The Tectonic Uplift and Its Environmental Effects of the Qinling Mountains During the Cenozoic Era: Progress and Problems

The Qinling Orogen, a majestic high mountain, is located in the center of China mainland. Qinling Mountains is nearly 2 500 km from the west to the east. It holds a very prominent role not only in the geological but also in the geographical study. In geology, it was built through collision between the North China and South China Blocks. It became the backbone of the tectonic framework of China mainland. In the other way, Qinling is the geographical boundaries in ecological and cultural environment between the northern and the southern China. Many previous studies have dealt with the tectonic system dynamics and structural evolution of Qinling, but most work has focused on the tectonic evolution of the Qinling from the Paleozoic to the Mesozoic. However, the Cenozoic tectonic uplift evolution of Qinling has caused less attention, and little research has been done on the environmental effect of Qinling. And there are still debates about these two questions. The purpose of this paper was to provide an overview of the current studies about the Cenozoic tectonic uplift and its environmental effects of the Qinling Mountains. Finally, this paper pointed out the existing research achievements and the problems to be solved in future research.     

张掖鹦鸽嘴剖面白垩系碎屑岩层序地层序列:祁连山白垩纪隆升的沉积学响应

早白垩世期间,青藏高原东北缘的祁连山隆升明显,在区域性构造运动和气候变化的综合影响下,在祁连山山前盆地中堆积了一套特殊的碎屑岩序列。甘肃张掖鹦鸽嘴白垩系发育完整,虽局部被第四系覆盖,但总体出露良好,其特殊相序单元构成的非常规体系域概念框架下的陆相层序地层模式,对研究祁连山隆升的沉积学响应及环境效应具有重要意义。鹦鸽嘴剖面下白垩统包括赤金堡组、下沟组和中沟组,可以识别出10个三级层序(S.1-S.10),LAST单元由冲积扇和河流相粗碎屑岩地层组成,湖泊相细碎屑岩沉积物构成三级层序的HAST单元。鹦鸽嘴剖面赤金堡组中下部的4个三级层序和下沟组中普遍发育的风成砂岩,是祁连山隆升造成的"焚风效应"的产物,对研究祁连山阶段性隆升特征具有重要的指示意义。早白垩世,研究区经历了从半干旱气候-干旱气候-潮湿气候的演变,在一定程度上反映了祁连山隆升过程从幕式隆升-快速隆升-均衡稳定隆升的阶段性特征。早白垩世末期,祁连山进入快速强烈隆升阶段,研究区区域性抬升为剥蚀区,整体缺失上白垩统。因此,鹦鸽嘴剖面下白垩统层序地层序列,不仅是早白垩世祁连山隆升过程的物质记录,还为早白垩世东亚大气环流格局变化的研究提供了物质基础。     

Cenozoic tectonics and landform evolution of the coast and adjacent highlands of southeast New South Wales

The Upper Precambrian and Lower Palaeozoic Rocks in the Mt Lofty Ranges, South Australia, have been subjected to at least three phases of folding. The first involved the formation of inclined folds and less common reclined folds. These structures are overprinted by usually upright, moderately tight, second and third generation folds which may show a well developed axial plane crenulation cleavage.

The metamorphism commenced prior to the appearance of penetrative structures and continued in many areas until after the third phase of deformation. It appears to have had its greatest effect during the static period following the first phase of folding.

Mineral assemblages of the pelitic rocks indicate that the metamorphism is of the low pressure‐intermediate type and that there are at least four progressive zones of metamorphism, namely, chlorite, biotite, andalusite‐staurolite, and sillimanite. Cordierite occurs in the sillimanite zone and kyanite is sporadically distributed in the andalusite‐staurolite zone. In the Angaston‐Springton region separate andalusite and staurolite zone boundaries may be delineated which cross as they are traced towards Angaston. This relationship is considered to be due to higher pressures operating during metamorphism in the latter area.

The maximum pressure and temperature reached in the metamorphism of these rocks are discussed in the light of recent experimental data.     

