘及东缘。相比而言,对于流经高原其他边缘河流的纵剖面特征仍然缺乏分析,不同位置的高原边缘河流发育是否存在相似性或差异性及其内在原因尚未开展相关研究。选取青藏高原北缘西昆仑—阿尔金地区、东北缘祁连山地区、东南缘三江地区和南缘喜马拉雅等典型区域,通过开展河流地貌对比研究,利用河流纵剖面的关键地貌参数定量分析了高原周边地貌边界带的空间特征及相关的构造与气候因素。结果表明,在青藏高原周缘地貌边界带上,河流陡峭度指数最大值与区域地形起伏最大区域一致,河流流经高原边缘时陡峭度有显著升高,而在高原边缘两侧陡峭度均相对较低,且河流向高原内部的溯源侵蚀十分有限,而且河流裂点均出现在区域地形起伏较高的地貌部位。其中青藏高原北缘、东北缘与南缘,地形起伏最大的区域与构造边界所围限的高原边界一致,并大致对应最新构造活动的强隆升区,而青藏高原东南缘的高原边界较模糊,地形起伏度变化最明显的区域出现在雅砻逆冲断裂两侧,与前人提出的古高原边界一致,暗示该区河流裂点的形成可能与雅砻逆冲断裂的早期活动有关。基于研究结果认为,对于青藏高原这样大尺度或经历长时间构造演化过程的地貌单元,基于稳态假设下的河流形态分析高原隆升时间可能存在较大偏差。青藏高原东南缘的高海拔低起伏地貌面可能是在较平缓的内流水系作用下形成的,在随后的河流袭夺等过程中演变为现今的外流河状态。     

思茅盆地河流地貌特征及其对构造活动的响应

河流地貌对构造活动具有极高的相关性、敏感性,是研究新构造活动最切实有效的地摘貌标要志之一。本文以30 m分辨率数字高程模型（DEM）为基础,利用ArcMap与Matlab软件提取的河流地貌因子（Horton定律比值和S-A双对数曲线）,先后分析了思茅盆地内部的李仙江、藤条江、勐戛河、威远江、南班河和南腊河等的河流地貌特征,揭示新生代晚期强烈构造活动对河流发育的影响。结果表明：1）思茅盆地的河流多沿或平行于走滑断裂发育,低级别河网较好的符合Horton定律中一般河网的发育规律,而沿活动断裂带发育的高级别河网则表现出了明显的偏差;2）各集水盆地 S-A双对数曲线均呈凹凸相间排列;3）各集水盆地河道的裂点分布特征与岩性变化不一致,这表明思茅盆地内部高级别河网的发育受岩性变化的影响较小,而主要受走滑断裂活动的影响。     

循化-贵德地区黄河水系河流纵剖面形态特征及其构造意义

青藏高原东北缘循化-贵德地区晚新生代构造活动强烈,同时晚新生代黄河的发育和演化也提供了研究高原构造隆升扩展以及黄河侵蚀下切过程的理想场所。黄河水系通过调整河流纵剖面的形态在垂向上响应不同的构造隆升以及河床岩性的变化。利用数字高程模型数据,提取黄河水系河流纵剖面形态,利用基岩河道河流水力侵蚀模型（stream-power incision model）为依托,尝试揭示晚新生代以来强烈构造活动在黄河水系河流纵剖面形态特征上的表现。分析发现,在循化-贵德地区岩性分布均匀的新生代盆地内部,黄河水系纵剖面在河流水力侵蚀模型坡度-面积双对数图解中大部分表现为上凸特征,即基岩河道的河床随时间的变化为正值,指示了基岩的隆升速率大于河流的下切侵蚀速率。在河流流经盆地内部不同岩性地区,特别是前新生界地层区,河流纵剖面也表现为一定的上凸特征,表明了新生界与前新生界地层岩性差异对河流纵剖面的控制作用。综合来看,青藏高原东北缘循化-贵德地区黄河水系河流纵剖面形态特征是晚新生代强烈构造活动和岩性差异共同控制的结果,揭示了循化-贵德地区造山系统地形发育仍然处于前均衡或接近均衡状态,同时也从侧面表明青藏高原东北缘地区是整个高原隆升扩展的最新和最前缘部位的时空格局特征。     

