王勇[1]2006年在《最近1.2Ma青藏高原的隆升与东亚地表各圈层的相互作用》文中指出地球系统科学是近年来地学研究的热点和趋势之一。地球各圈层间的相互作用是地球系统科学的核心和研究对象。新生代以来地球各圈层相互作用的研究表明，构造运动是各圈层相互作用中的一个重要因素，对地球各圈层相互作用的研究往往是以构造运动作为切入点的。 青藏高原隆升是新生代地质历史上最为重要的构造运动事件，对全球环境变化起着重要的作用。青藏高原隆升过程及其资源环境效应一直是国内外地学界研究的热点问题。青藏高原及其周缘地区是地球表层各圈层相互作用研究的天然实验场。为了深入的认识高原隆升及其环境效应，我们选择了最近1.2Ma以来青藏高原的构造运动及其对东亚地区(主要是我国)环境的影响来探讨地球表层各圈层之间的相互联系。 结合前人的工作和我们最近对青藏高原东缘渭河阶地发育的研究，对最近1.2Ma以来青藏高原的隆升过程进行了一个系统的初步总结。高原最近1.2Ma以来的隆升过程主要经过了“昆黄运动”和“共和运动”。这两次构造运动对东亚地表的其他圈层产生了重要的影响。其中，“昆黄运动”历时较长，可以分为叁个亚阶段，分别发生在1.2—1.1Ma，0.9—0.8Ma和0.6Ma。渭河上游河流阶地上覆黄土的磁性地层学研究表明渭河在1.0和0.8Ma发生了强烈下切。从这两级阶地的组成特征，及其和“昆黄运动”的第二阶段存在着时间上的良好吻合等特征，我们认为，渭河上游此时的河流下切代表的地表抬升过程是青藏高原“昆黄运动”在西秦岭地区的区域响应。 对青藏高原东北边缘的祁连山东段中路剖面磁组构的研究是我们进行古大气环流重建研究的工作重点。古风向的代用指标研究显示：1.4Ma以来，祁连山东段地区的古风向存在两个重要的转变时期：一是0.78Ma左右，该区地面主导风向由此前的NW—SE向W—E方向转变；二是古土壤S5(0.5Ma)之后，地面主导风向转为NE—SW。这两次风向的转变和高原在中更新世以来的隆升及全球性的气候变化事件在时间上具有良好的耦合性。这种近地面大气环流的变化很可能是高原隆升和／或气候变化的产物。同时，我们对沙沟剖面的磁组构参数研究揭示出：在西北内陆干旱—半干旱条件下，黄土磁化率指标“失灵”，而受强烈冬季风影响的磁化率各向异性参数(尤其是各向异性度P)却可以较为灵敏的记录环境变化的重要信息。区域和全球气候变化的重要信息都被记录在磁组构参数的变化当中，如250ka区域的强烈干冷化事件和MIS16阶段全球
郭怀军[2]2017年在《祁连山及邻区第四纪地质与地貌研究》文中提出祁连山及邻区位于青藏高原的东北缘,对青藏高原隆升与扩展响应敏感。该地区盆地沉积序列、古生物、古气候、河流阶地及构造地貌等都很好的响应和记录了祁连山及邻区第四纪地质与地貌形成演化过程。多年来很多研究者对祁连山及邻区山-盆演化及沉积地层进行了研究。本论文在对区域第四纪构造-沉积演化研究的基础上,依据祁连山及邻区第四纪构造地貌演化、盆地沉积序列、古生物及古气候特征以及沉积系统具有相似性的划分原则对该区地层和地貌进行了分区。通过对该区内河流阶地抬升幅度、年代等对比研究,揭示第四纪时期河流阶地所记录的祁连山地区整体隆升特征、不同区域的隆升幅度与时间差异,以及祁连山地区对青藏高原隆升的响应模式。.选择该地区四个代表性剖面,根据孢粉、粒度、磁化率及重矿物等气候指标,建立祁连山地区不同地貌单元第四纪气候演化模式。在此基础上编制了祁连山及邻区首幅1:100万《祁连山及邻区第四纪地质与地貌图》。论文取得了以下研究成果:1.结合前人的研究成果,依据不同区域的构造背景、沉积特征及盆地沉积序列、地貌演化、古生物、气候特征的划分原则,将该地区第四纪地层区划分为:贵德、兰州-西宁、酒泉-张掖、共和、柴北、肃北-门源及青海湖地层区。2.依据区域内具有相似的地貌特征,演化背景、成因及沉积系统具有相似性原则,划分出:东部黄土高原地貌区;中西部高山高原谷地地貌区;河西走廊酒泉-张掖-武威盆地群地貌区;青藏北缘柴达木-共和地貌区及贵德-循化盆地群地貌区。3.通过将祁连山及邻区第四纪以来的河流阶地年龄数据进行对比分析,并对抬升幅度和抬升速率进行对比分析,祁连山及邻区存在构造活动期数至少5期。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1.2、0.8、0.6Ma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0.15、0.1Ma次一期构造活动;0.08Ma以来的第5期构造活动。祁连山及邻区至今未发现1.80Ma-2.60Ma年龄段的河流阶地,以致无法通过河流阶地记录分析第四纪早期区域构造活动。祁连山及邻区东、东南部1.80Ma以来平均抬升速率为0.25mm/a,平均抬升了 450m左右,由此粗略推算2.60Ma以来该区域抬升了 600m左右。祁连山及邻区西北部河流阶地反映的构造抬升强于东、东南部,据此推论第四纪以来祁连山及邻区西部抬升或超过600m。4.建立东部黄土区、西部山岳冰川区、北部河西走廊区及南部青藏北缘(临夏盆地)第四纪气候演化模式。5.通过野外调查及室内资料处理,编制了我国第一份以DEM为底图的1:100万《祁连山及邻区第四纪地质与地貌图》,为今后开展祁连山及邻区第四纪研究提供了基础图件。
邬光剑[3]2001年在《祁连山东段0.8Ma以来的构造隆升与气候变化》文中研究指明最近1.0Ma 以来,全球气候经过中更新世气候转型,开始进入周期为100kyr的冰期旋回。这一转型不是经典的Milankovitch 理论所能完全解释的。青藏高原的隆升作为新生代最显着的地质事件之一,对高原自身及其周边地区甚至对全球气候都有强烈的影响。祁连山作为青藏高原和中国西北干旱区的边界,明显地留下了构造隆升的烙印,该区的气候记录也受到了这两大区域的影响。这为探讨构造、气候及二者的关系提供了良好的条件。沙沟河的阶地系列是祁连山阶段性隆升和向北扩展的直接地貌证据。根据形态特征和成因分析,沙沟河五级阶地主要是构造隆升形成的,可以用阶地形成年代来确定构造隆升历史。根据古地磁、热释光、放射性14C 的测年以及黄土地层序列的对比,这五级阶地分别形成于0.83Ma、0.42Ma、0.25Ma、0.14Ma、0.01Ma。