宇宙成因核素^10Be在古侵蚀速率研究中的原理与应用

河流沉积物中的宇宙成因核素^10Be记录了百万年尺度的古侵蚀速率信息,为定量揭示构造-气候-地表侵蚀之间的耦合关系提供了一个可靠途径。尽管目前基于宇宙成因核素获取古侵蚀速率的相关研究尚处于起步阶段,然而这一方法弥补了以往通过盆地沉积速率表征古侵蚀速率带来的缺陷和不足,同时相对热年代学方法具有更高的时间分辨率。本文在回顾宇宙成因核素法计算流域平均侵蚀速率原理的基础上,重点阐述了近年来有关基于河流沉积物中的^10Be核素浓度获取古侵蚀速率的方法原理、计算参数、假设(前提)条件和采样策略,以期促进该方法在地表-地貌过程领域得到更广泛的应用。随后总结了应用该方法解释或揭示构造和气候驱动地貌演化的研究实例;并以此为基础,思考了古侵蚀速率研究的未来应用方向,即有望进一步揭示构造、气候和地表侵蚀过程三者之间的相互关系,进而助推青藏高原晚新生代以来地貌、地形演化的定量化发展。

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。