涟江源区河流地貌特征及其与构造的响应

通过对涟江源区河流地貌及地质构造的调查发现,区内河谷地貌平面展布形式有纵谷、横谷及斜向谷,纵断面形态主要为"V"型、次之为"U"型.支流与干流交汇处发育三处盆地,各盆地中均发育三级阶地,分别形成于距今56.7±3.6 Ka,24.2±2.4Ka,0.8±0.250 Ka.区内河谷地貌、阶地特征与新构造运动地壳间歇性抬升...     

滇西北裂陷带的构造地貌特征与第四纪构造活动性

利用LANDSAT ETM+和ASTGTM数据构建了滇西北裂陷带三维可视化图像,并对区内各活动断裂带的构造地貌特征进行了解译与分析,然后针对该区31个主要断陷盆地,提取了多种指示边界断裂活动性的构造地貌参数,最后归纳了该区主要活动断裂的特点,并将活动性区分为强、中、弱三级。结果表明,该区主要活动断裂带的活动性存在明显差异性和分区性。整体而言,丽江—大理断陷带与程海—宾川断裂带活动性最为显著,其次为剑川断裂带,通甸—巍山断裂带的活动性在4组中最弱。总体而言,滇西北裂陷带的断裂强活动区域主要分布在边界上,在纬度上以南、北端的断裂活动性为最强,中部弱;经度上为中间弱,东、西两边较强,并且该区断裂活动性的分区性及差异与历史和现今地震活动性整体上是一致的,反映了断裂活动性与地震活动之间紧密相关。     

滇西北裂陷带的构造地貌特征与第四纪构造活动性

利用LANDSAT ETM+和ASTGTM数据构建了滇西北裂陷带三维可视化图像,并对区内各活动断裂带的构造地貌特征进行了解译与分析,然后针对该区31个主要断陷盆地,提取了多种指示边界断裂活动性的构造地貌参数,最后归纳了该区主要活动断裂的特点,并将活动性区分为强、中、弱三级。结果表明,该区主要活动断裂带的活动性存在明显差异性和分区性。整体而言,丽江—大理断陷带与程海—宾川断裂带活动性最为显著,其次为剑川断裂带,通甸—巍山断裂带的活动性在4组中最弱。总体而言,滇西北裂陷带的断裂强活动区域主要分布在边界上,在纬度上以南、北端的断裂活动性为最强,中部弱;经度上为中间弱,东、西两边较强,并且该区断裂活动性的分区性及差异与历史和现今地震活动性整体上是一致的,反映了断裂活动性与地震活动之间紧密相关。     

基于河流地貌指数的澜沧江断裂南段构造活动性研究

西南三江地区澜沧江断裂带南段(小湾—景洪)沿澜沧江河谷发育,被认为是研究西南三江地区构造演化乃至青藏高原东南缘变形机制的重要窗口.目前有关澜沧江断裂带构造活动性特征的空间分布规律仍缺乏系统研究.地貌指数对于断裂的构造活动性较为敏感,可以直观反映构造活动性特征及其分布规律.因此,本文基于数字高程模型(DEM,分辨率30 m),提取了澜沧江南段流域西侧(右岸)的210个次级流域,得到各次级流域的面积高程积分(HI)、流域盆地不对称度(AF)、流域形状指数(BS)、谷底宽高比(VF)、标准化河流阶梯指数(SLK)、山前曲折度(Smf)和归一化河流陡峭指数(Ksn).在此基础上,综合各地貌指数得到构造活动相对强度(Iat),分析发现研究区非构造因素(如降水和岩性)对澜沧江断裂南段的各地貌指数影响并不明显,而构造活动则是主导各地貌指数变化的主要影响因素,表现为澜沧江断裂带南段的活动性在断层附近及断层相交位置活动性较强.澜沧江断裂带南段构造活动性显示出明显的分段性特征,呈现高低错落,断裂北部的小湾—漫湾段活动性较强,中部和南部的漫湾—那招段、那招—谦六段、糯扎渡—勐往段及景洪段活动性则为中等.这反映出青藏高原东南缘同一断裂带不同位置的构造活动性也有差异,并非呈现简单的线性变化规律,而可能受其周边不同规模、不同性质的构造综合作用.青藏高原东南缘的新生代构造运动具有差异性和复杂性.     