青藏高原东北缘寺口子盆地新生代沉积演化及其构造意义

宁夏固原寺口子盆地发育巨厚的新生代地层,这些地层记录了青藏高原东北部的沉积演化特征和构造演变历史。根据剖面沉积物粒度特征、沉积结构和构造、沉积层序,识别出20种岩相、5种沉积相类型。结合前人对寺口子剖面的古地磁测年,分析研究盆地的沉积演化特征以及对构造的响应表明:20.1 Ma盆地以缓慢的坳陷沉降开始演化,直至1.2 Ma遭受破坏。在此期间青藏高原东北部经历了6.4 Ma、4.6 Ma和1.2 Ma这3次明显的构造挤压隆升运动,其中约6.4 Ma的构造运动是青藏高原向东北部扩展首次影响到海原—六盘山断裂以东地区。从盆地的形成和沉积演化过程来看,马东山山前断裂的逆冲推覆,导致了寺口子盆地的强烈变形和构造降升,并且最终成为青藏高原的最新组成部分。     

大兴安岭东南坡新生代隆升及地貌演化的裂变径迹研究

通过磷灰石裂变径迹热年代学研究,揭示了新生代时期大兴安岭东南坡平均隆升速率为29.68m/Ma,大约隆升了1 944 m,平均降温103.50℃,平均地温梯度为53.24℃/km。在时间上,其隆升剥蚀具有明显的幕式特点,5次低速和4次高速隆升相间分布。其中,4个高速隆升期分别是距今56.44~49.65Ma、40.40~31.80 Ma2、5.00~17.91 Ma1、1.72~4.45 Ma。在空间上,隆升存在差异,根据其隆升剥蚀情况,可将新生代大兴安岭东南坡的地貌演化分为4个阶段:(1)距今65.50~56.44 Ma为以FT4为分隔点的定点分隔型地貌;(2)56.44~40.40 Ma为挠曲下降型地貌;(3)40.40~8.00 Ma为以FT1为分隔点的定点分隔型地貌;(4)8.00~0.00 Ma为以FT7为分隔点的定点分隔型地貌。在总体隆升的高速期,地貌类型发生转换。     

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。     

甘肃张掖地区白垩系风成砂岩沉积序列! 祁连山白垩纪隆升的沉积学响应

白垩纪祁连山隆升过程及其沉积学响应的研究,对认识青藏高原的形成及其环境效应具有重要意义。受控于祁连山隆升过程的甘肃张掖地区下白垩统,包括赤金堡组、下沟组和中沟组,其基本特征是：（1）分布局限而且厚度上千米的赤金堡组,主要由旋回性发育的“冲积扇（或洪积扇—辫状河—滨湖相风成沙丘”序列所组成,形成一种反映了“雨影效应”的粗碎屑岩序列;（2）下沟组总体为一套红层沉积,在盆地边缘发育更多的风成沙丘,可能代表了与祁连山更加快速隆升相对应的更加强烈的“雨影效应”时期的产物;（3）中沟组,从冲积体系演变为一个分布广泛的湖泊沉积体系,总体上属于潮湿气候背景下未受到“雨影效应”影响的产物,与祁连山均衡抬升存在成因联系;（4）研究区上白垩统总体缺失,可能与祁连山的卸载过程产生的山前地壳均衡反弹存在关联。因此,从赤金堡组到下沟组的风成砂岩序列、特殊的沉积相构成及其演化序列,不但成为窥视早白垩世祁连山隆升过程的物质记录,而且为早白垩世东亚大气环流格局的重建提供了另外一个重要的物质记录。     

青藏高原西北缘晚新生代的隆升特征——来自西昆仑山前盆地的沉积学证据

对西昆仑北缘山前盆地新生代沉积特征的研究结果表明,沿西昆仑山前发育的各沉积序列的垂向特征相似:古新世—中新世早期为石膏层、含瓣腮化石的石灰岩和紫红色较细粒的碎屑岩沉积,指示了海相和海陆过渡相较平静的沉积环境;中新世晚期—上新世初期开始出现陆相磨拉石,指示了陆相非平静的沉积环境,砾石的直径由下至上呈增大趋势,可能反映了西昆仑山体不断隆升,其间相对稳定的层段可能是构造运动间歇期或平稳期的沉积,指示了脉动式的隆升模式;磨拉石底部砾石的成分以沉积岩为主,向上火成岩和变质岩砾石逐渐增多,表明剥蚀程度不断加深。根据磨拉石建造的特征,判断剥蚀量和剥蚀强度自西向东有减小和变弱的趋势,可能暗示了西昆仑山晚新生代隆升有自西向东由强变弱的过渡特征。该结论与本区构造地貌学的研究结果一致。     

