天山北麓流域面积高度积分特征及其构造意义

提取了天山北麓河流水系流域的常规地貌计量指标(盆地大小、面积和高差)以及面积高度积分,通过对流域面积高度积分曲线形态特征、面积高度积分值的分析,结合区域地质构造活动,探讨了面积高度积分对板内再生造山带新构造活动的指示意义以及天山北麓流域的地貌发育过程。研究表明,北天山流域的次集水盆地面积高度积分与次集水盆地的面积和高差都没有相关性,堆积作用和轻微构造抬升作用都会影响冲积扇区次集水盆地,使其面积高度积分值偏高。河流面积高度积分曲线形态和面积高度积分值在空间分布上的差异,反映了天山北麓3排逆断裂褶皱带的不同的构造活动特征。面积高度积分曲线的循环形态特征,揭示了强烈构造运动与河流剥蚀作用影响面积高度曲线形态发育的动态演绎过程。

面积高度积分的面积依赖与空间分布特征

面积高度积分作为揭示区域构造相对活动性的指标,其面积依赖和空间分布两大特性会影响到它对构造活动的解释。以北天山10条河流流域作为研究区域,研究表明,在不同集流面积阈值下,天山北麓流域次集水盆地的平均面积高度积分与平均面积、平均高差都具有负相关关系。受北天山褶皱逆断裂构造带的影响,流域面积高度积分值的分布与构造带走向相一致,上游山地型次集水盆地面积高度积分值大于中游山麓丘陵型次集水盆地面积高度积分,揭示了面积高度积分存在空间分布依赖的特性。在大小不同观测尺度下,构造活动和基岩岩性差异对面积高度积分有着不同的影响。在玛纳斯河流域中,以不同集流阈值提取的不同面积大小的次集水盆地与各年代地层以及活动构造做GIS叠加分析,可以发现当集流阈值小于9km2时,面积高度积分值受到岩性与构造的双重影响,而当集流阈值大于20km2时,面积高度积分值主要反映构造活动的影响。

贺兰山水系流域数值地貌特征及其构造指示意义

基于Arcgis9.3与ASTER GDEM数据,提取了贺兰山两侧主要水系及其流域边界,根据河流及流域指标提取河流纵剖面、流域的Strahler曲线,并计算其面积高度积分值(Hypsometric Interg-ral)、河流纵剖面的凹度值(Concavity)。通过HI值、凹度值同河流落差、河流长度、流域面积之间相关性分析发现,后3种地貌参数与HI值、凹度值间的相关性较差。对比分析贺兰山两侧河流HI值及凹度值发现:贺兰山东侧北段活动性大于南段,西侧构造活动性分布规律不明显。结合9条河流所处流域的Strahler曲线、河流纵剖面形态和HI值、凹度值分析发现:汝箕沟及其以北贺兰山地区处于地形演化的老年期,汝箕沟以南贺兰山段处于均衡调整的壮年期。

地貌参数方法在小尺度地貌研究中的应用--以北天山独山子背斜为例

地貌参数是定量地貌研究的重要方法,旨在从地表形态中提取构造运动及地表侵蚀等信息。近年来,空间对地观测技术的发展使得高精度地形数据的获取更加便捷,利用这些数据提取小尺度地貌中蕴含的更精细的地质信息成为定量地貌学研究的重要内容。文中以北天山独山子背斜为研究对象,探究地貌参数在小尺度地貌研究中的适用性及其所反映的背斜构造地貌特征。研究基于ALOS卫星12.5m分辨率的地形数据,计算了独山子背斜区的HI指数、ksn和起伏度,并对参数的适用性和含义进行讨论。结果表明:1)独山子背斜自倾伏端向核部呈现由河流逐渐深切向地势逐渐消减的连续变化,背斜核部相对倾伏端抬升速率更高、侵蚀量更大、地貌演化阶段更靠后。地貌参数的计算结果与背斜的地质特征相符,说明地貌参数方法在小尺度地貌研究中是行之有效的。2)在小尺度地貌的定量研究中,计算HI指数时在确保数据有效的前提下应尽量选择更低级别的汇水盆地参与计算,以提高计算结果的分辨率。计算ksn时需要剔除小流域无效数据并保证剩余数据具有足够的密度,以确保该参数能作为抬升速率评价指标。计算起伏度时在确保采样窗口满足统计误差要求和研究需求的前提下,应尽量选择更小的窗口进行计算以提高结果的分辨率。使用更高分辨率的地形数据有助于提高以上参数计算结果的分辨率和准确度。

基于DEM数据的北天山地貌形态分析

基于SRTM3-DEM数据,运用GIS空间分析技术,通过面积-高度积分、地形高程(平均高程、最大高程、最小高程)、地势起伏度及地形剖面线方法,对北天山的地貌特征进行了初步分析。结果表明,北天山山势险峻并且呈NW-SE走向,显示天山受南北向水平挤压隆升作用。近S形的面积-高度曲线、偏高的面积高度积分值表明北天山地区处于构造活跃时期,地貌发育属壮年期的早期阶段。地形高程剖面线揭示了北天山存在3级夷平面地貌特征,地势起伏度变化幅度最大地区则是受陆内挤压构造应力影响地形抬升最强的地区。