它们反映了祁连山自中更新世以来的5 次强烈隆升事件,发生时间与阶地形成时间相同。这些构造隆升事件与青藏高原其它地区的隆升有良好的对应关系。尽管高原隆升过程中的一致性显着,区域差异也是存在的。河西走廊东段的黄土堆积开始于约1.4Ma,晚于黄土高原地区,其原因可能是作为沉积基底的稳定的地形面形成较晚。这里位于夏季风的边缘区并临近腾格里沙漠,使得该区黄土具有较高的沉积速率和分辨率,有利于敏感地记录气候变化的细节。而且,这里的黄土位于沙漠?黄土边界带内,可以反映沙漠演化的特征。本文采用粒度、色度作为主要的气候指标,反映了沙沟剖面0.8Ma 以来的气候变化。根据一些年代控制点年龄和粒度年龄模型,建立了沙沟剖面的年代序列,与深海钻孔标准曲线较为吻合。砂粒含量显示,中国北方沙漠至06?0.7Ma 时开始了周期性的大规模扩张,至0.42Ma 时锯齿状的周期更为明显。粒度记录反映了各个冰期中气候逐渐变冷,至末期时成为冰盛期,沙漠范围扩张至极大。然后,突然的终止期(冰消期)使得气候快速进入间冰期。MIS16 阶段,全球冰量最大,青藏高原上发育最大规模的冰川。这两种因素的迭加,使得MIS16 阶段时沙漠极端扩张。沙沟剖面中主导周期为100kyr,与全球冰量周期吻合。地轴倾角周期(41kyr)也较为明显,但岁差周期微弱。这说明在冰期旋回尺度上,沙沟剖面的黄土堆积主要受北半球高纬地区(特别是冰盖)的控制,热带海洋的影响相对较小。频谱分析也证实了亚轨道尺度的气候事件的存在,千年尺度的气候波动贯穿于整
邬光剑, 潘保田, 李吉均, 管清玉, 刘志刚[4]2001年在《祁连山东段0.83Ma以来的构造-气候事件》文中进行了进一步梳理根据祁连山北麓季风西北边缘区的河流阶地系列和风成黄土的研究,重建了该区中更新世以来的构造隆升和气候演化历史.研究发现,中更新世以来青藏高原的数次隆升事件与本研究区及其他地区的气候记录有一定的耦合性,发生于0.83和0.14Ma的构造事件,可以分别与0.64 Ma时沙漠的显着扩张及沙漠周期性进退的开始、末次冰期以来中国西北的极端干旱相对应.这些构造-气候耦合事件可能暗示了构造隆升对气候的驱动,从而反映青藏高原对东亚季风气候系统的重要影响
戚帮申[5]2014年在《祁连山新生代构造地貌演化特征》文中研究说明祁连山构成青藏高原的北东边界，是研究青藏高原隆升与青藏块体向内陆扩展的关键区域。2008年中祁连木里盆地发现了天然气水合物，青藏高原天然气水合物的成藏受多年冻土分布的影响，因此研究祁连山新生代构造地貌演化，特别是研究本区何时进入“冰冻圈”具有重要的意义。通过祁连山地区区域地质调查、ESR测年、裂变径迹和碳氧同位素，结合新生代地层、断裂活动和地貌特征，对祁连山地区新生代的构造变形及地貌演化特征进行归纳总结，取得的主要认识如下：1、根据碳氧同位素古海拔高度计与古近系沉积时代及变形特征，研究祁连山地区新生代早期的区域隆升时间和机制。祁连山新生代隆升于始新世末-渐新世早期，受印度板块和欧亚板块的碰撞的影响，始新世本区已经隆升至约2800m，并使始新世火烧沟组与渐新世白杨河组存在明显的角度不整合。2、通过祁连山地区夷平面的野外考察、碳氧同位素及夷平面顶部砾岩胶结物ESR测年研究祁连山夷平面的分布、古海拔并对形成时代进行约束。渐新统碳氧同位素估算的古海拔为约2658m，比始新世古海拔低约140m，渐新世晚期-中新世早期祁连山地区构造长期稳定，形成大面积的夷平面。3、通过野外剖面调查、碳氧同位素及断裂带内充填石英脉ESR测年，对祁连山地区中新世强烈构造变形期进行研究，由于地层褶皱和逆冲断裂强烈活动，祁连山强烈隆升于中新世中晚期，并导致夷平面解体，形成盆山相间的构造地貌格局。4、通过野外剖面调查，冰川、冻土及冰缘地貌野外调查并结合ESR测年对上新世以来的构造变形特征与环境变化进行研究。上新世以来祁连山地区地壳再次活动，构造活动强度大大减弱。中更新世早期受全球性降温影响，祁连山进入“冰冻圈”，之后受气候波动的影响，本区至少经历叁次较大冰期。祁连山新生代的构造地貌演化与整个高原的隆升及向内陆扩展有很好的对应关系，总体上祁连山经历了成山-夷平-强烈隆升-地貌改造等四个阶段。祁连山在中更新世早期受到地区隆升和全球性降温影响进入“冰冻圈”，广泛发育多年冻土，天然气水合物在气源条件良好地区可能已经形成。
于永涛[6]2006年在《柴达木盆地西北缘尕斯库勒湖钻孔记录的中更新世气候转型》文中进行了进一步梳理地球气候系统在中更新世发生了巨大的变化，由早更新世时期高频、低幅的41-kyr地轴倾角周期逐渐进入晚更新世低频、高幅的准100-kyr冰期—间冰期旋回。由于轨道驱动配置在中更新世并未发生明显的变化，因此100-kyr周期的起源和中更新世气候转型的起因就成了整个第四纪气候演变中的一个根本性的谜团。青藏高原的阶段性构造隆升作为晚新生代最显着的地质事件之一，对高原本身及其周边地区乃至全球的气候都有强烈的影响。柴达木盆地作为高原内部的一个巨型山间盆地，发育了连续、完整、巨厚的第四纪沉积，高分辨率的湖泊沉积物古气候变化研究对于加深高原内部气候变化历史的认识，探讨高原隆升在中更新世转型过程中的作用具有十分重要的意义。柴达木盆地西北缘长222米的尕斯库勒湖GSK0305钻孔就提供了这样的一个难得的机会。 本文根据磁性地层学基础建立了GSK0305钻孔的天文轨道调谐时间标尺，钻孔的底界年龄约为1320kyr，这为区域和全球气候对比提供了坚实的年代学基础。钻孔的磁化率记录与深海氧同位素记录在冰期—间冰期旋回尺度上具有高度一致性。磁化率的高值对应于全球冰量较少的间冰期而低值则对应于冰期，并且表现出一定的不对称结构(尤其在晚更新世)，即冰期向间冰期的过渡迅速而间冰期向冰期的过渡缓慢。磁化率记录的这种形式可能反映了入湖径流搬运能力的变化。在冰期时，河流流量减少，无法将流域范围内因强烈物理风化形成的大量碎屑磁性矿物搬运到尕斯库勒湖西岸的冲积平原，沉积物粒径变细，磁化率信号也较弱。与此相反，间冰期增强的河流搬运能力可以将粗颗粒的磁性矿物带入湖盆，沉积物粒径变粗，磁化率值增高。 在时间域与大洋环流指标δ~(13)C对比的基础上，我们认为中更新世转型是一个始于～1250kyr，结束于～530kyr，时间跨度达720kyr的渐变过程，并将其划分为四个阶段：预变期(～1250—1060kyr，相当于MIS 38—31／30)；转折期A(～1060—900kyr，对应于MIS 31／30—23／22)；中间过渡期(～900—650kyr，对应于MIS 23／22—17／16)，以及转折期B(～650—530kyr，对应于MIS 16—14)。其中中间过渡期是中更新世转型的主体阶段。这四个阶段由五个短事件来定义：～1260—1240kyr，～1060—1040kyr，～920—900kyr，～660—645kyr以及～545—530kyr，分别命名为Event1—Event5。 演化谱分析显示，在～1.2—1.1Ma左右曾经出现过一次～100-kyr周期，同