太行山地区中、新生代玄武质岩浆的源区特征与时空演化

本文总结了太行山地区中生代辉长岩和新生代玄武岩的元素和同位素组成,其组成显示它们的地幔源区存在着明显的差别。新生代玄武岩以碱性玄武岩为主,含有少量橄榄拉斑玄武岩,它们来自软流圈的部分熔融,并伴有少量古老岩石圈地幔组分的加入。相比之下,中生代辉长岩具有明显不同的地球化学特征：SiO2含量高,LREE和LILE（Ba,Th,U）富集以及HFSE（Nb,Ta,Zr和Ti）亏损,Sr-Nd同位素富集（大多数^87Sr／^86Sri〉0．705,^143Nd／^144Nd;〈0．512）、Pb同位素亏损（^206Ph／^204Pbi〈17．5,^207Ph／^204Pbi〈15．5,^208Pb／^204Pbi〈38．0）。这些特征表明中生代辉长岩来源于经过富硅熔体强烈改造的古老岩石圈地幔,这种富集改造过程很可能与华北克拉通内部元古代的俯冲／碰撞事件有关。古老且同位素富集的岩石圈地幔残存至新生代,并被新生代玄武岩携带的地幔橄榄岩捕虏体所记录。     

祁连山东南缘第四纪以来的隆升作用及动力学分析

祁连山东南缘隆升是来自印度板块挤压的远程效应与该区周边地块的存在及其活动的相互制约作用而产生的挤压隆升、伸展隆升和左旋走滑隆升共同作用的结果.标志性构造及主应力分析表明, 自早更新世以来, 隆升动力机制不断发生转换, 在早更新世早期以北东-南西向挤压为主, 中更新世早期至全新世早期以北东-南西向拉张、近东-西向的拉张为主, 全新世晚期以北西-南东向左旋扭动为主.根据湟水河阶地有关数据估算出的不同时段河谷下切速率为: 1.4 1× 103 ~ 36.4ka间平均速率较慢(0.11mm/a), 36.4ka至今较快(1.5 4mm/a), 其中10.5~ 3ka间最快(2.2 7~ 2.80mm/a), 显示该区自1.4 1Ma至今构造隆升具有越来越强烈的变化趋势.      

东、西昆仑山晚新生代以来构造隆升作用对比

东、西昆仑晚新生代以来隆升过程和程度存在明显差异。东昆仑山现代地貌格局主要是在第四纪以来经过早中更新世之交的昆黄运动和中更新世晚期的共和运动形成的,山系的崛起在时空演化上呈现出由北向南的迁移趋势,而西昆仑山在第三纪已有明显的地貌反差,第四纪地貌反差加剧。东昆仑地区在昆黄运动后尽管形成了近东西向的东流水系,但向南的强烈溯源侵蚀并奠定现代河流水系格局主要发生于中更新世晚期,与共和运动大体同时,而西昆仑地区向南的强烈溯源侵蚀主要发生于早更新世晚期,与东昆仑的昆—黄运动大体同时。在剥蚀程度上,东昆仑最上部3km的去顶至少延续了45Ma,而西昆仑公格尔—塔什库尔干地貌单元只延续了2~5Ma。控制东、西昆仑晚新生代构造隆升的动力背景可能取决于强烈加厚及强烈隆升的青藏高原岩石圈边缘的重力伸展垮塌与来自南部的挤压应力之间的动态平衡。考察青藏高原隆升过程与机制,不仅要注意隆升作用的共性,更要强调不同部位隆升过程及动力学的差异性。     

柴达木西部地区新生代主控断裂演化过程及其意义

基于主干地震剖面的解释结果,本文探讨了柴达木西部地区新生代主控性断裂的活动模式、活动时间及空间演化过程。结果表明,断裂演化明显存在两个大的旋回:路乐河组—下干柴沟组上段沉积期间(约54～31 Ma)和下油砂山组沉积至今(约22 Ma至今);其中第2个构造期断裂活动强烈,尤其是狮子沟组沉积以来(约8 Ma至今),中部及北部区域北西西向断裂开始大规模逆冲活动,反映了盆地晚期强烈变形过程。断层生长指数定量分析结果与其空间演化过程相吻合,共同记录了印度—欧亚板块碰撞远程效应控制下的柴达木盆地在新生代具有阶段性变形特征,从而为青藏高原东北部分阶段隆升模式提供了新的证据。     

