内蒙古东南缘晚第四纪以来的气候环境演化

基于内蒙古东南缘西拉木伦河上游刘家店河湖相剖面的粒度、磁化率、微量元素地球化学指标,重建该区35 ka BP以来的气候演化过程。结果表明,在MIS 3晚期(35.23~25.15ka BP)研究区气候条件总体温暖湿润,并伴有区域变干的趋势;MIS 2阶段(25.15~11.13 ka BP)气候整体寒冷干燥,但叠加有短暂回暖气候事件。剖面记录的末次盛冰期(LGM)出现于22.25~18.47 ka BP,此时气候极度干冷;MIS 2阶段叠加了两个短暂气候适宜期,分别出现于18.47~16.24 ka BP和14.72~11.13 ka BP。在11.13 ka BP前后研究区进入全新世,气候变得暖湿。刘家店剖面的气候记录与周边气候记录具有可对比性,揭示了区域上东亚夏季风进退具有一致性,并认为自MIS 3晚期以来东亚夏季风受北半球太阳辐射及冰量的共同驱动。此外,刘家店剖面记录揭示的千年尺度气候变化对典型气候事件具有一定的响应,推测这些千年尺度的季风强度变化可能与北大西洋经向翻转环流(AMOC)相关。     

青藏高原西北部晚第四纪以来的隆升作用 ——来自西昆仑阿什库勒多级河流阶地的证据

青藏高原的隆升是新生代最壮观的地质事件,关于青藏高原隆升研究一直是地学界的研究焦点.河流阶地的发育记录了丰富的构造运动和气候变化的信息,近年来被广泛应用于构造运动和气候演变的研究,但前人研究的河流阶地基本分布在青藏高原的周缘,阶地的形成可能是气候与构造运动共同作用的结果.本文通过高分辨率卫星影像的解译,在青藏高原内部的西昆仑阿什库勒地区发现了多达七级的河流阶地.对该处河流阶地结构、沉积特征、几何特征的研究表明该阶地是典型的构造成因阶地.野外利用全站仪对河流阶地地貌形态进行了精细的测量,获得了各级阶地的拔河高度分别为4～5m(T1)、9～ 10m(T2)、16 ～ 18m(T3)、28～31m(T4)、45～48m(T5).通过宇宙成因核素10Be测年方法对各级阶地面的暴露年龄进行了测定,获得了各级阶地的形成时代分别为7.7±0.7ka(T1)、32.7±3.lka (T2)、53.6±2.5ka(T3)、115.7±23.2ka(T4)、166.8±10.4ka (T5)、19.5±8.5ka (T6).由此确定了晚第四纪166.8ka以来不同时期的河流下切速率总体介于0.2～0.35mm/yr,该速率代表了青藏高原西北部晚第四纪166.8ka以来的平均隆升速率.     

祁连山西段及酒西盆地区第四纪构造运动的阶段划分

通过沉积地层、地貌、构造形变等的综合研究，对祁连山西段及酒西盆地区第四纪构造运动的期次和阶段进行了划分。上新世晚期以来，这一地区至少经历过６次显著的构造变动或构造事件，其中以玉门、酒泉和白杨河运动最为强烈。针对上述构造事件进行了古地磁、孢粉、红外释光和热释光等方法的综合研究和年龄测定，论述了各阶段构造运动的方式、性质和其它有关特征。     

河流阶地演化与构造抬升速率——以天山北麓晚第四纪河流作用为例

构造地貌学重点关注构造和地表过程对于地形地貌演化的差异化作用,构造活动速率则是评估这种影响的一个重要指标。利用河流阶地数据计算河流下切速率从而约束构造抬升速率是常用的方法,但由于阶地成因复杂,这一方法具有不确定性。对于山前河流地貌序列,基于背斜段与未变形段的阶地拔河高度差以及阶地面形成年龄,计算得到的河流下切速率可在一定程度上消除气候等因素的影响,因此可用于估算背斜自阶地形成以来的平均抬升速率。基于该方法,本文通过研究天山北麓乌鲁木齐河、塔西河、玛纳斯河、金钩河、安集海河及奎屯河等河流在背斜段发育的主要阶地,分析了背斜抬升速率及其时空特征。天山北麓发育3排逆断裂-背斜带,结果表明位于第Ⅱ排逆断裂-背斜带的吐谷鲁背斜自约13ka以来的抬升速率为3.52mm/a,同时期霍尔果斯背斜构造抬升速率为4.8mm/a,玛纳斯背斜东端的抬升速率相对较小,为<2mm/a; 第Ⅲ排构造带中的独山子背斜全新世抬升速率仅为1.2~1.9mm/a。这可能表明,自山前向盆地方向晚第四纪背斜抬升速率大致呈减小趋势,与背斜地壳缩短量的空间分布规律基本一致。更多的阶地年龄数据有助于更好地揭示天山北麓晚第四纪背斜构造活动特征。     

