GRL:青藏高原东缘大渡河流域晚新生代隆升历史:河流纵剖面模拟的约束及启示

青藏高原腹地地势平坦,边缘陡峻且发育许多深切峡谷(Clark et al., 2005)。尤其是高原东缘,连接高原与到四川盆地的龙门山断裂带,存在超过4 km地形高差(Kirby et al., 2002, 2003)。由于缺乏新生代前陆盆地地层记录(Burchfiel et al., 1995)以及较低的GPS速度场(King et al., 1997; Chen et al., 2000; Zhang et al., 2004a),一些学者因此提出下地壳流模型用于解释地壳增厚过程(Royden et al., 1997; Clark and Royden, 2000; Clark et al., 2005a)ClarkRoyden (2000)指出下地壳流动应于~20 Ma左右开始后促使高原东缘在10 - 15 Ma时加速抬升。然而Wang et al. (2012) Zhang et al. (2016) 最近的研究表明,高原东部地区曾经历两个阶段快速剥露。第一阶段开始于35-25 Ma,第二阶段开始于10-15 Ma,并一直持续到现在。第二阶段快速剥露和构造抬升先后陆陆续续被广泛报道(Kirby et al., 2002; Zhang et al., 2004 b; Godard et al., 2009; Cook et al., 2013; Tian et al., 2013; Guenthner et al., 2014; Tian et al., 2015; Tan et al., 2017; 1)


1 (a)青藏高原东缘新构造背景。缩写:ATF = 阿尔金断裂,GXF =甘孜-鲜水河断裂,RRF = 红河断裂,SB =四川盆地,TP =青藏高原。(b)高原东缘新生代变形与活动断裂。快速隆升或河流下切的起始年龄用红、白圈表示。文献引用[1] = Kirby et al., 2002; Wang et al., 2012. [2] = Godard et al., 2009. [3] = Tian et al., 2013; Guenthner et al.,2014. [4] = Cook et al., 2013. [5] = Clark et al., 2005b; Ouimet et al., 2010. [6] = Tian et al., 2015. [7] = Tan et al., 2017b. [8] =Zhang et al., 2016. [9] = Ouimet et al., 2010. [10] =Li and Zhang., 2013. [11] =Zhang et al., 2015. [12] =Tian et al., 2014.

目前来看,高原东缘的快速下切历史研究结果仍存在分歧,高原东缘隆升历史具体是怎样的?由于热年代剖面所确定的剥蚀/隆升速率通常是自某一特定时间以来的平均值,构造隆升的详细过程难以量化,隆升究竟是均匀的还是随时间变化的?上述问题亟需有新结果加以检验和论证。

近年来,国际学者开始利用基岩河流高程剖面模拟造山带隆升历史(Pritchard et al., 2009; Royden and Perron, 2013; Fox et al., 2014; Goren et al., 2014; Rudge et al., 2015),并取得了较好的效果。发育于高原东缘的大渡河流域横跨内部平坦的高原面以及陡峭的高原边界,记录了高原东缘的隆升历史。基于此,新构造与年代学实验室硕士研究生马字发在导师张会平研究员指导下,采用线性模拟方法(Goren et al., 2014),对大渡河河流纵剖面及裂点分布进行了研究,对比分析区域的热年代学研究结果,主要获得如下结论和认识:

(1)通过高原东缘大渡河河流纵剖面分析,利用线性模拟的方法,结果表明大渡河流域河网记录了约30 Ma以来的隆升历史的信号(图2);

(2)中中新世之前,大渡河流域经历了相对缓慢的抬升(隆升速率< 0.1 mm/a),但是从12-15 Ma至现今,隆升速率逐渐增大至0.33 ± 0.03 mm/a(图2)。

(3)利用基岩河道反演结果,与区域低温年代学研究认识相一致,但更加细化了连续的演化过程;同时表明反演方法是重建隆升历史的有力手段,有望在无法开展热年代学研究的区域加以推广。

2 大渡河流域不同侵蚀系数和步长反演的隆升历史。(a) 10步间隔和 (b) 20步间隔。阴影条分别显示了~12-15 Ma3-4 Ma时的速率变化。

 

上述研究成果以青藏科考项目为第一资助,发表于国际期刊Geophysical Research Letters

Zifa Ma, Huiping Zhang*, Yizhou Wang, Yaling Tao, Xuemei Li,. 2020 (47). Inversion of Dadu River bedrock channels for the Late Cenozoic uplift history of the eastern Tibetan Plateau. Geophysical Research Letters. https://doi.org/10.1029/2019GL086882