利用河流阶地约束活动逆冲-褶皱构造变形速率的不确定性:以天山北麓为例

河流地貌,特别是河流阶地是新构造与构造地貌、活动构造研究的一个重要对象,常用来刻画下伏构造变形的速率与时空模式,但利用河流地貌约束构造变形速率存在潜在的不确定性。基于十多年在天山北麓开展的构造地貌研究,认为不确定性主要包括以下4个方面:(1)与阶地定年策略有关的不确定性。对于晚更新世末—全新世的年轻阶地,利用阶地沉积顶部年龄和上覆堆积底界年龄分别约束得到的变形速率可能存在比较大的差异,本研究中这种差异为50%;对于更老阶地,用这两个年龄限定的变形速率差异不大。(2)与阶地对比有关的不确定性。沿背斜走向,河流过程对构造活动(如背斜基岩抬升)的响应存在时间上的不同步性。因此,对于发育在同一背斜构造上的不同河流,用某条河流已定年阶地的年龄,基于河流间的阶地对比确定另一条河未定年阶地的年龄,可能会导致阶地年龄不可忽视的偏差,进而造成对变形速率及其时空模式的误判。(3)与河流阶地位相相关的不确定性。不同成因的阶地均能呈现特定的阶地位相(向下游收敛或发散),这不利于基于阶地拔河高度的上下游阶地对比,也不利于利用阶地探讨构造活动的空间特征。(4)对于跨背斜或者断层的地貌面,由于背斜翼部或断层下降盘相对构造下沉,早期形成的地貌面将被后期的沉积物埋藏,这增加了利用该地貌面准确刻画下伏构造变形特征的难度,相关工作也要求构造两侧的变形参考面为同级地貌面。以上不确定性在利用河流地貌刻画逆断裂-褶皱构造变形特征的研究中需要予以注意。

西域砾岩的地层属性与成因:进展与展望

西域砾岩是我国西北造山带(如天山、昆仑山、祁连山)山前发育的一套晚新生代冲-洪积相沉积,其记录了晚新生代以来的山体隆升、气候变化等信息,是研究盆山耦合、环境演变的良好载体。西域砾岩自首次命名以来,吸引了众多地学研究人员开展了系统的研究工作,特别是在西域砾岩的岩性特征、沉积过程、地层年代、成因等方面取得了显著进展。本文通过系统梳理前人成果,结合自己研究取得的认识,总结了目前关于西域砾岩的研究现状和进展,并提出了今后的研究展望。为更好地揭示西域砾岩所记录的环境演化信息,需要进一步开展西域砾岩的物源研究,如锆石U-Pb年龄谱分析、重矿物分析等方面的工作。

太行山地貌计量指标空间特征及其构造地貌意义

系统的地貌计量指标分析有助于理解造山带新构造活动特征与地貌演化。太行山地处中国第二、三地形阶梯的边界,具有重要的构造地貌意义。基于ASTER GDEM地形数据,对太行山按流域进行了面积高程积分、河长坡降指标(SL)和Hack剖面等地貌计量指标的分析,结合地层、构造等资料,探讨了太行山构造地貌演化特征。结果表明,在分析的11条河流中,7条河流的面积高程曲线(HC)呈S形,面积高程积分值(HI)在0.35~0.60之间,表明其地貌演化处于壮年阶段,4条河流的HC呈凹形,HI值小于0.35,表明其地貌已遭受强烈侵蚀改造,目前处于地貌演化的老年阶段;7条河流的Hack剖面呈上凸形态,均衡坡降指标值(K)偏高,表明流域所在区域新构造活动较为活跃,4条河流的Hack剖面近似直线,K值偏低,表明河流所在区域新构造活动性较弱;从整体上看,太行山的HI平均值为0.36,HC为接近凹形的S形,表明太行山地貌演化整体上处于“壮年期”向“老年期”过渡阶段;太行山新构造活动性(断裂活动)在空间上存在差异性,东部活动性较强,西部地区活动性相对较弱。

中国阿尔泰山流域侵蚀速率及其控制因素

流域侵蚀速率的时空变化对于理解活动造山带的地貌演化具有重要意义。以阿尔泰山8个山地流域为研究对象,利用1964—2011年的水文数据,采用河流输沙量法估算了年代际山地流域侵蚀速率。首先确定悬移质、推移质和溶解质对河流输沙量的贡献,然后计算各流域的年代际侵蚀速率,并结合已有研究结果,探讨了阿尔泰山流域侵蚀速率的时空特征及其控制因素。结果表明:阿尔泰山8个山地流域的平均侵蚀速率为0.03 mm·a^(-1),其中乌伦古河山地流域侵蚀速率最小(0.01 mm·a^(-1)),额尔齐斯河支流克兰河山地流域侵蚀速率最大(0.05 mm·a^(-1))。进一步对侵蚀速率与气候、地形、岩性、构造和植被等因素进行相关分析,发现流域侵蚀速率与地形因子(流域面积、地形起伏度)和气候因子(径流深度、平均温度)的相关性较强,表明这些因素可能对阿尔泰山山地流域侵蚀起主要影响。与阿尔泰山百万年尺度的剥蚀速率(0.07~0.3 mm·a^(-1))相比,研究时段内的流域侵蚀速率偏低,这表明中亚地区晚新生代持续的干旱气候可能制约了阿尔泰山地表侵蚀。

蒙特卡洛方法与逆冲构造变形速率的限定

变形速率是衡量构造活动强弱的重要参数,对其准确限定一直是构造地貌、活动构造研究的重点。以河流地貌作为参考面限定构造变形速率是目前研究中最常用的手段。基于近年来的研究体会和具体的研究案例分析认为,虽然目前已能获得可靠的变形量和地貌年龄数据,但若想获得合理、可靠的变形速率,需要关注这两类数据之间的匹配关系与由其构建的断裂滑动历史的合理性。相较于通过位错量与构造变形时间的比值,或利用两者进行线性回归的方法来限定变形速率,从模拟合理的断裂滑动历史的角度出发,蒙特卡洛方法可有效减小变形速率估计的不确定性,使变形速率估计更加合理,从而为地震风险评价等提供可靠的基础资料。