甘肃武威盆地南缘断裂带晚第四纪活动特征及变形分析

武威盆地南缘断裂带位于青藏高原东北缘的前锋地带,关于该构造带的空间展布和晚第四纪活动习性等科学问题尚不清楚。此外,1927年8.0级古浪地震也造成断裂带上的一些地表破裂。运用构造地质学与地貌学原理及年代学测试方法,展开了相关调查和研究。结果表明,(1)武威盆地南缘断裂带为NWW—SEE走向、呈右阶斜列式展布。(2)自西向东,断裂带的晚第四纪活动方式整体表现为以逆冲为主,逐步过渡为逆冲兼走滑运动或走滑活动为主;垂向上的活动强度整体上西弱东强,且中间增加的幅度最大,而断裂带的水平左旋滑移分量中-东段较大。(3)断裂活动具有明显的分段性,即西段的最新活动一般早于区域性T1阶地的形成时间,中-东段切割了T1阶地面,反映了断裂最新活动具有东向迁移的变化趋势。(4)结合露头揭示的1927年8.0级古浪地震地表破裂遗迹,该断裂中-东段的最新活动发生于全新世末期。(5)依据武威盆地南缘断裂带的晚第四纪活动方式、断面擦痕、晚新生代地层内发育的剪切节理运动学特征及共轭张性节理等,该区域的第四纪晚期最大主压应力水平方向表现为NNE—SSW向,且自西向东应力场方位略有变化。上述认识,对探索武威盆地三维变形的晚...     

甘肃武威盆地南缘断裂带晚第四纪活动特征及变形分析

武威盆地南缘断裂带位于青藏高原东北缘的前锋地带,关于该构造带的空间展布和晚第四纪活动习性等科学问题尚不清楚.此外,1927年8.0级古浪地震也造成断裂带上的一些地表破裂.运用构造地质学与地貌学原理及年代学测试方法,展开了相关调查和研究.结果表明,①武威盆地南缘断裂带为NWW—SEE走向、呈右阶斜列式展布.②自西向东,断...     

甘肃武威盆地南缘断裂带晚第四纪活动特征及变形分析

武威盆地南缘断裂带位于青藏高原东北缘的前锋地带,关于该构造带的空间展布和晚第四纪活动习性等科学问题尚不清楚。此外,1927年8.0级古浪地震也造成断裂带上的一些地表破裂。运用构造地质学与地貌学原理及年代学测试方法, 展开了相关调查和研究。结果表明,①武威盆地南缘断裂带为NWW—SEE走向、呈右阶斜列式展布。②自西向东, 断裂带的晚第四纪活动方式整体表现为以逆冲为主,逐步过渡为逆冲兼走滑运动或走滑活动为主;垂向上的活动强度整体上西弱东强,且中间增加的幅度最大, 而断裂带的水平左旋滑移分量中-东段较大。③断裂活动具有明显的分段性,即西段的最新活动一般早于区域性T1阶地的形成时间,中-东段切割了T1阶地面,反映了断裂最新活动具有东向迁移的变化趋势。④结合露头揭示的1927年8.0级古浪地震地表破裂遗迹,该断裂中-东段的最新活动发生于全新世末期。⑤依据武威盆地南缘断裂带的晚第四纪活动方式、断面擦痕、晚新生代地层内发育的剪切节理运动学特征及共轭张性节理等,该区域的第四纪晚期最大主压应力水平方向表现为NNE—SSW向,且自西向东应力场方位略有变化。上述认识,对探索武威盆地三维变形的晚新生代构造演化、青藏高原东北缘地层生长和构造地貌变形过程,以及古浪地震的破裂机制与气候环境变迁等,提供了重要依据。     

从冰川剥蚀作用看念青唐古拉山脉(中段)的隆升

通过对念青唐古拉山主峰地区第四纪冰碛地层划分与同位素测年,发现主峰地区的第四纪冰川分别形成于700～600kaBP、200～140kaBP和70～30kaBP三个时段,指示了自中更新世以来念青唐古拉山中段开始大规模隆升,冰川活动加剧,并堆积了相应的冰碛物。根据念青唐古拉山主峰地区基岩地层与岩性的空间分布、不同火成岩和变质岩组合的形成深度和不同冰期冰碛物砾石成分统计研究,发现冰川对基岩剥蚀与念青唐古拉山中段隆升过程有着明显的对应关系。本文从念青唐古拉山主峰地区的基岩地层的岩石成分和分布的研究,及其对山脉隆升与冰碛物成分的关系等方面,分析了念青唐古拉山脉的切割及其对山脉隆升的反映。念青唐古拉山主峰地区的隆升过程可较好地与青藏高原的隆起相对比,它应是青藏高原隆升的响应。     

