晚新生代黄河上游地貌演化与青藏高原隆起.pdf

1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 第卷第期 中旧种李辑 年 月 晚新生代黄河上游地貌演化与青藏高原隆起 李吉均方小敏马海洲朱俊杰潘保田陈怀录 兰州大学地理科学 系 兰州 滴要黄河上游地貌和新 生代地层研究表明 一 是一个构造长期稳定 气候炎热和红色盆地广泛发育的时期 形成分布很广 的夷平面 即青藏高原的主夷平 面 上有风化壳及 古岩溶残留开 始 青藏高原 整体 抬升 主夷平面被分割 解体 盆地中红色碎屑建造强烈变形 开始以扇砾岩为主的内陆磨拉石沉积其后 在和 一 相继发生强烈隆升 青藏高原 地貌总轮廓形成 黄河现 代水系格局 出现 总称之为青藏运动 三幕 随后 黄河及其支流发育一系 列阶地 记录 了青藏高原阶段性隆升及黄河溯源侵蚀的全过程 关镶词晚新生代黄河上游地貌地层高原隆起 兰 州以上的黄河上游 横跨青藏高原东北边缘和黄土高原 巨大的地形反差和强烈的构造 运动使黄河切开了一 系列山间和 山前盆地 不仅使盆地中的新生代地层暴露地表 而且还形成 多达级以上的河流阶地 并为其后数百米厚的黄土地层所覆盖地貌和地层的演化比较完 整的记录了青藏高原东北部的隆起过程和相伴的环境变化历史早先对兰州黄河阶地的系统 研究表明 以来黄河形成有过次强烈的下切川 最近我们的研究表明 黄河最早形成 于距今约前形成级阶地 系统 而在西宁地区和夏河县完朵滩一带 黄河支流涅 水与大夏河的阶地可达级以上 与其毗邻的临夏盆地堆积最厚达多米的新生代河湖 相沉积和黄土沉积在进行了系统的地层学研究基础 上 又对其周 围的地貌进行了考察 本文基于上述最近的一 系列研究结果 对黄河上游的地貌演化与高原隆起做一总结 研究区地质地理概况 研究区位于青藏高原东北边缘与黄土高原西部的交界地带 即东经 一 北纬 一 研究区重点放在临夏盆地与甘南高原 兰州盆地和西宁盆地图严格来讲 这个 盆地均为第三纪陇中盆地的一部分 为伸入陇中盆地中的祁连山东延余脉所分隔临夏盆地 为一较小型的山前拗陷盆地黄河从青藏高原上的循化盆地切开积石峡由西向东流入临夏盆 地 在盆地中形成级阶地 图盆地中第三纪临夏群红层厚达多米 形成于晚渐新 世以来 第四系以湖相和黄土堆积为主 最厚达多米兰州盆地新生代地层更厚 一般 一 一 收稿 一一 收修改稿 国家攀登计划资助项目 参加工作的还有曹继秀 钟 巍 王建力和李珍等 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 第期李吉均等晚新生代黄河上游地貌演化与青藏高原隆起 伙 肠 以 巨 海拔 仰 地区压习山脉与山峰 尽旦 河流与湖泊 图研究区位置与地貌概况图 马衔山 太子山 达里加 山 美武高原 拉脊山 西倾山 阿尼玛卿山 只 四口四目目囚 太子山 韶 门 日 芝渊撇 第级夷平面 第级夷平面 黄土 粉砂岩 积石砾岩层 泥岩 页岩 花岗岩 图甘南高原和临夏盆地地貌与地层关系综合图 厚达多米黄河切入第三系红层形成多达级河流阶地西宁盆地位于陇中盆地最 西端的西宁 乐都一带 为青藏高原上的小型 山间盆地涅水 自西北 向东南流过盆地注入黄河 图 并切穿上千米的第三纪红层 形成多达级阶地 其上亦为巨厚黄土所覆盖 在这些盆地的西南面是青藏高原的东北部 在甘肃省境 内又称为甘南高原 在青海东部已 进入高原主体甘南高原为一抬升的倒八字形楔状地块 南北两侧均为向中心倾斜的高角逆 断层图高原上存在许多小型 山间断陷盆地 其中新生代地层序列完全可以与临夏 盆地 对比其南部的一些盆地 如合作 一 临潭盆地 新生界还通过近南北向的挑河断裂谷与临夏盆 地直接相连 在西南面的老槐树关河一带也有类似现象目前这些山间盆地多被推挤到 山顶 分水岭地带或海拔 一 的高原面上红层堆积顶面与周围高地侵蚀面基本保持在 相同的海拔高度 共同组成高原面高原面海拔 一 其上发育典型的红 土 风化 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 第期李吉均等晚新生代黄河上游地貌演化与青藏高原隆起 系临夏群包括个组 自下而上 为他拉组 一 中庄组 一 上 庄组 一 东乡组 一 柳树组 一 何王家组 原 为王家山 组 因与其他地区地层重名而改名 一 和积石组砾岩层 一 第四系 包括个组 即东山组 一 井沟头组 一 大 源组 一 重台源组 一 北源组 