李智佩[7]2006年在《中国北方荒漠化形成发展的地质环境研究》文中研究说明我国北方地区不仅荒漠化土地面积大、发展变化大，与之有关的各种地质灾害频繁发生。今年4月底前北方地区已经发生了9次强沙尘暴，首都北京在4月16日一夜之间降尘量达30万吨!据估计，我国荒漠化危害的直接经济损失约642亿元/年。2004年北方地区风蚀荒漠化占全国风蚀荒漠化土地总面积183.94万km~2的97％以上，形势非常严峻。由于历史上的原因，荒漠化的地质环境背景研究重视不够，片面强调人为因素，造成许多地方治理成本高而收效甚微。开展土地荒漠化的地质环境研究，对于丰富我国荒漠化调查研究的理论、提出科学合理的荒漠化防治对策措施等均具有重要意义。基于对北方地区地质环境和各种地质营力对荒漠化形成发展的控制特征的研究，参照当前主要的荒漠化分类体系，首次提出了荒漠化土地类型的地质成因分类，包括风力作用下的荒漠化土地(风蚀荒漠化)、流水作用下的荒漠化土地(水蚀荒漠化)和物理化学作用下的荒漠化土地(土地盐渍化)。据风蚀荒漠化的形成特点将其划分为沙漠化(风力堆积型)和戈壁化(风力侵蚀型)等两个基本类型。风力堆积型沙漠化根据风沙的移动特征可分为就地起沙型和风沙侵入型和侵蚀残积型。根据水蚀荒漠化地区岩性特征，将其分为石灰岩地区以内的石漠化和以外的岩漠化以及黄土区的土漠化。根据化学成分的不同，将土地盐渍化划分为盐渍化、碱化等两种类型；根据成因还可分为灌溉型(次生盐渍化)、非灌溉型和残余积盐型等。荒漠化土地所处的地质构造和地貌部位，也是荒漠化土地分类的重要依据，例如冲积平原型、高原洼地型、平原洼地型、河流滩地型、山地残坡积型、高原残坡积型、梁峁型、塬面型、河流谷地型等。荒漠化土地的地质成因分类丰富了土地荒漠化的理论研究，为从地质学角度探讨土地荒漠化的形成和发展提供了理论基础。根据地质构造、地貌、气候、水文和水文地质条件特征，将北方地区划分为7个一级荒漠化地质环境区和23个二级荒漠化地质环境区。7个一级荒漠化地质环境区是：①内陆干旱盆地荒漠化地质环境区、②中西部高原荒漠化地质环境区、③中东部高原荒漠化环境地质区、④黄土高原荒漠化地质环境区，⑤东部平原荒漠化地质环境区，⑥青藏高原(东北部)荒漠化地质环境区和⑦山地荒漠化地质环境区等。荒漠化地质环境分区是环境地质调查与研究和荒漠化土地治理分区的基础。全新世以来的气候环境变化是北方地区土地荒漠化形成发展的主要因素。西部内陆盆地以干旱气候为主要特征，中部高原是受季风系统中夏季风和冬季风的消长变化影响最为显着的地区，东部地区则以暖湿气候为主，受夏季风控制。气候格局的形成造就了荒漠化土地的分布，气候的波动则是沙漠化发展或逆转的控制因素。末次间冰期以来一直持续的大约以1500a为周期的气候振荡对中国北方地区的沙漠化有重要的影响或控制作用。北方地区约在10000aBP、8000aBP、5500aBP、4000aBP、3000aBP、1500aBP的沙漠化过程分别与北大西洋第7、5、4、3、2和1次的浮冰事件相应，沙漠化扩大过程与全球气候变化的主要事件相一致。同时，北方不同地区10世纪或百年以来的人类活动，对荒漠化的影响起到了重要的决定性作用。新生代的构造隆升对全球气候变化有重大的影响。在我国，青藏高原隆升是造成北方地区气候环境变化的根本。青藏高原使西风环流发生变化，一方面使水汽多以固态形式降在高原及山体西侧，到达北方高原及东部平原地区的降水明显减少；另一方面使西风急流发生分支绕流，造成高原北侧的西风环流终年呈反气旋性质，加强西北的干旱气候。青藏高原隆升加强了西伯利亚一蒙古高压，造成北方冬季风强盛，导致西北地区冬半年气候异常干燥、大风频繁。水环境是控制荒漠化形成发展的决定性因素。内陆干旱盆地荒漠化的发展，一是取决于周围山地降雨和融雪所形成的地表和地下水径流的多少；在较短时间尺度上，人类活动导致水资源的重新分配是造成内陆河中上游人工绿洲区荒漠化程度减轻、下游天然绿洲区荒漠化迅速加剧的主要因素。河流的改道是促使冲积平原生态环境变迁、荒漠化发展的重要原因。内陆干旱盆地的植物生长所需的水分主要依靠地下水供给，地下水对荒漠化发生发展起到决定性作用。当潜水埋深＞6.0m时，植被开始衰败，沙漠化程度增加。中部高原处于季风边缘的半干旱地带，生态环境相当脆弱，土地荒漠化程度与降雨量存在明显的关系，地下水对荒漠化的影响减弱。在人类活动强烈影响下，植被破坏严重，冬春季节短暂的干旱就会造成土壤的极其干燥，为沙漠化扩大造成有利因素。黄土高原的水蚀荒漠化主要与气候和地表水环境有关，夏季的集中降雨和黄土区水的入渗速度低形成较强的地表径流是水蚀荒漠化主要土壤侵蚀形式。地下水的埋藏深度是决定土地盐渍化的重要因素，在内陆干旱区则更加明显。当地下水埋深小于2m时，地表蒸发强烈，土壤积盐迅速。一般当潜水埋深＞3.5m时就不会产生盐渍化。目前，严重缺水地区利用较高矿化度的地下水灌溉也是造成北方地区土地盐渍化迅速发展的原因之一。不同类型沉积物是决定荒漠化类型的主要因素。残积物、坡积物和洪积物分布区的低洼地带常形成沙漠化，地势较高的剥蚀地区形成砾漠化。现代和古河流阶地上的沙质堆积物是冲积物分布区沙漠化的物质基础。北方(古)湖盆地区是沙漠、沙漠化土地及沙尘暴的主要分布区或发源地，也是盐渍化土地的集中分布区。现代或古湖泊的化学沉积物也是构成盐尘暴的重要来源。第四纪风沙堆积的广泛发育是土地沙漠化的根源之一。以流动沙丘为主的塔克拉玛干、腾格里、巴丹吉林、库布齐等沙漠的边缘地带是沙漠化发生的主要地区；以固定沙丘或半固定沙丘为主的地区，如古尔班通古特沙漠，科尔沁、浑善达克、呼伦贝尔等沙地土地沙漠化以沙丘的活化或固定、沙地或沙漠边缘的扩张或缩小为特征。黄土堆积的则是水蚀荒漠化最主要的物质基础。此外，中新生代砂岩分布区不仅是土地沙漠化和水土流失最为严重的地区，如陕西和内蒙古交界处的砂岩分布区，也是黄河泥沙的主要来源。总之，本研究以资料综合为主，结合重点地区剖面、沙漠化变化的深入剖析，系统研究了中国北方土地荒漠化形成的地质成因类型与特征、气候变化及其周期性、第四纪地表沉积物、不同环境地质分区水文和水文地质系统等地质环境要素对荒漠化的控制作用，提出了内陆干旱盆地、中部高原和东部平原叁种不同类型的土地荒漠化地质成因模式。在此基础上，提出了我国荒漠化防治的五项原则和若干对策建议。五项原则即地质环境背景决定荒漠化治理方案、生态环境自然恢复优先、资源有限高效利用和社会经济可持续发展，以及系统工程原则，这是使我国向经济节约型、知本型、环境和谐型社会发展的重要途径。