北祁连山晚中新世以来的隆升历史——来自河道高程剖面的约束

北祁连山作为青藏高原隆升与扩展的最前缘,一直以来都是研究的热点。本研究为弥补活动构造与热年代学方法时间尺度上难以链接的不足及提供青藏高原扩展隆升机制相关证据,利用河流水力侵蚀模型的方法模拟得出北祁连山河道陡峭指数与部分河流地质隆升历史。结果揭示出北祁连山河道陡峭指数与距断裂的距离存在显著关系,且具有从中间向东西两侧减小的特征,表现出北祁连山隆升速率大致也呈现自中向两侧减慢的特征;并通过分析处于北祁连山非沉积区白杨河、洪水坝河、丰乐河、马营河、大渚马河及洪水河这6条流域的地质隆升历史,发现在4 Ma左右,北祁连山隆升速率逐渐增加,且隆升速率大致在0.20~0.38 mm/a之间。直到0.6~1.0 Ma,隆升速率迅速加快,呈现陡增的趋势。因此,北祁连山的构造隆升并不是均匀的,而是随时间发生变化的。

     

祁连山东部祁连圆柏(Sabina przewalskii)径向生长动态及其对环境因子的响应

树木年内径向生长动态监测对理解树轮-气候响应的生理机制具有重要意义。本文利用树木径向生长测量仪(Dendrometer)对祁连山东部吐鲁沟国家森林公园内3棵祁连圆柏生长季径向生长进行监测。监测结果发现祁连圆柏树干径向变化呈日周期波动, 上午07:00~08:00膨胀到最大值, 而在下午16:00~17:00收缩至最小值。监测显示的祁连圆柏主要生长时期为5月初到7月上旬, 与早材细胞形成时期一致, 在5月底到6月初达到最大生长速率。通过周期法提取日径向增长量(SRI), 并与不同阶段气象因子进行相关分析, 发现SRI与收缩阶段气象条件没有显著关系, 而与膨胀阶段和增长阶段气象因子显著相关, 说明16:00~17:00至07:00~08:00气象条件对径向生长的重要作用。SRI与降水量和相对湿度显著正相关, 与水汽压亏缺(VPD)显著负相关, 表明本地区祁连圆柏生长受到水分条件限制。相关分析还表明, SRI与平均气温和最低气温负相关。多元线性模型分析显示, 相对整个周期, 膨胀阶段和增长阶段气象数据能解释更多的径向生长变化, 解释量高达87.1%。     

第四纪以来酒泉盆地环境演变与祁连山隆升

地处青藏高原东北缘的祁连山系是晚新生代以来构造隆升的结果,酒泉盆地的沉积记录了祁连山隆升的过程;第四纪以来,在青藏高原强烈隆升的影响下,酒泉盆地的古地理环境演化变迁经历了漫长和复杂的过程。本文主要依据区内祁连山的冰期及冰川变化、第四纪地层特征及历史文化记录,结合酒泉黄泥堡乡第四纪研究钻孔资料中的孢粉分析成果等,在酒泉盆地第四纪以来建立了交替演化的12个寒冷期和12个温暖期,并分析了酒泉盆地第四纪沉积所记录的环境演变与祁连山隆升之间的关系,认为第四纪以来2500ka左右的“青藏运动B幕”之后,900ka左右的“昆仑一黄河运动”之后和150ka左右的“共和运动”之后随着青藏高原及祁连山的不断隆升,酒泉盆地的气候环境发生了三次大的转型。     

祁连山西段第四纪环境变迁研究

祁连山西段地处青藏高原西北缘,自更新世以来的环境变迁是青藏高原隆升过程的环境响应。笔者根据对CaCO₃、古地磁、孢粉等资料的分析,初步划分了12个寒冷期和12个温暖期,并根据气候变迁的研究,认为青藏高原隆升至少有三次加速时期。     

Cenozoic tectonics and landform evolution in the Qilian Mountains and adjacent areas

