【摘要】：基巖風(fēng)化體現(xiàn)了構(gòu)造與氣候?qū)Φ孛惭莼^程的共同作用。晚新生代的強(qiáng)烈構(gòu)造抬升和干旱的氣候條件,使得祁連山成為研究基巖風(fēng)化與地貌演化過程的理想場所。本研究以源于祁連山的黑河流域?yàn)榘袇^(qū),開展關(guān)鍵帶表層基巖風(fēng)化強(qiáng)度的空間變化特征及其影響因素的研究。以期通過基巖硬度值(R值)和風(fēng)化殼化學(xué)元素的分析,獲取黑河流域物理風(fēng)化作用與化學(xué)風(fēng)化作用的空間變化,并通過潛在的地形與氣候因子分析,明晰了影響風(fēng)化過程的主要因素,進(jìn)而討論了結(jié)果所揭示的地貌演化意義。本研究在黑河中上游選取了35個樣品采集區(qū)進(jìn)行R值采集,并在其中20個樣品采集區(qū)同步進(jìn)行坡面風(fēng)化樣品的采集。通過分析R值與總剝蝕速率、巖性、地形因子和氣候因子的相關(guān)關(guān)系,CDF(Chemical Deletion Fraction)與總剝蝕速率、地形因子和氣候因子的相關(guān)關(guān)系,結(jié)果顯示:(1)R值大致可以代表研究區(qū)內(nèi)總剝蝕速率的空間變化特征,景觀發(fā)育符合“風(fēng)化限制”;巖石類型、坡度、局地高差、NDVI以及年均降水量對R值的影響有限;氣溫在介于4℃到-3℃之間和介于-3℃到-8℃之間與R值的關(guān)系出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折,R值隨著海拔的變化在2 400 m與3 800 m處同樣發(fā)生了轉(zhuǎn)折,這兩種關(guān)系充分體現(xiàn)了R值的垂直地帶性特征;(2)CDF隨著總剝蝕速率呈現(xiàn)的變化特征可能符合邊界效應(yīng)遞減規(guī)律;礦物供應(yīng)與滯留時間兩個因素導(dǎo)致CDF隨著坡度和局地高差的變化表現(xiàn)出先增加后減小的趨勢;黑河流域的CDF表現(xiàn)出明顯的垂直地帶性變化,表明化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度的空間變化受到氣溫、植被、降水以及土壤發(fā)育狀況等環(huán)境因素的綜合影響。依據(jù)以上研究結(jié)果獲取的認(rèn)識,我們進(jìn)而探討了黑河流域風(fēng)化特征所指示的地貌演化意義。我們首先利用寒凍風(fēng)化模型(Frost cracking model)計算了寒凍風(fēng)化指數(shù)(frost cracking intensity,FCI),發(fā)現(xiàn)LGM以來的平均FCI隨海拔的變化趨勢可以很好的解釋R值在海拔上的變化趨勢。因此,我們認(rèn)為黑河流域的基巖風(fēng)化過程受控于寒凍風(fēng)化作用,氣候變化通過溫度調(diào)節(jié)地貌過程,并且在“風(fēng)化限制”區(qū)地貌過程對氣候變化的響應(yīng)存在滯后性。鑒于R值和CDF值均存在較明顯的垂直地帶性,通過比較分析R值、CDF以及FCI隨海拔呈現(xiàn)的變化趨勢后,發(fā)現(xiàn)黑河流域的坡地演化在“風(fēng)化限制”情境下進(jìn)行時,物理剝蝕速率抑制著化學(xué)風(fēng)化速率,區(qū)域的化學(xué)風(fēng)化過程應(yīng)符合動力限制模式;而當(dāng)坡地演化在“搬運(yùn)限制”情境下進(jìn)行時,二者相互促進(jìn),區(qū)域的化學(xué)風(fēng)化過程應(yīng)符合供應(yīng)限制模式。意味著干旱半干旱造山帶中抬升-風(fēng)化假說在受“搬運(yùn)限制”的海拔范圍內(nèi)成立,而在分布范圍更廣的“風(fēng)化限制”區(qū)域,抬升-風(fēng)化假說的理論前提并不成立。
【圖文】：

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文 黑河流域關(guān)鍵帶表層風(fēng)化強(qiáng)度及其影響因素研究長情況（李小雁, 2011, 李小雁和馬育軍, 2016）。地貌學(xué)中，研究者們認(rèn)為當(dāng)巖石圈遭受風(fēng)化作用，物質(zhì)循環(huán)開始并參與到地貌塑造過程中時，大部分徑流水源會在關(guān)鍵帶內(nèi)儲存并傳輸（Montgomery, et al. 1997），，促進(jìn)化學(xué)元素的遷移、積淀過程在關(guān)鍵帶內(nèi)完成（宋賢威等, 2016; 劉金濤等, 2019）。

技術(shù)路線流程圖
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P512.1;P931.1

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