张世民[8]2007年在《忻定盆地第四纪断块活动分期研究》文中研究表明忻定盆地第四纪断块活动分期研究忻定盆地位于汾渭地堑系北段，是一个典型的新生代张性断陷盆地，其边界由北东向五台山北麓断裂、系舟山北麓断裂、恒山南麓断裂和北北东向云中山东麓断裂所围限，其中五台山北麓断裂与系舟山北麓断裂垂直错动强度较大，控制了盆地的主体地貌格局。盆地四周由持续隆升的断块山地围绕，五台山位于其东侧，最高峰北台顶海拔高度3058m，是华北地区的屋脊和着名的北台期夷平面命名地。断块山地向盆地一侧自北台期夷平面之下发育了3级夷平面和7级河流阶地，指示了多期隆升作用。忻定盆地有史以来发生了3次7级以上地震，研究地震活动有益于精细地刻画断块分期活动过程。论文以忻定盆地周围山麓地带的层状地貌为主线，以五台山与系舟山北麓为主要研究地区，通过河流阶地与麓原面的共生关系对第四纪断块活动进行分期，通过阶地断代以及河流纵剖面的定量分析，对1.2Ma以来断块活动分期进行断代。在此基础上，进一步讨论了断块山地阶段性隆升的原因，以及晚第四纪以来断块分期活动的地震表现。取得的主要进展与认识如下：1．提出了断层阶段性活动作用下麓原面与河流地貌的共生演化模式在断块山地的山麓地带，同一期构造运动形成的麓原面与构造阶地有一定的共生关系。根据经典的断层崖演化理论，断块隆升形成断层崖；随后，断层崖上的冲沟下切侵蚀形成“V”字型峡谷；进入构造平静期后，沟床展宽形成“U”字型宽谷，同时断层崖遭受剥蚀而坡度降低，如果平静期足够长，断层崖后退形成麓原面；受下降盘盆地地表这一共同侵蚀基准面的控制，麓原面与宽谷谷底在山麓地带处在大致相同的高度；后期的断块隆升形成新的断层崖，原先的麓原面和宽谷被抬升，冲沟从断层崖开始溯源侵蚀形成阶地。在山麓地带，阶地与麓原面联合成一级地貌面，二者在空间上连续、在高度上可比。多个构造旋回可以形成一系列由河流阶地和麓原面组成的多级联合地貌面。因此，可以通过联合地貌面的级数确定断块隆升的期次，并通过阶地的年代推断断块隆升的起始时间。如果把断层活跃期理解为地震断层活动的丛集期，数十米的陡坎是多次地震位错的累积，而平静期理解为断层活动强度与频度的明显减弱，则在河流纵剖面上，阶地消失点下游会形成由一系列裂点组成的急流段，河床坡度较陡，河谷狭窄，而阶地消失点上游为缓流段，河床坡度较缓，是稳定期形成的宽谷地貌。急流段代表断层活跃期，缓流段代表稳定期。如果相邻两级阶地之间各裂点的后退速度是一致的，则可以根据急流段与缓流段的长度估算活跃期与平静期的持续时间。缓流段时间跨度T_(Si)=(T_i-T_(i-1))L_(Si)／(L_(si)+L_(Ri))，急流段时间跨度T_(Ri)=(T_i-T_(i-1))L_(Ri)／(L_(Ri)+L_(Si))。其中i为阶地级次，从低向高编号，Ti为第i级阶地的年代，L_(Ri)与L_(Si)分别代表第i级与i-1级阶地之间急流段与缓流段的长度。这样，我们可以得到断块活跃期或稳定期的起始年代与结束年代。物质组成是制约断层崖演化的主要因素之一。松散沉积物构成的断层崖退化速度较快，地震周期的断层活动通常可留下易辨的复合断层崖与河流阶地等层状地貌。基岩断层崖则不然，地震周期内断层崖退化不明显，河床展宽也不明显，周期性地震断错仅会在冲沟中留下一系列跌水，但通常难以形成阶地系列。在坚硬的基岩山区，那些数十米乃至数百米高的复合断层崖和基座阶地形成于时间跨度更长的构造活跃期与平静期的交替，每一个构造活跃期由一系列丛集的地震位错事件组成，在上升盘的河谷中形成由一系列裂点构成的急流段和狭谷地貌，而构造平静期对应宽谷地貌与缓流段。河流溯源侵蚀古宽谷地貌形成阶地。第四纪气候变化也是制约上述模式的主要因素之一。第一，河流对山地隆升作用的响应关系受到气候变化的制约。冰期河床的加积效应会使得河流对断块隆升的响应滞后，而间冰期的河流通常处于侵蚀状态或均衡状态，对断块隆升会有及时的下切响应。第二，气候变化可直接形成阶地。气候的周期性变化使河流发生周期性的堆积与侵蚀，会形成一系列阶地。如果山地处于稳定状态，每一次河流下切的深度变化不大，这些阶地的高度大致相当，构不成阶梯状地貌面。第叁，气候变化影响裂点的后退速度。相邻阶地之间的裂点如果形成于不同气候期，各裂点之间的距离与形成的时间差之间并非线性相关，因此，用急流段与缓流段的长度估算构造期持续时间会造成一定误差。第四，气候周期性变化导致山盆地壳均衡升降效应，可能引发或触发断块山地的阶段性隆升。第四纪气候的周期性变化加速了山地的侵蚀过程以及盆地的堆积作用，剥露作用导致的地壳均衡回弹效应成为山地隆升的驱动机制之一。间冰期，河流流量加大，山区遭受侵蚀，均衡作用导致地壳上隆；与此同时，盆地接受堆积，均衡作用导致地壳下沉。应变能的积累有利于盆地边界断裂发生倾滑错动。进入气候相对干冷的冰期，山区物质的外泄量明显减小，地壳均衡升降效应相应减弱。如果这一假设成立，气候周期性变化有可能引发断块山地的阶段性隆升。与区域构造机制或许不同的是，气候变化导致的山地隆升过程发生在间冰期，且始于间冰期的初期。另外，尚有一些其它因素，使得上述模式复杂化。譬如，冲沟的发展会破坏麓原面在某些地段的完整性，而差异侵蚀作用或阶梯状断裂组合会在山麓地带形成同期多级地貌面，造成假麓原面地貌。岩性的差异、河床的堰塞会形成一些非构造成因裂点。支流的汇入使得下游主流河段的流量增加，裂点后退速度加快。因此，要合理的应用上述模式，需要在野外开展详细的地貌填图，仔细甄别。