ABSTRACT

The formation of the Qilian mountains and the evolution of adjacent basins were controlled by the uplift and northeastward growth of the Tibetan Plateau. In a field survey conducted on the main Cenozoic basin sediments in the Qilian Mountains and adjacent areas, fission track age data of apatite obtained previously were analyzed. Cenozoic tectonics and landform evolution in the area where the Qilian Mountains now stand and its response to the uplift of the Tibetan Plateau were studied. In the Oligocene Epoch, the Tibetan Plateau was initially uplifted and extended northeastward, forming the Guide-Xining-Lanzhou-Linxia foreland basin on the northern margin of the western Qinling Mountains, and the foreland basin in the area where the Qilian Mountains now stand received widespread sediments. In the Miocene, influenced by the enhanced uplift and northeastward thrust of the Tibetan Plateau, a stage of intracontinental squeezing orogeny and foreland basin splitting began in the area where the Qilian Mountains now stand. In the Pliocene Epoch, the Qilian Mountains were continuously uplifted, the basins shrank, large lake basins disappeared gradually, and large-area red-clay-type aeolian sediments appeared. During the Quaternary Period, the uplift of the Tibetan Plateau accelerated, causing a rapid rise in the altitude of the Qilian Mountains. Global climate change occurred and mountain glaciers began to develop. Quaternary moraine deposits appeared for the first time in the area, and very thick loess sediments appeared in the Longzhong area, east of the area where the Qilian Mountains now stand, forming the famous Loess Plateau.     

祁连山大通河河流阶地形成时代及地质意义

祁连山是研究青藏高原隆升与构造变形的关键部位,其中大通河河流阶地是祁连山地区早更新世以来构造隆升和气候变化的载体,厘定大通河河流阶地的形成时代及地质意义对于分析祁连山地区的区域构造和气候环境改变具有重要意义。通过ESR测年技术,并对大通河流域江仓区域的剖面样品实测,获取岩层形成时代数据,分别为(42±4) ka B.P.、(71±5) ka B.P.、(121±12) ka B.P.、(210±20) ka B.P.和(602±60) ka B.P.。根据测年结果,确认剖面为河流相沉积环境,形成时代对应中晚更新世酒泉砾岩和戈壁砾岩时期,表明大通河河流阶地在542~662 ka B.P.之前就已经形成,推测其可能是受到中新世白杨河组之后的盆山运动或早更新世祁连山的褶皱变形影响而形成的。利用测年数据计算抬升速率,从中更新世晚期到晚更新世中期,抬升速率加快,反映了大通河流域的构造运动和气候变化加强,祁连山江仓地区在此期间快速隆升,为青藏高原东北缘以面积和体积扩张的观点提供了新的依据。     

祁连山北缘—河西走廊西段晚新生代逆冲推覆断裂发育模式

祁连山北缘—河西走廊西段地处青藏高原东北缘,是我国新构造活动最强烈的地区之一。通过野外对研究区主要活动断裂的调查研究、结合年代学测试和综合分析,认为祁连山北缘—河西走廊西段地区的旱峡—大黄沟断裂、玉门断裂、新民堡断裂和阴洼山断裂都是晚更新世至全新世活动断裂。旱峡—大黄沟断裂形成于中新世晚期,一直活动至今;玉门断裂形成于上新世早期,在距今7.6ka左右和3.2ka左右发生过2次强烈的新构造活动(古地震),也是2002年玉门地震的发震断裂;阴洼山断裂形成于上新世晚期(3.0Ma左右),在距今19.9～21.0ka、8.6～10.0ka、4.1～5.0ka发生过3次强烈的新构造活动,也可能是1785年惠民堡(现新民堡)地震的发震断裂;但是位于近盆地中心的新民堡断裂形成时代明显晚的多,起始于中更新世晚期(0.17Ma左右),在距今28.3ka、4.4ka和1.2ka左右发生过强烈的3次新构造活动。在运动形式上,上述4条断裂均为自南南西向北北东的逆冲推覆。在变形性质上,新民堡断裂以非地震性的蠕滑为主,其他3条断裂主要为地震性的粘滑变形。在祁连山北缘—河西走廊西段的北北东剖面上,逆冲推覆断裂表现为前展-后展复合发育模式,即形成时代最新的是位于酒西盆地中心的新民堡断裂,在酒西盆地中心以南部分的剖面中断裂发育为前展式,由祁连山腹地向河西走廊盆地中心断裂形成时代越来越新,而酒西盆地中心以北部分的剖面中断裂发育为后展式,即从盆地中心到盆地北缘断裂形成时代越来越老。     

