构造活动和气候变化对河流阶地发育的影响--以祁连山北缘洪水坝河和马营河为例

河流阶地作为构造和气候作用的载体,记录了活动造山带地区的构造活动和气候变化之间的相对变化信息。文中以穿过祁连山北缘活动断裂带的洪水坝河和马营河为例,探讨河流地貌发育与构造和气候之间的关系。基于遥感影像解译识别出8—9级河流阶地,并对其期次进行划分。根据洪水坝河T5和马营河T6阶地的相对拔河高度和年龄,分别计算出2条河流15ka和11ka以来的平均下切速率为(10.2±2.0)mm/a和(12.2±2.8)mm/a。再利用差分GPS分别对2条河流的T5和T6阶地面上的断层陡坎进行精确测量,结合测年结果,计算出佛洞庙-红崖子活动断裂的垂直滑移速率比河流下切速率低1个量级。对比研究区内活动断裂两侧阶地发育序列的差异性,构造抬升和河流下切速率数量级的差别,并结合祁连山北缘区域上已发表的研究结果,初步认为构造活动与气候变化共同影响祁连山北缘河流阶地的发育,其中气候变化是控制该区全新世河流阶地发育的主要因素。更深入的活动构造调查和阶地年龄约束有助于更好地揭示祁连山北缘的活动构造特征和河流演化历史。

冲积扇河流阶地演化对走滑断裂断错位移的限定

滑动速率是活动断裂定量研究的重要参数,是指在一段时间内断裂两盘相对运动的平均速度,是断裂带上应变能累积速率的重要表现,常被用于评价断裂的地震危险性。区域河流地貌特征及水系演化会受到构造活动的显著影响,因此分析河流地貌演化是研究构造变化特征的重要方法,也是限定断裂滑动速率较为可靠的方法。在总结河流地貌演化过程模式的基础上,考虑地形地貌因素的影响,建立了河流阶地位错模式和位错量的测量方法,并以阿尔金断裂东端断裂近垂直穿过的高岩沟为例,建立了其河流阶地的演化过程及其与断裂位错的关系,得到了不同阶地因断裂活动形成的位错量。结合前人的阶地测年结果,估算得到了阿尔金断裂在该段的水平滑动速率为(1.80±0.51)mm/a。

应用河流阶地^(10)Be深度剖面计算千年至十万年尺度流域平均古侵蚀速率

古侵蚀速率的时空变化规律是研究构造-气候-地表侵蚀之间耦合关系的重要线索。已有的研究多侧重于百万年(10~6)或百年(10~2)尺度上的侵蚀速率限定,但对千年至十万年(10~3~10~5)尺度上的侵蚀速率限定较少。河流阶地的发育能够延续千年至十万年,其沉积记录保留了大量流域侵蚀信号,为建立该时间尺度上的流域古侵蚀速率记录提供了理想的数据支撑。本研究介绍了一种千年至十万年尺度上的流域平均古侵蚀速率计算方法。基于河流阶地^(10)Be深度剖面,约束阶地表面沉积物的^(10)Be继承浓度和阶地面废弃年龄,进而计算出多期阶地发育期间的流域平均古侵蚀速率。随后,以青藏高原东北缘北祁连西段为例,基于山前6条河流(自西向东分别为石油河、白杨河、北大河、洪水坝河、丰乐河和马营河)已发表的16个阶地^(10)Be深度剖面数据(共81个^(10)Be样品)和7个现代河道沉积物的^(10)Be浓度数据,建立了北祁连西段约200 ka以来的流域平均侵蚀速率记录(共23个侵蚀速率值)。结果表明,北祁连西段千年至十万年尺度上的流域平均古侵蚀速率变化趋势与气候波动曲线之间存在较强的对应性,揭示了气候变化是引起流域地表侵蚀的关键因素。上述实例证明,应用河流阶地^(10)Be深度剖面可有效地计算千年至十万年尺度上的流域平均古侵蚀速率,并有助于深入剖析构造、气候和地表侵蚀过程三者之间的潜在关系,进而推动活动造山带地区定量地貌学研究的发展。