祁连山及邻区河流阶地变化及其对青藏高原隆升的响应

祁连山及邻区河流阶地变化及其对青藏高原隆升的响应

河流地带是研究区域结构活动和气候变化的良好载体。通过建立聚轨迹，分析区域结构的发展和古代气候变化，是地形学研究的重要方法之一。气候变化及由此引起的河流流量和含沙量的变化都可能造成河流下切而形成阶地,在构造稳定的欧洲西北部地区,气候变化可以形成阶地已被人们广泛认可1黄陇河流域内河流阶地研究区位于青藏高原的东北部边缘,北接河西走廊、南临柴达木盆地、西至阿尔金山、东到六盘山,区内山体和盆(谷)地发育,北祁连有走廊南山、祁连山、冷龙岭、托勒山、达坂山等,中祁连有野马山、野马南山、托勒南山、疏勒南山、大通山等,南祁连有党河南山、青海南山、拉脊山等,盆地主要有门源盆地、肃北盆地、西宁盆地、兰州盆地、临夏盆地,以及青海湖、共和、贵德盆地等(图1)。区内河流广布,祁连山东部的湟水河发源于海拔4395m的大通山南麓的包忽图山,是黄河重要的支流之一,向东流经西宁、平安、互助、乐都等峡谷盆地,最后在兰州市达川西注入黄河,全长约370km,湟水流域各盆地中普遍发育4~6级河流阶地,在西宁—互助地区至少发育了11级阶地本文重点论述各区域有代表性的河流阶地,包括西北部的洪水坝河阶地、东北部的沙沟河阶地(其他河流阶地数据见表1)、东部的黄河兰州段阶地,以及东南部的黄河共和段、渭河陇西段阶地(其他河流阶地数据见表2)。祁连山西北部的洪水坝河在出山口发育有15级基座阶地,基座主要为古近系—新近系红层、第四纪胶结和半胶结砾石,T祁连山东北部的沙沟河是一条主要靠雨水补给、流域面积较小的季节性河流,水流量小,沙沟河在山前丘陵地区发育5级阶地,T黄河兰州段河流阶地广泛分布于河流两岸地带,该段的黄河阶地级数多、保存好,国内外学者对兰州黄河阶地的级数、年代、变形特征等进行了系统地研究和总结,兰州地区最高级阶地(T渭河在陇西县西郊发育有7级阶地,阶地主要分布在河流南岸,T黄河在经过共和盆地东部的托勒台时形成15级阶地,且均为基座阶地,基座主要为泥岩,中间夹杂少量的砂岩,T2河流下切对构造降低的响应区域构造抬升、气候变化、侵蚀基准面下降等都可能使河流下切形成阶地潘保田等对比祁连山地区代表性河流阶地年龄发现,祁连山地区河流下切对构造抬升的响应比较及时。Peters等2.1年至20世纪2020ma的隆升期第四纪以来青藏高原不仅存在整体的阶段性抬升,在向北东方向扩展的过程中也存在差异性隆升第1期山体抬升时间约为1.6Ma,黄河兰州段形成1.6Ma的T第2期为1.2~0.6Ma构造抬升事件,黄河兰州段在1.2~0.6Ma内构造仍然活跃,发育了4级阶地第3期发生在0.45~0.25Ma时段内,祁连山东北部和北部至少经过2次快速的阶段性隆升,即东北部的沙沟河的T第4期为0.2~0.08Ma的构造抬升事件,在0.2Ma前后强烈的构造抬升为河流的下切不断提供动力来源,黄河切穿龙羊峡,进入共和盆地,共和盆地东部托勒台在0.2~0.15Ma内形成7级阶地第5期为0.08Ma以来构造活动事件,该时期祁连山及邻区河流阶地普遍发育,祁连山北麓的河流中普遍存在年龄约为0.07Ma的河流阶地,祁连山东部湟水西宁段等发育年龄约0.07Ma的河流阶地,东南部共和、渭河陇西段等也发育年龄约0.07Ma的河流阶地,祁连山北麓还存在0.04Ma、0.03Ma、0.01Ma三个明显的河流阶地发育时期。