青藏高原东北缘特提斯构造域界线的探讨

东特提斯构造域北界的确定不仅可以约束构造域的范围及演化,而且对于约束中国各陆块的原始构造归属也有着非常重要的意义.本文将从地球化学角度对这一科学问题进行探讨.祁连造山带早古生代蛇绿岩单元内枕状玄武岩的元素、Sr-Nd-Pb同位素组成系统研究表明：其地幔源区的Nd和Pb同位素组成均表现出印度洋MORB型同位素组成特征;枕状玄武岩（△^207Pb/^204Pb）t变化范围为9.1～24.3（平均值为14.7）,（△^208/^204Pb）t变化范围为9.1～101.1（平均值55.3）;与古特提斯和新特提斯蛇绿岩具有一致的同位素组成.因此,祁连造山带古洋幔应属于原特提斯构造域.纵观中国境内的特提斯构造域蛇绿岩的分布特征可知：该构造域表现出自北而南变年轻的时空演化规律,从而说明中央造山带的动力学过程也应纳入冈瓦纳大陆裂解和亚洲增生的总动力学系统之中.     

青藏高原西北缘红其拉莆岩体的岩石成因、时代及其构造意义

青藏高原西北缘的南羌塘地块(班公湖-怒江结合带西段北侧)中发育着规模巨大的白垩纪花岗岩带,红其拉甫岩体是该花岗岩带中典型岩体之一,主要由花岗闪长岩和少量闪长岩组成。结合锆石阴极发光(CL)图像和Th、U、REE元素特征,利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,测得岩体年龄为107.2±0.9Ma,属于早白垩世晚期。地球化学特征显示,岩体偏中性,富Al、Ca和K,稀土元素含量低,轻重稀土分馏明显,中等或弱的负铕异常,富集大离子亲石元素(Rb、Th、K和LREE),亏损高场强元素(Nb、Ta、P、Ti和HREE),属于高钾钙碱性准铝质—弱过铝质I型花岗岩。在岩浆演化过程中,部分熔融与结晶分异作用均起重要作用,并发生了以斜长石、磷灰石和钛铁矿为主的分离结晶作用。岩体的CaO、CaO/Na2O值较高,Nb、Ta亏损、Mg#值较小、相对富钾以及Sr同位素等特征说明岩体源岩应来自下地壳角闪岩相的变玄武岩。根据岩体较低的Y、HREE含量和较高的Al2O3、Sr、Sr/Y比值,发育石英与碱性长石的交生结构,以及SiO2对Mg#和Al2O3图解,推测岩浆源区压力>1.5GPa(地壳厚度至少50km),通过对锆石饱和温度的计算和锆石结构、U-Pb同位素分析,得出岩体初始岩浆温度>788℃,这与高Sr低Yb型花岗岩(埃达克岩)的形成温压条件一致,残留相应为石榴子石+角闪石+金红石(无斜长石)。综合区域地质资料分析,该岩体应是与班公湖-怒江洋闭合有关的冈底斯地块与羌塘地块之间的碰撞造山,导致地壳加厚的产物,表明班公湖-怒江洋西部与中东部的闭合时限可能具有一致性。     