祁连山及邻区第四纪地层区划与沉积序列

在前人资料和野外勘查的基础上对祁连山及邻区贵德盆地、循化—化隆盆地、同仁盆地、西宁盆地、门源盆地、临夏盆地、兰州盆地、定西盆地、天水盆地、肃北盆地、酒泉盆地、玉门盆地、张掖盆地、武威盆地、哈拉湖盆地、苏里盆地、木里盆地、民和盆地、共和盆地、青海湖盆地及柴达木等20余个盆地的第四纪地层进行了研究。以祁连山第四纪构造地貌演化、盆地沉积序列、古生物及古气候特征为地层分区依据,对祁连山及邻区第四纪地层进行了地层分区,并对部分地层名称做了厘定或统一。祁连山及邻区第四纪沉积特征总体为东部(主要为陇中地区)黄土分布广泛,堆积了世界上最厚的黄土地层;北部(河西走廊地区)冲洪积扇堆积及风沙发育;南部(柴北盆地)以冲洪积-湖积为主,晚更新世以来发育风成沙及黄土;共和盆地由湖泊转向冲积扇和风沙沉积;青海湖盆延续至今;中西部高山及山间盆地冰碛、冰水堆积以及河流阶地堆积发育。根据上述特征及划分原则,将祁连山及邻区第四纪地层区划分为:兰州—西宁地层区,贵德地层区,酒泉—张掖地层区,柴北地层区,共和地层区,青海湖地层区及肃北—门源地层区。     

西昆仑山前冲断带晚新生代构造地貌特征

在卫片解译、DEM数据处理、地形图分析与剖面制作的基础上,结合野外构造地貌考察与观测,对西昆仑山前冲断带的构造地貌特征进行了定量、半定量的研究。沿山前发育系统的水系变化、冲积扇变化、不对称背斜、大规模正断裂、不对称河流阶地等典型的构造地貌,表明这条由南向北逆冲的冲断带在扩展过程中存在着由西向东迁移的特征。冲断带的东西分段以桑株河为界,以西发育固满背斜,其构造样式为向北的逆冲伴随向南的反冲;以东发育一系列不对称的背斜,表现出明显的由南向北逆冲的特征,地表无明显的反冲构造出现。利用生长地层和河流阶地估算了西昆仑山的隆升速率:晚上新世—早更新世以来的最低隆升速率为0.21～0.25mm/a,100ka以来的隆升速率为1.5mm/a。     

青藏高原东北部贵德盆地新生代沉积演化与构造隆升

通过对高原东北部贵德盆地新生代地层研究,为恢复高原隆升历史提供依据。贵德盆地形成于渐新世末,其新生代地层可划分出深水砾砂质网状河流、泥石流质网状河流、砾质网状河流、山麓洪积、三角洲、半深湖与浅湖、水下扇三角洲七个沉积相组合体系。根据其沉积相组合和沉积演化揭示出高原隆升过程先后经历了:早期隆升期 (渐新世末 )、较稳定剥蚀夷平期 (早中新世 )、小幅隆升期 (早中新世末 )、稳定剥蚀夷平期 (中中新世至晚中新世 )、持续逐步较快速隆升期 (8.2～ 3.6Ma)、急剧强烈阶段性隆升期 (3.6～ 0Ma) ;其中 3.6Ma±的隆升是新生代构造运动的一个重要分水岭,此前盆地海拔应不超过 10 0 0m,此后构造活动速度明显加速,地形高差显著增大。可见青藏高原的隆升是一个多阶段、不等速和非均变的复杂过程     