调查的冲沟尽可能多，以排除岩性差异与流域因素的影响。2．麓原面的分级在繁峙县南峪口附近的五台山北麓地带，以及定襄县湖村附近的系舟山北麓地带，自断层崖坡脚至唐县期夷平面之间共发育了6级麓原面(P1至P6)，自下向上，逐级抬高，沿山麓呈带状展布，并被横向冲沟所分割。在横向冲沟分割的山梁上，麓原面呈相对平缓的坡面，宽度数米至数百米不等，坡度5°～25°。每一级麓原面由其前缘陡坎与低一级麓原面相连，陡坎的坡度为30°～60°。第1级麓原面(P1)的前缘陡坎为最新断层崖或洪积台地，断层崖的坡脚为断裂带地表出露位置；第2级以上麓原面是先成断层崖后退和抬升的结果，其前缘陡坎为后退的断层崖。P6麓原面向上经过一个斜坡转为平缓的唐县期夷平面(Pt)。6级麓原面指示了第四纪期间6期快速构造隆升事件。麓原面在山麓地带构成阶梯状地形，大致平行山边线展布，高度较稳定。同一级麓原面在冲沟两侧的高度基本一致，其高度沿山麓走向即使有变化，这种起伏也是连续的，除非被横向断裂所断错。向一些大冲沟(先成冲沟)的沟口，麓原面往往与阶地面或古宽谷的谷底相联合。根据这些特点可以将麓原面与差异性侵蚀造成的局部地形台阶相区分。断裂段活动强度的差异会导致同一级麓原面在不同地区高度的不同。五台山北麓在羊眼河以东与以西分属两条左阶雁列的断裂段控制。羊眼河以东，P6至P1麓原面海拔依次为1510～1560m，1450～1500m，1350～1410m，1290～1310m，1250～1270m，1215～1230m左右。在羊眼河以西，P6至P1麓原面海拔依次为1488～1493m，1430m，1385～1390m，1320m左右，1270～1290m，1225～1250m左右。P6至P4麓原面在东段较高，P3至P1在西段偏高，反映了第四纪晚期以来西段断裂活动相对加强的趋势。这一点也表现在麓原面的相对高度上。在东段山麓，P6至P1高出山前冲积平原面依次为260～310m、200～230m、130～185m、95～120m、30～65m、10～25m；而在西段山麓则依次为283～313m、225～250m、185～205m、115～140m、70～85m、40m，从P4开始，西段明显高于东段，至P2与P1，西段高出东段近1倍。因此，麓原面的区域对比需要连续追踪，并参照对应的河流地貌面。3．河流阶地的分级与断代五台山与系舟山北麓地区较大的横向冲沟中发育了7级第四纪阶地，系舟山东部滹沱河峡谷内保存了较完整的5级阶地。各级阶地面上发育了厚度不等的黄土—古土壤序列，为地貌面断代与区域对比提供了便利。羊眼河是五台山北麓一条规模较大的横向冲沟，发源于海拔3058m高的北台顶东北侧，全长35km，向北出山后汇入滹沱河上游。自海拔1600m的唐县期夷平面之下，羊眼河发育了7级第四纪阶地，其中T1与T2为堆积阶地，T3至T5为基座阶地，T6与T7为侵蚀阶地，T5以下阶地上披盖了较完整的黄土—古土壤序列。通过古地磁极性测试与磁化率测试，建立了五台山北麓羊眼河T5与T4阶地的磁性地层，并与标准黄土剖面与深海氧同位素曲线做了对比，确定T5阶地上覆的最老风尘沉积是古土壤S15，对应氧同位素期MIS 37，形成时代为1.2Ma；T4阶地上覆的最老风尘沉积是古土壤S5，对应氧同位素期MIS 15，时代为0.6Ma；T3阶地上覆的最老风尘沉积是古土壤S1，对应氧同位素期MIS 5，时代为0.13Ma；T2阶地上覆的最老风尘沉积是黄土L1，对应氧同位素期MIS 2。通过~(14)C测年与释光测年方法确定T1至T3阶地的形成时代分别是6ka、20ka和134ka BP。系舟山北麓横向冲沟的规模较小，且高级阶地遭受侵蚀破坏较严重。湖村一带，横向冲沟发育了6级阶地，其中T1与T2为堆积阶地，T3为基座阶地，T4至T6为侵蚀阶地。T1阶地至T3阶地的释光测年依次为6ka、20ka、140ka。T2、T3与T4上覆的最老风尘堆积为L1、S1与S5。滹沱河流经整个忻定盆地，后从盆地的东南侧穿越系舟山东段继续东流。在系舟山东段戎家庄、赵家庄至岭子底一带的峡谷地段，滹沱河发育了5级保存完整的河流阶地。其中T1至T2阶地为堆积阶地、T3至T5阶地为基座阶地。T1阶地至T3阶地的释光测年依次为7.6ka、20～26ka、130ka。T2、T3与T4上覆的最老风尘堆积为L1、S1与S5。T5上覆黄土地层遭受侵蚀。总之，五台山北麓与系舟山山麓地区同一级河流阶地覆盖有相同的黄土—古土壤序列，阶地时代比较一致，说明该地区河流阶地的形成受统一机制的驱动。对忻定盆地的第四纪黄土首次开展磁性地层研究，对第四纪河流阶地开展系统的断代与区域对比，是论文的主要进展。4．麓原面与河流阶地的共生关系及其构造指示在五台山北麓南峪口一带和系舟山北麓的湖村一带，麓原面(P1至P6)与横向冲沟的阶地面(T2至T7)在沟口一带存在逐级联合的关系，构成了6级层状地貌面。联合地貌面沿山麓走向带状延伸、两端伸向冲沟上游，平面上呈“U”字型，且逐级抬高，环环相套。麓原面与阶地面逐级对应关系具有区域一致性。断块阶段性隆升对联合地貌面的形成起主导作用，但气候变化与横向冲沟的流域差异导致了联合地貌面的起伏。联合地貌面的起伏与山前冲洪积平原地势的起伏有一致性。羊眼河是五台山北麓调查区最大的河流，丰富的物源和较大的流量在山前形成了以山口为顶点的巨大的洪积扇，使得联合地貌面的发育保持了自山口向外侧逐渐降低的趋势。末次冰期导致了羊眼河河床的加积作用，水量的减少使大量物质停滞在扇顶附近，加大了扇顶与扇缘的高差；相比之下，羊眼河东侧的R1至R6冲沟规模小、物源匮乏、河床坡降大，沟床加积作用不明显，山前洪积扇不发育。冰期与流域因素的联合作用加剧了山前地形的差异，导致了第一级联合地貌面的大起伏。第一级联合地貌面(P1与T2构成)在基岩山麓仅表现为断层崖坡折，而第二级以上联合地貌面有明显的麓原面，说明足够长的构造平静期是形成联合地貌面的必要条件。断层崖的后退与河流的演化是两类不同的地貌过程。从野外调查结果来看，河流的溯源侵蚀速度通常远大于断层崖的后退速度。如果平静期非常短暂，尽管冲沟达到了均衡状态并发生了河床的侧蚀展宽，但断层崖没有明显的变缓或后退，随之而来的构造隆升会导致河流下切并形成阶地，但不会有对应的麓原面或断层崖坡折。