青藏高原地区积雪年际变化异常中心的季节变化特征

利用青藏高原1980-2009年SMMR、SSM/I和AMSR-E被动微波遥感反演得到的逐日积雪深度资料, 应用EOF方法分析了近30 a青藏高原地区冬春季积雪年际变化异常的时空变化. 结果表明: 青藏高原冬春季积雪年际异常敏感区随季节有着显著变化, 并具有多尺度性. 其在大尺度上最主要的空间特征是从秋末(10-12月)到隆冬(12-翌年2月)位于青藏高原腹地和东南缘的河谷; 后冬和前春年际异常变化的敏感区显著变小, 整个青藏高原地区的积雪稳定少变; 而春季(3-5月), 随着青藏高原气温的回升, 敏感区出现在青藏高原东部. 青藏高原冬春季积雪年际变化在局地尺度上存在着季节变化, 表现为青藏高原积雪年际变化的异常与年际变化趋势相反的特征, 以及积雪年际变化东西反向异常随季节的演变. 青藏高原冬春季积雪年际变化的异常敏感区在空间范围上的变化, 反映了冬春季积雪在季节尺度上受冬季风和南来的暖湿气流之间相互消长和进退影响的特征. 青藏高原冬春季积雪具有显著的年代际变化, 在20世纪80年代处于多雪期, 80年代后期进入一个积雪较少期. 秋末至隆冬(10-翌年2月)的积雪在20世纪90年代后期出现明显转折, 进入多雪期, 2000年后又进入一个少雪期.     

青藏高原拉萨地块西段三叠纪古地磁结果及其构造意义

报道拉萨地块西段三叠纪古地磁研究的初步结果。古地磁样品来自措勤县敌布错北缘新发现的海相三叠纪地层,共采集6个采点67块独立定向样品。岩石磁学实验表明,样品中含有大量中低矫顽力中等阻挡温度的磁性矿物和一定量的磁铁矿。于4个采点的47块样品中分离出现代地磁场的低温粘滞剩磁（分量A）,在6个采点66块样品中获得白垩纪的次生剩磁分量（分量B）,5个采点28块样品获得高温特征剩磁分量（分量C）。分量C仅可在少数以磁铁矿为主要载磁矿物的样品高温区间（525~585℃）获得,可通过标准褶皱检验,为岩石形成时期的原生剩磁信息。计算得出拉萨地块三叠纪的古地磁极位置：φρ=17.4°N、λρ=205.9°E、（dp=6.7,dm=3.7）,该结果表明拉萨地块三叠纪处于南纬中低纬度地区。结合羌塘古地磁结果推测,羌北地块与拉萨地块之间班公湖—怒江缝合带所代表的特提斯洋盆可能在早三叠世打开,早三叠世—晚三叠世期间快速扩张并推动羌北地块快速北移,促使了羌北地块与欧亚大陆南缘的拼合。     

Petrogenesis and tectonic implications of the Triassic rhyolites in the East Kunlun Orogenic Belt,northern Tibetan Plateau

The East Kunlun Orogenic Belt(EKOB),which is in the northern part of the Greater Tibetan Plateau,contains voluminous Late Triassic intermediate-felsic volcanic rocks.In the east end of the EKOB,we identified highly differentiated peralkaline-like Xiangride rhyolites(～209 Ma)that differ from the wide-spread andesitic-rhyolitic Elashan volcanics(～232-225 Ma)in terms of their field occurrences and min-eral assemblages.The older,more common calc-alkaline felsic Elashan volcanics may have originated from partial melting of the underthrust Paleo-Tethys oceanic crust under amphibolite facies conditions associated with continental collision.The felsic Elashan volcanics and syn-collisional granitoids of the EKOB are different products of the same magmatic event related to continental collision.The Xiangride rhyolites are characterized by elevated abundances of high field strength elements,especially the very high Nb and Ta contents,the very low Ba,Sr,Eu,P,and Ti contents;and the variably high 87Sr/86Sr ratios(up to 0.96),exhibiting remarkable similarities to the characteristic peralkaline rhyolites.The primitive magmas parental to the Xiangride rhyolites were most likely alkali basaltic magmas that underwent pro-tracted fractional crystallization with continental crust contamination.The rock associations from the early granitoids and calc-alkaline volcanic rocks to the late alkaline basaltic dikes and peralkaline-like rhyolites in the Triassic provide important information about the tectonic evolution of the EKOB from syn-collisional to post-collisional.We infer that the transition from collisional compression to post-collisional extension occurred at about 220 Ma.     