一 和洒勒山组 一 图庙夏群 除顶部的积石组为厚层 一 的巨砾岩沉积 砾石直径达 一 以上 在山前达 一 以上 并夹多层泥石流沉积以外 其余各组均以褐红和紫红色的湖相泥岩为主一般仅在 各组的底部有少量河流相砂岩或砂砾岩 砂砾岩单层厚度一般小于 砾石直径多 为 一 分选中等 形成以河流相砂和细砾开始 经河湖三角洲相粉砂 泥岩纹层迅速转化为半深 水湖相泥岩的完整粒序层和沉积旋回 地层以整合接触 为主东山组为第四纪早期的青灰色 和黑色湖相与湖沼相粉砂沉积 底部粉砂多为湖滨改造 的水下黄土 井沟头组为黄河及其支 流大夏河最高阶地第级的砾石层 厚 砾石直径 一 磨圆和分选均比较好 大 源组至洒勒山组均为不同时期堆积的黄土沉积 在盆地中主要覆盖于阶地面上 图 通过盆地中心毛沟古地磁剖面与近山前构造变动强烈的王家山古地磁剖面的比较 何王 家组与其下的柳树组在王家山为轻微的角度不整合接触 造成即相 当地层的缺 失 但在盆地中心东乡一带 其间的地层是整合接触 呈水平分布何王家组与其上的积 石组 砾岩层为明显的角度不整合接触 造成何王家组顶部缺失即相当地层构造运 动发生于左右 使下伏地层褶皱和断裂积石砾岩层与上覆东山组为轻微 的角度不 整合或平行不整合接触 仅造成王家山 至东山顶地层的缺 失东山组 与其上黄河砾石层井沟头组为整合接触 但在砾岩层形成后 这套地层发生了明显褶皱和被切 割 变形年龄始于 说明这次构造运动是强烈的此后 黄河随构造抬 升逐步下切 形 成级阶地依据其上覆盖的黄土 古土 壤地层的古地磁 热释 光和年代 这级阶地的年 龄从老到新依次为 和图 因此 临夏盆地整个新生代地层序列组成了个大完整的构造沉积旋回图以 来在长期稳定环境下形成的以红色调湖相泥岩和整合接触为主的前个旋回于结束 被巨砾岩层积石组及其后以还原青灰色调和灰黄色调为主的第四纪湖相和风成沉积旋回所取 代 表明构造背景和沉积环境在发生 了急剧的重大改变 而在第四纪期间湖相地层于 结束及此时黄河现代水 系格局的出现 进一步 反 映 了另一次构造 沉积环境的重大改 变 兰州一西宁黄河及其支流徨水阶地的形成 最近在兰州黄河北岸薛家湾发现了黄河第级即最高级阶地 上覆黄土最厚多米 古 地磁年龄为 并于其北的烟洞沟发现高于它的一级山麓剥蚀面 其上覆 一 多 米厚的山洪砾石和最厚达的黄土表砾石层底部含源于上覆砾石的次生石膏大晶 体 其裂变径迹年龄为 土 和 士 与黄上底部古地磁年龄 基本一致 图其他各阶地 的组成特征及年代测定见表 即 一 的形成年龄分别为 一 和 竹 和形成后 黄河的下切是整个黄河发 育过程中最显著的 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 中国科学辑第 卷 表兰 州盆地黄河阶地特征与年代 阶地 基座海拔 河拔高度 砾石层厚度风成黄土 厚度 阶地年龄 测年方法 和热释光 热释光 古地磁 古地磁 裂变径迹 古地磁 古地磁 内 白性乙 一 一 资料据潘保田黄河发育与青藏高原隆起问题兰州大学博士论文括号内为河拔高度 烟洞沟 九州台 豁 卿附 匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕 哩理 理 卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜 少 尸 泞士 几 百百百百百百百百百百百百百百百 眨几几丫扩 几几丫二丫几几飞 吮吮 凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹 心心心心心心 戊戊 幻幻 注注注注注 曳曳曳 口 味 召 却却却却 侧月甘甘甘甘甘 衬衬衬衬 尸尸尸尸尸 卜卜卜卜己 图兰州盆地黄河阶地系列及其年代测定据文献 改绘 徨水是黄河的一级支流 在西宁市附近共发育了 巧级阶地 除了第级阶地为堆积阶地 外 其余均 为基座阶地 最高级阶地顶部海拔 河拔 为阶地上普遍覆盖几十米 至多米的黄土 其中和上分别覆盖和风成黄土 古地磁测年分别形 成于和图 一 经 和热释光 测年分别形成于 和巧 依据测年结果 推测最老的第巧级阶地 可能形成于 即青藏高原开始强烈整体 隆起的时期 和基座高差也是全阶地中最大的图 黄河上游地貌演化与青藏高原隆起 临夏盆地的第三 系与其他地区 如祁连山北麓 秦岭和喜马拉雅山南麓的第三系在古生物 和沉积环境上具有很好的对比性在古生物方面 临夏群中早期发现 