可可西里盆地瘭生代沉积演化历史重建

青藏高原北部可可西里盆地是高原腹地最大的第三纪沉积盆地，分布着厚度达5737.5m的新生代沉积。本文根据遍布整个盆地的野外实测剖面和地质观察点资料，采有典型剖面精确古地磁测年为基础的时间框架，开展沉积层序、岩笥特征、沉环境和古水流变化综合对比研究，将可可西里盆地新生代（约56Ma至约16Ma）划分为7个演化阶段，其中在30Ma至约23Ma期间盆地经历抬升变形，没有沉积作用发生。结果显示，前6个阶段（约56Ma至30Ma），盆地沉积中心逐渐向北、向东迁移，盆地南缘和西缘的构造逆冲作用逐步加强，而且在晚渐新世发生强烈南北向地壳缩短，反映青藏高原腹地早期隆升过程中依靠南北向地壳缩短和北东向逆冲扩展作用来实现的。在早中新世（约23Ma至约16Ma），盆地沉积物遭受低度变形，表明此期间高原以差异隆升为主。     

祁连山西段冰川区与非冰川区气温梯度年内变化特征

为研究冰川区与非冰川区不同下垫面对气温梯度的影响。本文利用祁连山老虎沟流域4 180 m, 4 550 m和5 040 m处的三个气象站及肃南、肃北、托勒、玉门、酒泉、瓜州、敦煌等七个国家气象站2011-2013年的日平均气温资料,分析了祁连山西段冰川区与非冰川区年内气温梯度特征,并结合相应时段的降水资料以及其他气象因素对其变化特征做了分析。结果表明：（1）在非冰川区,气温梯度随海拔上升而增大,且有明显的月际波动特征,年内梯度呈现先减后增的趋势,夏季最大,冬季最小,年气温梯度为0.50℃·（100m）^-1;（2）在冰川区,气温梯度呈现先增后减的趋势,夏季最小,冬季最大,年气温梯度为0.61℃·（100m）^-1,日内变化特征为白天气温梯度变化幅度大但值较小,夜间变化幅度小,稳定在0.83℃·（100m）^-1左右,日内平均气温梯度为0.49℃·（100m）^-1;（3）冰川区与非冰川区年内温度梯度与降水梯度呈相反的变化趋势,表明降水对气温梯度变化有一定的影响。（4）由于非冰川区与冰川区下垫面不同,气温梯度呈相反的年内变化趋势,在由非冰川区气温推算冰面气温时必须考虑温跃值影响,老虎沟12号冰川年平均温跃值为1.30℃。     

祁连山北麓祁青地区河流阶地沉积特征及成因

对祁连山北麓祁青地区河流阶地进行野外测量和调查,获得了北大河、朱陇关河、小柳沟河阶地的拔河高度、结构、发育及沉积特征等资料。探讨了祁青地区河流阶地类型,为进一步研究北祁连河流阶地的发育成因及对古气候的沉积响应提供了科学依据。分析得出该地区河流阶地发育有基座阶地T4,堆积阶地T3、T2、T1,其年龄分别为70.00、30.00、10.78、5.77 ka BP。结合古构造运动、古气候环境以及对阶地沉积特征的观察,认为基座阶地T4主要受白杨河运动形成,而堆积阶地T3、T2、T1主要受气候变化的影响。     

Cenozoic Exhumation and Thrusting in the Northern Qilian Shan, Northeastern Margin of the Tibetan Plateau: Constraints from Sedimentological and Apatite Fission-Track Data

Abstract: The Qilian Shan lies along the northeastern edge of the Tibetan Plateau. To constrain its deformation history, we conducted integrated research on Mesozoic–Cenozoic stratigraphic sections in the Jiuxi Basin immediately north of the mountain range. Paleocurrent measurements, sandstone compositional data, and facies analysis of Cenozoic stratigraphic sections suggest that the Jiuxi Basin received sediments from the Altyn Tagh Range in the northwest, initially in the Oligocene (~33 Ma), depositing the Huoshaogou Formation in the northern part of the basin. Later, the source area of the Jiuxi Basin changed to the Qilian Shan in the south during Late Oligocene (~27 Ma), which led to the deposition of the Baiyanghe Formation. We suggest that uplift of the northern Qilian Shan induced by thrusting began no later than the Late Oligocene. Fission-track analysis of apatite from the Qilian Shan yields further information about the deformation history of the northern Qilain Shan and the Jiuxi Basin. It shows that a period of rapid cooling, interpreted as exhumation, initiated in the Oligocene. We suggest that this exhumation marked the initial uplift of the Qilian Shan resulting from the India–Asia collision.     

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.