青藏高原改则地区多年冻土特征

改则地区地处青藏高原腹地, 气候寒冷干燥, 位于青藏高原大片连续多年冻土南界附近. 2010年"青藏高原多年冻土本底调查"项目在改则地区采用坑探、物探和钻探等多种方法对区域内多年冻土开展了大规模野外考察工作. 根据现场钻探资料和后来的地温观测资料, 并结合坑探和物探资料对改则地区多年冻土特征进行分析, 结果显示: 改则地区多年冻土上限深度在2.6~8.5 m之间, 部分地区存在融化夹层; 多年冻土含冰量在12%~35%之间, 主要为多冰冻土, 而且一般仅在上限附近发育有高含冰量多年冻土; 多年冻土温度普遍较高, 在-1.5~0℃之间; 多年下限深度一般小于60 m, 部分地区甚至在10 m左右; 多年冻土分布的下界海拔高度约为4 700 m, 海拔5 100 m以上区域普遍发育有多年冻土; 区域内多年冻土特征受局地因素影响明显, 特别是与坡向、植被覆盖、岩性和含水量等关系密切; 现场记录资料和后来的测温资料都显示改则地区部分多年冻土正处于退化状态.     

西藏高原西、中、东的分段性及其意义

经过近几十年的研究,人们已经普遍认为青藏高原是由几条近东西向的块体先后拼贴而成,大型的东西向构造是高原内部最明显的构造特征。然而根据最近所获得的有关西藏高原以及附近地区的重力场、地震层析成像、地震活动性、水平位移速度场以及地质等资料,发现整个西藏高原内部存在着明显的两条重要的南北向或近南北向构造和一些小型的南北向构造,它们将西藏高原划分为西、中、东三个有各自构造特点的部分;西侧的南北向构造沿84°～85°E延伸,东侧的近南北向构造位于92°～94°E之间。这两个构造带在上述的多种地球物理资料中均有良好的显示,是重要的重力异常变异带、重要的热结构边界带、重要的地震活动带,也是明显的地貌陡变带,等等。高原西部地形崎岖,剥蚀最深,布格重力异常最高,目前向北北西方向运动;中部地区地表平坦,发育众多的南北向地堑裂谷,东西向伸展活动最明显,海拔最高,集中分布了7座超过8000m的高峰,目前向北东东方向运动;而东部地区地形也比较崎岖,发育许多目前仍在强烈活动的走滑断层,在这些断层之间,地块相对转动,目前向北东甚至南东方向运动。造成西藏高原东西分段的原因现在还不清楚,笔者等倾向认为造成这种现象可能是由于与欧亚板块发生碰撞的印度板块在横向上也是西、中、东分段的,印度     

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。     

青藏高原北部不同地区河流和湖岸阶地的演化特征

把青藏高原北部空白区已完成的1：25万区调成果报告中有关河流和湖岸地貌的剖面、实测数据提炼出来．将其位置点绘于同一张水系分布图上,然后根据不同位置、不同的剖面、不同的测试数据进行区域性对比研究,结果表明：①青藏高原北部昆仑山中部和东部地区,河谷、湖岸地貌都具有100kaBP、10kaBP、5-6 kaBP的阶地,这3个时期东西部河谷、湖岸地貌的形成具有同步性;②昆仑山中部地区具有70kaBP的阶地,昆仑山东部地区具有50kaBP的阶地,这2个时期昆仑山东西部河流、湖岸地貌的形成不具有同步性。对该地区河流、湖岸地貌成因分析后认为,除气候作用外,河流阶地、湖岸阶地对高原北部的隆升具有一定的指示作用,表现为从西向东抬升速率逐渐减小,总体上同一地方从老到新抬升速率逐渐增加。