T1阶地在出山口没有对应的麓原面，其在断层横跨的地段形成数米的陡坎，下降盘的同期沉积被埋藏于现代洪积扇之下，其形成既体现了断层活动，又与全新世气候最适宜期相一致，构造与气候因素是如何作用的，值得深入研究。根据山麓横向冲沟阶地的沉积结构及阶地面上覆的最老风尘堆积，T3至T5阶地形成时河流处于侵蚀状态或均衡状态，因此断块隆升会导致河流的及时快速下切，阶地的年代可以作为快速构造隆升的起始年代。T2阶地形成时河流处于加积状态(在大冲沟)或侵蚀与均衡状态(在中、小冲沟)，而此时末次冰期最盛期的干旱气候未能阻止河流的下切，可以推断气候因素对构造隆升导致的下切作用影响不大，如果下切时间稍有滞后的话，也不会太长。所以，T2阶地的年代可以近似作为最新快速构造隆升的起始年代。基于麓原面与河流阶地的共生关系研究，认为五台山断块山地第四纪期间发生了6期较强的构造隆升过程，其中最后4次隆升过程的起始时代分别为距今1.2Ma、0.60Ma、0.13Ma和0.02Ma。该研究结果与前人对汾渭地堑系南部和青藏高原东北部的认识比较一致。首次提出了麓原面与横向冲沟阶地之间的共生关系，并通过这种共生关系重建断块山地隆升的期次，有效地降低了单一地貌类型在隆升期次识别上的不确定性，是论文的主要进展。5．横向冲沟纵剖面的特点与山地隆升的节律根据五台山北麓3条冲沟和系舟山北麓4条冲沟纵剖面的测量结果，河床的纵剖面由一系列坡度较陡的急流段和坡度较缓的缓流段连接而成，其中急流段由一系列密集的大裂点联合而成，而缓流段发育的裂点高度小、间距大。阶地消失点正好对应河床坡折点，其下游为急流段，河谷狭窄，而上游为缓流段，河谷宽阔。鉴于断块阶段性隆升对横向河流下切起到主导作用，认为河流纵剖面的这种特点难以用岩性差异导致的差异性侵蚀来解释，应当是断裂分期活动的结果，急流段形成于断块快速隆升期(活跃期)，多级裂点可能是多次地表位错的结果，而缓流段形成于稳定期，断层活动的强度与频率都较低。假若相邻两级阶地之间的河段内各裂点后退的速度是一致的，根据阶地的时代、以及急流段与缓流段的长度估算各河段所代表的时段长度，进而估算各构造期(活跃期或平静期)的持续时间。据此，可将五台山断块山地近120Ma以来隆升的节律划分为，快速隆升期为距今1200至1056ka、600至522ka、130至99ka、20至0ka，其他时段为稳定期。可将系舟山断块山地近120Ma以来隆升的节律划分为，快速隆升期为距今1200至1063ka、600至486ka、130至106ka、20至0ka，其他时段为稳定期。两个地区的估算结果可比，但有差异，认为这种差异是统计样本偏少，局部岩性与流域差异等因素所致，随着调查地区与统计样本的增加，局部因素可以进一步消除。统计表明，活跃期的持续时间比其相邻稳定期小的多，是其前一个稳定期的1／2.4～1／18.8，是其后一个稳定期的1／2.0～1／6.7。且稳定期持续时间越长，其后一个活跃期的持续时间也长。五台山北麓唐县期夷平面、P6与P4麓原面高出山前洪积扇分别为400m、270～290m、130～180m，系舟山北麓唐县期夷平面、P6与P4麓原面高出山前洪积扇也分别为400～430m、350～370m、145～160m，说明第四纪早期与晚期山地的隆升幅度大致相当(以1.2Ma为界)，但包括唐县期夷平面解体的构造事件在内，上新世末至距今1.2Ma之间共有3个快速隆升期，而距今1.2Ma以来有4个隆升期(不包括T1阶地的下切事件)。说明尽管第四纪以来山地的长期平均隆升速率变化不大，但阶段性隆升的频度在1.2Ma以来增大了，且近1.2Ma以来具有隆升作用频度增大、隆升期持续时间变短、隆升速率变大的趋势。阶地消失点附近的某些河段存在坡度的过渡带，即缓流段与急流段构成“S”型坡折，说明构造活动的转型有时可能存在过渡期，但需要在统计样本增加的情况下进一步核实。从近2万年以来的古地震研究结果来看，地震地表位错的次数与T2阶地消失点以下的裂点数并不能较好的对应，裂点数一般少于地震的期次，原因尚需探索。在明确了断块隆升在河流阶地形成中的主导作用前提下，通过阶地断代与河流纵剖面分析估算各构造期的持续时间，提高了构造期的断代精度，是论文的主要进展。6．断块山地分期隆升的成因探索忻定盆地周缘断块山地阶段性隆升存在两种可能的机制：区域构造活动机制与气候变化机制。区域地壳拉张作用下盆地的阶段性裂陷，会导致边界断裂的多期活动和山地的相对隆升。第四纪气候变冷、变化幅度增大的趋势使得山地经受了越来越强烈的周期性侵蚀，由此引发的周期性地壳均衡回弹效应，也是断块山地阶段性隆升过程中不可忽视的动力因素。区域地壳拉张裂陷导致盆地一侧地壳减薄与沉陷，与裂谷翼部较厚的地壳和较高的地势形成反差，是山盆地壳均衡升降效应的前提条件。尔后，裂谷翼部的剥露作用通过山盆地壳均衡升降效应不断消减山盆之间地势与地壳厚度的差异，直至实现地壳厚度均一化，地形夷平化，山地相对隆升过程终止，进入麓原化阶段。因此，地壳均衡回弹是与Davis侵蚀旋回相伴生的地壳动力过程。阶梯状麓原面的相对高差表明，上新世晚期以来忻定盆地周缘断块山地的长期平均隆升速率变化不大，但隆升的频度在1.2Ma以来明显增大了，且隆升期具有持续时间变短、隆升速率变大的趋势。这一现象难以用单一的区域构造活动机制解释。另一方面，近1.2Ma以来的快速隆升期与气候变化周期并不能完全吻合，说明气候变化并非主导因素，但统共4个隆升期中有3个始于间冰期初期，2个完全发生在间冰期，显示隆升作用与气候变化在时间上似乎有一定的关系。气候变化导致的地壳均衡回弹效应自第四纪以来、尤其是1.2Ma以来趋于加强，在山地隆升过程中扮演越来越重要的角色。从间冰期到冰期，地壳均衡回弹效应具有强弱交替的特点，并周期性地施加于地壳动力过程中，有利于促进山体的阶段性隆升，这或许是第四纪中期以来山地隆升频度加大的原因。由于山地的侵蚀作用在冰期向间冰期转换时最强，山盆地壳均衡升降效应因而最显着，使得山地快速隆升多开始于间冰期的初期。第四纪气候变化使得山地的侵蚀作用趋于加强，加速了山地隆升期的进程，这或许是第四纪中期以来隆升期持续时间变短以及隆升速率加大的原因。总之，经历了白垩纪晚期至第叁纪早期长期广泛的北台期夷平作用之后，忻定盆地周缘地区处于地壳厚度均一化、地形夷平化状态。区域地壳拉张裂陷作用形成了裂谷盆地，并与气候变化共同控制了盆地周缘断块山地的第四纪阶段性隆升。