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Geomorphology, Tectonophysics & JAES: 青藏高原北部祁连山山前河流阶地研究:对构造与气候的指示意义

2019-11-04

阶地是河流地貌演化过程中产生的重要地貌类型,它的形成主要受气候变化和构造抬升的共同影响。由于河流穿过构造活动地区,因此河流阶地变形被广泛用来揭示活动构造变形的类型和运动学速率。祁连山山前发育多条河流,发育的多级河流阶地为我们研究山前活动断裂长时间尺度演化历史提供了很好的载体。因此,近年来,活动构造研究室杨晓平研究员课题组与张会平研究员、长安大学黄伟亮博士、地壳应力研究所李安副研究员共同合作,选取祁连山山前洪水拔河、丰乐河和马营河3条河流的阶地进行了地貌面填图、年代测定(主要采用10Be和OSL)和阶地变形测量,以获得断裂变形的信息,并且分析河流下切的受控因素。获得了以下结论:

(1)获得了祁连山山前佛洞庙-红崖子断裂晚更新世以来的逆冲速率:0.9-1.3 mm/a; 山前断裂大致吸收了祁连山地块地壳缩短的15-20%;沿祁连山体走向上,祁连山中段山前逆断裂高抬升速率对应高构造地形(structure relief)、高河流陡峭系数以及高流域盆地侵蚀速率。

(2)山前逆断裂向河西走廊盆地方向逆冲扩展,形成隐伏的逆断裂-褶皱,是吸收地壳缩短的重要构造,也是未来可能发生地震的区域;

(3)祁连山北缘地区阶地的初始废弃主要受气候变化的控制,而持续的河流下切则主要受控于构造抬升;晚更新世/全新世以来祁连山山前河流的高下切速率(5-10mm/a)可能与冰消期大量冰川融水汇入河流,从而诱发强烈河流下切有关。

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图1(A)洪水拔河阶地分布 (B)河流下切速率与构造抬升速率对比 (C)区域河流下切对比

上述研究成果发表在:

(1)Yang, H., Yang, X. *,  Huang, W. Huang, X., Hu. Z., and Yang, H., 2019. 10Be and OSL dating of Pleistocene fluvial terraces along the Hongshuiba River: Constraints on tectonic and climatic drivers for fluvial downcutting across the NE Tibetan Plateau margin, China. Geomorphology, https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2019.106884

(2)Yang, H., Yang, X. *, Zhang, H., Huang, X., Huang, W. and Zhang, N., 2018. Active fold deformation and crustal shortening rates of the Qilian Shan Foreland Thrust Belt, NE Tibet, since the Late Pleistocene. Tectonophysics, 742, 84-100. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2018.05.019

(3)Yang, H., Yang, X. *, Huang, X., Li, A., Huang, W. and Zhang, L., 2018. New constraints on slip rates of the Fodongmiao-Hongyazi fault in the Northern Qilian Shan, NE Tibet, from the 10Be exposure dating of offset terraces. Journal of Asian Earth Sciences, 151, 131-147. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2017.10.034