【摘要】：祁連山地處青藏高原東北緣，是高原隆升向周圍擴展的最年輕的部位之一。自新生代以來隨著高原的隆升擴展，祁連山也經(jīng)歷了強烈的構(gòu)造變形，改變了當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛�、水系分布以及大氣環(huán)流格局，是公認的研究構(gòu)造-氣候-剝蝕作用的理想場所。研究祁連山構(gòu)造-氣候-侵蝕的相互關(guān)系，對于認識區(qū)域的地貌演化過程有著重要的意義。因此，本文分別以祁連山整體以及發(fā)源于山脈中部的洪水壩河流域為對象開展研究，主要探討祁連山侵蝕的影響因素以及亞流域地貌特征、侵蝕分布與構(gòu)造和氣候的關(guān)系。 1.祁連山流域侵蝕速率時空分布特征及其影響因素 本文計算了祁連山11個匯水區(qū)域的歷史累積地震矩（構(gòu)造活動）、徑流變異系數(shù)（表示暴雨）、斷裂密度（地表破裂程度）、坡度和局部地形起伏（地表陡峭程度）。利用相關(guān)性分析和主成分分析判別這些因子與侵蝕的關(guān)系。結(jié)果表明流域現(xiàn)代侵蝕速率的空間差異主要受到地形陡峭程度、地表破裂度和暴雨的影響，，其中地形因子對侵蝕的貢獻最大。而地震矩對侵蝕的貢獻有限。 為了研究侵蝕速率在不同時間尺度上的差異，本文統(tǒng)計了這11個匯水流域內(nèi)不同坡度段所占面積比重及其與流域侵蝕速率的相關(guān)系數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)陡坡區(qū)（坡度＞20°）為侵蝕主要發(fā)生地帶，而流域內(nèi)緩坡區(qū)（坡度＜5o）的弱侵蝕或沉積作用顯著降低了流域整體的侵蝕速率。假設(shè)所有河流沉積物來自陡坡區(qū)，得到的流域最小侵蝕速率與河流下切（千年尺度）或山體剝露速率（百萬年尺度）一致。因此，研究認為不同時間尺度的侵蝕速率的差異主要是統(tǒng)計方法的不同（忽略了流域內(nèi)緩坡區(qū)對侵蝕物質(zhì)的截留），而可能不是氣候干旱化造成的。祁連山不同時間尺度的侵蝕存在一定的相似特征。例如，本文對祁連山流域千年尺度侵蝕速率的研究表明，地形陡峭程度仍是控制其最關(guān)鍵的因子。 較短時期內(nèi)（幾十年或千年尺度）地形整體的變化可以忽略，然而在地質(zhì)歷史時期（百萬年尺度），侵蝕會對地形造成顯著影響。熱年代學(xué)研究表明祁連山南北兩側(cè)幾乎同時快速隆升，隆升速率南高北低。而流域局部地勢起伏南低北高，與流域侵蝕速率的變化趨勢相似。這可能是由于南部流域內(nèi)大量緩坡區(qū)域的存在，來自陡坡區(qū)域的侵蝕物質(zhì)被截留，這種“削高填低”的過程造成祁連山局部地勢起伏的南北差異，符合“澡盆式”模型。 2.洪水壩河流域地貌特征及其構(gòu)造指示意義 洪水壩河發(fā)源于北祁連中部，流域內(nèi)部地貌特征差異顯著。為了研究亞流域地貌特征對構(gòu)造活動的響應(yīng)，本文利用GIS空間分析工具，提取了流域整體與5個亞流域的河網(wǎng)分支比、盆地起伏、平均坡度、平均高程等地貌參數(shù)。并對整個流域地形作坡譜分析，獲得洪水壩河水系流域地貌特征。研究表明，洪水壩河流域整體上地形起伏大、坡度陡、水系發(fā)育程度低。內(nèi)部從南向北，亞流域的河網(wǎng)分支比和盆地起伏顯著增大。在分析地層巖性和冰川作用等相關(guān)因素的基礎(chǔ)上，認為這種變化表明流域所受構(gòu)造活動的影響從南向北顯著增強：南部受構(gòu)造活動的影響微弱，地勢平坦，可能是殘存的古侵蝕面，亦或是受山間盆地的沉積作用影響；中部區(qū)域由于被昌馬斷裂東段切穿，斷裂帶附近區(qū)域較弱的抗侵蝕能力與河流的快速下切共同造成了盆地起伏的增加；北部區(qū)域受到佛洞廟-紅崖子斷裂西段的逆沖活動的影響，地貌特征表現(xiàn)為盆地起伏驟增和強烈的河流下切。 3.洪水壩河流域侵蝕分布特征及其與氣候的關(guān)系 侵蝕作為連接構(gòu)造-氣候相互作用的紐帶，在地貌演化過程中起著重要作用。目前研究侵蝕的方法難以建立沉積物與源區(qū)的對應(yīng)關(guān)系，不能反映源區(qū)的侵蝕分布特征。對此，本文利用裂變徑跡熱年代學(xué)研究洪水壩河流域的侵蝕分布特征。首先利用匯水盆地源區(qū)基巖的裂變徑跡年齡-高程關(guān)系，對源區(qū)每一個高程點賦予內(nèi)插的年齡值，從而得出源區(qū)的年齡概率分布。然后，根據(jù)河床碎屑的單顆粒年齡建立沉積物年齡概率分布。最后，比較源區(qū)和沉積物的年齡分布特征，判別沉積物對應(yīng)的源區(qū)的高程分布與相對侵蝕速率。研究表明，洪水壩河流域內(nèi)部侵蝕分布不均勻。對于不同時期的礫石沉積而言，細礫沉積的年齡年輕，分布具有一致性，說明其來源分布大致相同，都處于低海拔區(qū)域；而對于同一時期的粗礫，其年齡分布較細礫巖偏老，源區(qū)海拔較高。礫石沉積源區(qū)高程分布與粒徑大小密切相關(guān)，這種現(xiàn)象不能單純用構(gòu)造成因解釋；聯(lián)系洪水壩河流域所處位置、平均海拔以及年均溫和高山冰川、凍融作用，研究認為這種粗礫沉積很有可能是高山凍融作用，將巖體裂解，而后在水動力條件比較強的時候被搬運出盆地，在河流下游沉積所產(chǎn)生的。 綜合對祁連山整體以及局部流域侵蝕分布和構(gòu)造地貌特征的研究，認為在幾十年或者千年尺度上，地形陡峭程度控制流域侵蝕速率；而在百萬年尺度上，侵蝕的空間分布不均也會影響局部地勢起伏。局部亞流域河網(wǎng)分支比和盆地起伏的空間差異指示了洪水壩河流域內(nèi)部構(gòu)造活動由南向北顯著增強。該流域內(nèi)部侵蝕分布不均，侵蝕的空間分布特征可能受到氣候變化的影響，而與構(gòu)造的關(guān)系并不顯著。本文的研究成果為深入理解祁連山地貌演化過程，提供了大量的基礎(chǔ)資料與新的認識和視角。
【學(xué)位授予單位】：中國地震局地質(zhì)研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P542;P931