第四纪以来，气候变化导致的山地侵蚀作用趋于加强，强化了地壳均衡回弹效应，并周期性地施加于地壳动力过程中，有可能是导致第四纪以来山地隆升作用频度加大、隆升期持续时间变短、隆升速率加大的关键因素。初步探索了区域构造活动与气候变化在断块山地第四纪阶段性隆升中的作用，是论文的主要进展。7．晚第四纪以来断块分期活动的地震表现系舟山北麓断裂在距今100ka至22ka之间活动不明显，未发现地震地表位错事件；距今22ka以来垂直位移量达16～18m，发生了6～7次地表位错型地震事件。地震活跃期与最新断块活跃期相吻合，而地震平静期与末次断块稳定期相吻合。近22ka以来，系舟山北麓断裂在早期和晚期的地震活动相对丛集，中间相对稀疏。震级也存在从大到小、再由小到大的变化趋势。五台山北麓断裂在距今6～7ka之前经历了相对平静期，之后进入地震活跃期。冲沟纵剖面揭示最新断块活跃期可划分为几乎等长的3个活动亚期，活动性依次为强、弱和强，体现了不平稳的特点。从系舟山北麓断裂的古地震研究来看，从末次稳定期转入最新活跃期是突然的、强烈的。从古地震和微构造地貌方面对晚第四纪以来断块分期活动做了精细研究，是论文的主要进展。
葛伟鹏[9]2016年在《GPS观测研究现今青藏高原地壳形变机制》文中研究指明自50-55Ma以来,印度次大陆向北与欧亚大陆碰撞后形成“喜马拉雅-青藏高原”造山带,碰撞导致地壳增厚致使高原大幅隆升,改变了亚洲大陆岩石圈的构造格局,也对东亚地区的气候和环境产生了巨大的影响。阿尔金断裂作为青藏高原北缘的主控边界断裂,其运动学性质在上世纪七十年代受到关注,不同量级的滑动速率引出了“块体运动与东向逃逸”和“连续变形与地壳增厚”两种端元模型。约10~(-1)5 Ma以来,在青藏高原南部与北部出现地堑与裂谷,为高原东西向拉张运动提供了证据,表明青藏高原开始经历地壳减薄过程。青藏高原形成以来形变场经历怎样变化,长时间尺度的地质学构造过程与现今GPS观测是否能够统一?10~(-1)5Ma以来青藏高原地壳减薄过程造成高原高程怎样的变化?青藏高原北缘尤其是跨阿尔金断裂具有怎样的现今叁维地壳变形场,地壳应变是如何在北阿尔金断裂、祁漫塔格断裂和阿尔金断裂之间分配的?青藏高原北缘与塔里木盆地具有怎样的力学性质,对跨阿尔金断裂构造形变场造成怎样的影响?最后,GPS观测得到的现今地表形变场能够对青藏高原形变模式的争论作出何种回答?上述科学问题的回答,对于研究青藏高原隆升与变形过程具有十分重要的意义。本文分为两部分研究内容,第一部分是青藏高原北缘叁维震间运动场的观测与研究。在青藏高原北缘跨阿尔金断裂中段自建9个GPS连续台站并开展观测,根据区域研究特点设计无人值守的观测台站,具有低成本投入、高质量观测的特点。上述连续GPS台站的建立填补了青藏高原北缘尤其是在阿尔金无人区地壳形变观测研究的空白,积累了宝贵的连续GPS数据;截止2015年7月,共有4年的连续GPS观测。数据分析结果证明设计建站方法行之有效,GPS台站稳定、观测数据质量稳定、数据连续性稳定。结合使用“中国大陆构造环境监测网络”在研究区及邻域GPS连续台站数据作位置时间序列与速度场解算,获得青藏高原北缘地区跨阿尔金断裂中段现今叁维形变场。使用叁维线弹性后向滑移(backslip)块体运动模型,反演“塔里木块体”、“北阿尔金块体”、“柴达木块体”和“祁漫塔格块体”的叁维块体运动。结果表明,北阿尔金山相对于塔里木盆地有1.32±0.2 mm/yr的抬升速率,相对于柴达木盆地具有0.73±0.3 mm/yr的抬升速率,可解释为北阿尔金块体存在显着的造山过程;阿尔金断裂有8.21±0.60 mm/yr的左旋走滑速率、0.66±0.60 mm/yr的缩短速率;祁漫塔格断裂有0.53±0.60 mm/yr的左旋走滑速率、1.53±0.60 mm/yr的缩短速率;北阿尔金断裂有0.87±0.60 mm/yr的左旋速率、0.69±0.60 mm/yr的缩短速率。同时,阿尔金断裂中、西两段滑动速率基本一致,约在8.0~10.0 mm/yr范围。定量研究结果支持“连续形变与地壳增厚”模型,表明相对塔里木块体,青藏高原北缘地区正在抬升、增厚,以北阿尔金山地区最为明显,抬升速率达~1.3mm/yr。跨青藏高原北缘的阿尔金断裂、北阿尔金断裂和祁漫塔格断裂近200 km的宽泛变形带内南北向地壳缩短并不明显,缩短量仅为~2.9 mm,且近一半缩短量发生在祁漫塔格山南侧。GPS观测阿尔金断裂车尔臣河段(~86oE)剖面(He et al.,2013)表明断裂两侧存在非对称变形特征。本文采用非对称变形模型反演GPS速度剖面数据,获得断裂两侧塔里木盆地和青藏高原北部的地壳介质剪切模量差异。结果显示塔里木盆地地壳介质剪切模量约为青藏高原北部剪切模量1.53倍,相应S波波速比值为1.24,与前人(Yang et al.,2012)得到地壳和上地幔叁维VSV模型结果一致。地震学研究结果(Xie et al.,2013)认为青藏高原北部与东部地区在中地壳存在低速层,局部区域可能发生部分熔融;Hacker et al.(2014)进一步确认羌塘地块中地壳到深部地壳存在熔融现象。本文研究运用与地震学完全不同的资料,通过大地测量方法推导青藏高原北部与塔里木盆地的地壳介质力学性质差异,得到与地震学研究得到的S波波速比及其构造物理学解释相当一致的结果。成果为青藏高原力学演化模型提供新的约束。本论文第二部分内容是使用覆盖青藏高原及周边的GPS速度场,计算青藏高原内部应变率场。GPS观测速度场不仅显示了南东东-北西西向的地壳拉张过程,也揭示了青藏高原内部更加重要的地壳减薄过程。结果显示,青藏高原北部和南部的垂向应变率(减薄应变率)分别为8.9±0.8 nanostrain a~(-1)和7.4±1.2 nanostrain a~(-1),青藏高原西南部的垂向应变率为12.0±3.2 nanostrain a~(-1),表明青藏高原内部大尺度范围应变率测量结果的一致性。并且青藏高原内部的拉张应变率观测也相当一致,青藏高原北部,沿着N114o±1°E主应变方向的拉张应变率为21.9±0.4 nanostrain a~(-1);高原南部沿着N93±1°E主应变方向的拉张应变率为16.9±0.2 nanostrain a~(-1);高原西南部沿着N74±3°E主应变方向的拉张应变率为22.2±1.8 nanostrain a~(-1)。