了大量的巨犀 猪齿兽和 原始象类 中晚期发现大量的三趾马 犀类 象类和鹿类 化石 尤其还于东乡组 中发现与 南亚特征相似的长颈鹿 由于这些动物都是生活在热带 一亚 热带低地森林草原环境中的动物 而且在南亚 西秦岭 青藏高原上也 广泛分布 因此 在漫 长 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 中国科学辑第 卷 表兰 州盆地黄河阶地特征与年代 阶地 基座海拔 河拔高度 砾石层厚度风成黄土 厚度 阶地年龄 测年方法 和热释光 热释光 古地磁 古地磁 裂变径迹 古地磁 古地磁 内 白性乙 一 一 资料据潘保田黄河发育与青藏高原隆起问题兰州大学博士论文括号内为河拔高度 烟洞沟 九州台 豁 卿附 匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕 哩理 理 卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜 少 尸 泞士 几 百百百百百百百百百百百百百百百 眨几几丫扩 几几丫二丫几几飞 吮吮 凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹 心心心心心心 戊戊 幻幻 注注注注注 曳曳曳 口 味 召 却却却却 侧月甘甘甘甘甘 衬衬衬衬 尸尸尸尸尸 卜卜卜卜己 图兰州盆地黄河阶地系列及其年代测定据文献 改绘 徨水是黄河的一级支流 在西宁市附近共发育了 巧级阶地 除了第级阶地为堆积阶地 外 其余均 为基座阶地 最高级阶地顶部海拔 河拔 为阶地上普遍覆盖几十米 至多米的黄土 其中和上分别覆盖和风成黄土 古地磁测年分别形 成于和图 一 经 和热释光 测年分别形成于 和巧 依据测年结果 推测最老的第巧级阶地 可能形成于 即青藏高原开始强烈整体 隆起的时期 和基座高差也是全阶地中最大的图 黄河上游地貌演化与青藏高原隆起 临夏盆地的第三 系与其他地区 如祁连山北麓 秦岭和喜马拉雅山南麓的第三系在古生物 和沉积环境上具有很好的对比性在古生物方面 临夏群中早期发现 了大量的巨犀 猪齿兽和 原始象类 中晚期发现大量的三趾马 犀类 象类和鹿类 化石 尤其还于东乡组 中发现与 南亚特征相似的长颈鹿 由于这些动物都是生活在热带 一亚 热带低地森林草原环境中的动物 而且在南亚 西秦岭 青藏高原上也 广泛分布 因此 在漫 长 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 中 国科学辑第卷 堆积 了砾石层 孟加拉湾和阿拉伯海底扇上沉积速 率再次加快因此 我们称这次隆 起为青藏运动幕这次构造运动后 青藏高原的整体轮廓 构造格局和 当今重大水系格局 均已定型 主要表现为河流的阶段性下切 袭夺和溯源侵蚀 形成一系列阶地图 在黄河上 游地 区 这一过程表现特别明显 普遍形成了级稳定的阶地 而在高原上的循化和西宁地区 由于对构造上升敏感 还记录到时期形成的一级阶地 此时的构造上升也是强烈的 循化盆地黄河 自此至今下切了 远超过兰州附近黄河同时期的下切幅度 反映高原 内 外有较大的差异性抬升应当特别指 出和这两次运动 它们均产生黄河最 大幅度的下切表 图 对黄河水系发育有十分深刻的影响 我们曾分别称之为黄河运动和 共和运动黄河上游在之前主要发源于祁连山 徨水及大通河为其上源 因而在西宁 保存有年龄为最古老的阶地发生 的黄河运动使黄河切开积石峡 流入临夏 兰州盆地 同时切开三门峡东流入海发生于的共和运动则使黄河继续溯源侵蚀 进入龙羊峡以上的共和盆地 青藏高原隆升到接近现代的高度 高原内部及中国西部变得更为 干旱 因而晚更新世马兰黄土分布空前广阔 表明随高原隆起冬季风变得更为强大 东亚的环 境格局最终形成 参考文献 一 跟吃 一 朱俊杰 曹继秀 钟巍等兰州地区黄河最高阶地与最老黄土沉积的发现吸其古地磁年代学的研究见青藏高原形 成演化 环境变迁与生态 系统研究北京科学出版社 一 李吉均 方小敏 朱俊杰等临夏盆地新生代地层古地磁年代与模式序列见青藏高原形成演化 环境变迁与生态系 统研究北京 科学出版社 一 吃 一 明 一 陈怀录 方小敏李吉均等临夏盆地石青裂变径迹年龄的测定及形成时代探讨见青藏高原形成演化 环境变迁与 生态系统研究 北京 科学出版社 一 谷祖刚 王四海 黄钊文等甘肃临夏盆地第三系年代地层学研究与在中国的发现科学通报 一 邱占祥 谢骏