祁连山地区河流阶地与第四纪构造隆升

祁连山及邻区河流阶地系列是反映区域构造隆升的重要地貌标志。对祁连山地区东北部的沙沟河、西北部的洪水坝河、东南部的黄河共和段及渭河陇西段、东部的黄河兰州段河流阶地进行了阶地抬升幅度、年代对比研究,分析了祁连山及邻区第四纪构造隆升的特点及其对青藏高原隆升的响应。研究表明,1.6Ma以来祁连山及邻区至少存在5期构造活动,即1.6Ma左右的第1期构造活动;1.2~0.6Ma的第2期构造活动,包括1.2Ma、0.8Ma、0.6Ma的次一期构造活动;0.45~0.25Ma的第3期构造活动;0.2~0.08Ma的第4期构造活动,包括0.15Ma、0.1Ma次一期构造活动;0.08Ma以来的第5期构造活动。祁连山及邻区在第1、2、4、5期构造活动中表现为同步抬升,第3期不同区域抬升时间存在差异。在构造活动强度方面,1.2~0.6Ma(第2期)祁连山东部活动较强,0.45~0.25Ma(第3期)构造活动强度表现为北部强于南部,在北部表现为由西向东不断增强,0.2Ma以来在南、北方向上表现为构造活动强度沿着北东方向减弱,在东、西方向上表现为祁连山西北部的构造活动明显强于东北部。祁连山及邻区东部1.80Ma以来平均抬升速率为0.25mm/a,平均抬升了450m左右,粗略计算2.6Ma以来该区域抬升了600m左右。祁连山及邻区西部河流阶地反映的构造抬升强于东部,据此推断,第四纪以来祁连山及邻区西部抬升或超过600m。     

河西走廊祁连山山前第四系潜水浅埋带分布规律

本文根据近5年来地下水勘查成果,对祁连山山前缺水地区水文地质特征、相对浅埋区的形成分布进行了综合分析,提出了基底隆升、“叠瓦状”台阶式断裂、逆冲压扭性断裂、地堑型四种控制地下水埋深的构造类型;提出在不同类型控水条件下寻找地下水相对浅埋的方向,指导寻找可利用的地下水源,解决该区人畜饮水困难。以肃南严重缺水区大黄沟滩勘查示范为例,在地堑型控水区找到埋深160m、矿化度小于0.6g/L、单井涌水量大于1 500m3/d的优质饮用水源。     

祁连山北缘-河西走廊西段晚新生代逆冲推覆断裂发育模式

祁连山北缘-河西走廊西段地处青藏高原东北缘,是我国新构造活动最强烈的地区之一。通过野外对研究区主要活动断裂的调查研究、结合年代学测试和综合分析,认为祁连山北缘-河西走廊西段地区的旱峡-大黄沟断裂、玉门断裂、新民堡断裂和阴洼山断裂都是晚更新世至全新世活动断裂。旱峡-大黄沟断裂形成于中新世晚期,一直活动至今;玉门断裂形成于上新世早期,在距今76 ka左右和32 ka左右发生过2次强烈的新构造活动(古地震),也是2002年玉门地震的发震断裂;阴洼山断裂形成于上新世晚期(30 Ma左右),在距今199～210 ka、86～100 ka、41～50 ka发生过3次强烈的新构造活动,也可能是1785年惠民堡(现新民堡)地震的发震断裂;但是位于近盆地中心的新民堡断裂形成时代明显晚的多,起始于中更新世晚期(017 Ma左右),在距今283 ka、44 ka和12 ka左右发生过强烈的3次新构造活动。在运动形式上,上述4条断裂均为自南南西向北北东的逆冲推覆。在变形性质上,新民堡断裂以非地震性的蠕滑为主,其他3条断裂主要为地震性的粘滑变形。在祁连山北缘-河西走廊西段的北北东剖面上,逆冲推覆断裂表现为前展 后展复合发育模式,即形成时代最新的是位于酒西盆地中心的新民堡断裂,在酒西盆地中心以南部分的剖面中断裂发育为前展式,由祁连山腹地向河西走廊盆地中心断裂形成时代越来越新,而酒西盆地中心以北部分的剖面中断裂发育为后展式,即从盆地中心到盆地北缘断裂形成时代越来越老。     

祁连山地区能量平衡特征的模拟分析研究

利用VIC大尺度分布式水文模型,对祁连山地区2007年1—12月的能量平衡特征进行模拟分析.结果表明:该地区的地表能量平衡中感热通量占有主导地位,而潜热较小.春季,日尺度上的冻融循环过程造成的土壤湿度的增加是潜热通量较大原因;秋季的潜热通量主要是夏季的降水引起的,祁连山地区土壤湿度对大气的反馈效应较干旱区所需的时间尺度长.