如果地壳减薄开始于10~(-1)5 Ma,并且现今观测得到应变率适用于整个时间跨度,那么地壳累积减薄5.5-8.5 km。应用Airy地壳均衡理论,青藏高原的平均高程将下降近~1 km。青藏高原北部、南部和西南部相似的垂向应变速率也表明在叁个区域的地壳拉张、正断裂运动和地壳减薄过程由相同的物理机制所支配。综合上述两部分研究成果,发现青藏高原现今垂向运动在高原内部和边缘地区存在很大差别。高原内部地区正在经历地壳减薄,而高原边缘地区正在经历不同程度的增厚与隆升。青藏高原北缘地区的垂向应变率~5-20 nanostrain a~(-1),如果考虑重力均衡作用,对应的垂向隆升速率在0.04~0.14 mm/yr左右。但是对于局部地区如北阿尔金块体,其底部受到塔里木盆地南缘下插挠曲板块的支持,在没有重力均衡情况下,垂向隆升速率可能达到~1 mm/yr。喜马拉雅地区呈现不同水平的垂向形变,垂向应变强烈(~10-80nanostrain a~(-1)),山脉底部受到印度下插板片的支持,无法通过重力均衡假定由垂向应变率估计隆升速率。但由GPS与水准数据约束的俯冲板片模型推测山脉隆升速率达到~7mm/yr。而对于祁连山地区,GPS应变率推测得到垂向应变率~20-40 nanostrain a~(-1),应用地壳均衡理论,平均隆升速率为0.15~0.3 mm/yr;而由于逆冲推覆构造与褶皱变形带的存在,中下地壳有可能仍存在弹性变形,不能实现完全重力均衡,实际隆升速率有可能高于这一估计。本文研究给出青藏高原不同地区叁维形变场与形变速率的定量估计,是对“连续形变与地壳增厚”形变模型的重要修正。结果并不支持“块体运动与东向逃逸”模型,并认为高原南北双向俯冲模型中的塔里木块体南向俯冲几乎不存在。
张会平[10]2006年在《青藏高原东缘、东北缘典型地区晚新生代地貌过程研究》文中进行了进一步梳理近些年,高原山脉隆升机制、造山带演化模式的研究关注地壳演化过程的地表过程证据,地表过程的研究也由定性化转变到半定量-定量化阶段。研究切入点是地壳形变、气候演化等的标志性载体,即地表地形地貌。另外,造山带系统内部水系发育的模式及其对构造隆升、气候变化的响应和反馈作用一直以来是构造地貌和河流地貌研究的热点。同时,数字高程模型(DEM)空间分析技术已被广泛地应用于定量地貌研究,如基本地形分析和古地形面(Paleo-surface)恢复重建以及剥蚀量的定量化研究。 青藏高原是印度板块与欧亚板块新生代以来的汇聚碰撞的结果,同高原主体平坦的地形相比,高原东缘、东北缘的地貌表现出强烈的陡变和突变性特征,而相对于青藏高原的南北边界而言,又具有较为弥散和不规则等特征。论文在讨论了青藏高原东缘以及东北缘现今差异地貌特征的基础上,重点选择青藏高原东缘岷江水系流域、青藏高原东北缘贵德—循化盆地地区为分析对象,通过系统提取了岷江水系流域相关流域地貌参数(如亚流域盆地面积,周长,沟谷总长度和分支比)和河流纵剖面形态等定量参数,以及贵德—循化盆地地区更新世古地貌形态和剥蚀量的分布形式等研究,最终得到如下结论和认识: (1) 青藏高原东缘与东北缘的地貌具有显着的差异性。在高原东缘地区,龙门山—岷山构造带与四川盆地之间构成显着的地形陡变带,造山带内部表现为高坡度,高地形起伏,岷江和嘉陵江两大基岩水系侵蚀下切作用明显,沟谷地形波长小。而青藏高原东北缘地区主要表现为地形高程呈逐渐递减的趋势,没有明显的地形陡变边界,总体为低坡度,低地形起伏,剖面反映地形波长较高原东缘地区变长,地貌上以宽缓的新生代盆地广泛分布为典型特征。 (2) 岷江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。岷江流域盆地内部区域地形起伏发育特征表明,岷山—龙门山构造带与四川盆地之间的差异隆升导致了持续递增的河流势能差,因此也就形成现今由北向南地形起伏逐渐增大的特征。微观来看,局部盆地地区后期地表剥蚀与沉积过程“削高填低”的作用控制了整个流域盆地内部局部低起伏地貌特征。 (3) 通过对青藏高原东北缘贵德—循化盆地地区更新世古地貌形态的恢复以及剥蚀量定量分析研究,详细总结归纳了关键技术及方法,并建立了相关工作流程。 (4) 以恢复的古地貌面为基础,对宏观尺度的古地貌形态(盆岭格局)和剥蚀量分布以及微观尺度典型地区(如湟水河)进行了分析和讨论,特别是有关湟水河河道变迁和河流下切(剥蚀)量分析为高原东北缘的垂向构造变形提供了一定的资料补充。湟水河河道更新世以来向南变迁可以作为课题组关于青藏高原东北缘第叁纪时期隆升扩展以及变形过程研究(早第叁纪西宁期西秦岭隆升—新第叁纪贵德期祁连山隆升—更新世祁连山再次持续隆升)有力的支持。以剥蚀量为基础,本文得到青藏高原东北缘更新世以来的隆升速率可能比高原主体地区相对要小的认识。
参考文献：
[1]. 最近1.2Ma青藏高原的隆升与东亚地表各圈层的相互作用[D]. 王勇. 兰州大学. 2006
[2]. 祁连山及邻区第四纪地质与地貌研究[D]. 郭怀军. 西北大学. 2017
[3]. 祁连山东段0.8Ma以来的构造隆升与气候变化[D]. 邬光剑. 兰州大学. 2001
[4]. 祁连山东段0.83Ma以来的构造-气候事件[J]. 邬光剑, 潘保田, 李吉均, 管清玉, 刘志刚. 中国科学(D辑:地球科学). 2001
[5]. 祁连山新生代构造地貌演化特征[D]. 戚帮申. 中国地质大学（北京）. 2014
[6]. 柴达木盆地西北缘尕斯库勒湖钻孔记录的中更新世气候转型[D]. 于永涛. 兰州大学. 2006
[7]. 中国北方荒漠化形成发展的地质环境研究[D]. 李智佩. 西北大学. 2006
[8]. 忻定盆地第四纪断块活动分期研究[D]. 张世民. 中国地震局地质研究所. 2007
[9]. GPS观测研究现今青藏高原地壳形变机制[D]. 葛伟鹏. 中国地震局地质研究所. 2016
[10]. 青藏高原东缘、东北缘典型地区晚新生代地貌过程研究[D]. 张会平. 中国地质大学（北京）. 2006
标签：气象学论文; 地质学论文; 河流阶地论文; 末次冰期论文; 黄土地貌论文; 地貌类型论文; 高原山地气候论文; 土地荒漠化论文; 全球气候变化论文; 第四纪论文; 冰川世论文;