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。

宇宙成因核素^(10)Be揭示的北祁连山侵蚀速率特征

山脉侵蚀速率的大小和时空分布信息是研究山脉构造—气候相互作用和地貌演化的关键切入点,其大小是受气候还是构造控制争论已久。宇宙成因核素10Be方法为从千年至万年尺度上定量研究流域平均侵蚀速率提供了一种先进和快捷的技术手段,为揭示侵蚀速率与现代气候和构造地貌因子的关系并进行相关分析提供了基础。利用该方法对北祁连山近现代侵蚀速率进行了研究。所采集的9个流域现代河沙样品,结合前人数据进行共同分析,结果显示该区侵蚀速率的变化范围为18.7~833 mm/ka,北祁连山中段的侵蚀速率约为323 mm/ka,该区侵蚀速率与降雨量没有明显的对应关系,但与流域平均坡度呈现很好的非线性关系,揭示坡度是该区侵蚀速率的最主要控制因素。通过对比北祁连山地表平均侵蚀速率和该区域的断层垂直滑动速率发现整体上该区域地表侵蚀速率要低于祁连山北缘断层的垂直滑动速率,反映了北祁连山正处于地形抬升和生长的过程之中。