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 沈永平,劉時銀,甄麗麗,王根緒,劉光t;祁連山北坡流域冰川物質(zhì)平衡波動及其對河西水資源的影響[J];冰川凍土;2001年03期

2 張華;張勃;趙傳燕;;黑河上游多年基流變化及其原因分析[J];地理研究;2011年08期

3 萬景林;鄭文俊;鄭德文;王偉濤;王志才;;祁連山北緣晚新生代構(gòu)造活動的低溫?zé)崮甏鷮W(xué)證據(jù)[J];地球化學(xué);2010年05期

4 許志琴,曾令森,楊經(jīng)綏,李海兵,姜枚,金之鈞,鄭和榮,郭齊軍;走滑斷裂、“擠壓性盆-山構(gòu)造”與油氣資源關(guān)系的探討[J];地球科學(xué);2004年06期

5 張培震;鄭德文;尹功明;袁道陽;張廣良;李傳友;王志才;;有關(guān)青藏高原東北緣晚新生代擴展與隆升的討論[J];第四紀研究;2006年01期

6 陳杰;K. H. Wyrwoll;盧演儔;B. Krapez;萬景林;劉進峰;;祁連山北緣玉門礫巖的磁性地層年代與褶皺過程[J];第四紀研究;2006年01期

7 張會平;楊農(nóng);張岳橋;孟暉;;岷江水系流域地貌特征及其構(gòu)造指示意義[J];第四紀研究;2006年01期

8 陳建軍;季建清;余紹立;;雅魯藏布江大峽谷地貌響應(yīng)時間域的定量計算[J];第四紀研究;2008年02期

9 施煒;;黃河中游晉陜峽谷的DEM流域特征分析及其新構(gòu)造意義[J];第四紀研究;2008年02期

10 張會平;張培震;吳慶龍;陳正位;;循化-貴德地區(qū)黃河水系河流縱剖面形態(tài)特征及其構(gòu)造意義[J];第四紀研究;2008年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 李巖瑛;祁連山地區(qū)降水氣候特征及其成因分析研究[D];蘭州大學(xué);2008年

2 鄭文俊;河西走廊及其鄰區(qū)活動構(gòu)造圖像及構(gòu)造變形模式[D];中國地震局地質(zhì)研究所;2009年

本文編號：2642371