0.08Ma以来,祁连山西北部洪水坝河发育有8级阶地,祁连山北、东北部河流阶地发育少,沙沟河只形成T综上所述,1.6Ma的第1期构造隆升,1.20~0.6Ma期间的第2期构造隆升,0.20~0.08Ma的第4期构造隆升,0.08Ma以来的第5期构造隆升,在整个祁连山地区都有记录,而在0.45~0.25Ma时段的第3期,构造隆升仅仅表现在祁连山北麓,反映了第3期构造隆升在祁连山地区的差异性。2.2条风波场生长的幅度和速率通过对祁连山及邻区东部的黄河兰州段阶地、西北部的洪水坝河阶地、东北部沙沟河、东南部的黄河共和段及渭河陇西段河流阶地拔河高度和年龄进行分析,计算得到各时段河流阶地的隆升幅度和抬升速率(表3),根据各时段隆升幅度(表3)做出隆升幅度图(图4)。1.8~1.2Ma时段内黄河兰州段河流阶地的抬升幅度为114m,平均抬升速率为0.19mm/a,由于祁连山及其邻区北部、西部、南部缺少这一期河流阶地,无法通过河流阶地对比抬升幅度和速率的差异;1.2~0.6Ma抬升幅度和速率最大的地方在祁连山及邻区东部的黄河兰州段,兰州段在1.2~0.6Ma时段内抬升了116m,平均抬升速率为0.193mm/a;0.6~0.2Ma抬升幅度最大的地方在祁连山东北部沙沟河,抬升幅度和速率分别为95m、0.238mm/a;0.2~0.08Ma抬升幅度最大在祁连山及邻区东南部的黄河共和段,共和托勒台在0.2~0.08Ma存在9级阶地,高差为289m,平均抬升速率为2.41mm/a,0.08Ma以来祁连山及其邻区的洪水坝河抬升幅度达247m,形成8级阶地,抬升速率为2.02mm/a,这些直观的反映了祁连山及其邻区河流阶地揭示的不同时段构造活动的强弱。黄河兰州段、大夏河、湟水西宁段河流阶地完整地记录了祁连山及邻区1.80Ma以来的构造隆升过程,黄河兰州段河流阶地T2.3青藏及中国家构造活动的对比青藏高原在1.7Ma以来有3次重要的构造活动,分别是1.7Ma左右的青藏运动C幕、1.2~0.6Ma的昆仑-黄河运动及0.15Ma左右的共和运动(1)1、7左右的绿色西藏运动c幕李吉均等(2)循化、贵德盆地的形成时代1.2Ma发生的构造活动使黄河不断下切、溯源侵蚀,切穿积石山,进入循化、贵德盆地,将原来独立的盆地串在一起,在循化盆地形成年龄约为0.8Ma的最高级阶地。受这次构造活动的影响,祁连山东部的湟水西宁段在1.2Ma、0.78Ma、0.59Ma发生了强烈的抬升,形成T(3)0.15ma左右的绿色运动0.15Ma左右黄河切穿龙羊峡3区域构造活动(1)祁连山及邻区河流水系较多,阶地发育特征良好,对祁连山及邻区第四纪以来的河流阶地年龄数据,以及抬升幅度和抬升速率进行对比分析,祁连山及邻区构造活动期数至少为5期,即1.6Ma左右的第1期构造活动;1.2~0.6Ma的第2期构造活动,包括1.2Ma、0.8Ma、0.6Ma次一期构造活动;0.45~0.25Ma的第3期构造活动;0.2~0.08Ma的第4期构造活动,包括0.15Ma、0.1Ma次一期构造活动;0.08Ma以来的第5期构造活动。祁连山及邻区至今未发现年龄大于1.80Ma的河流阶地,以致无法通过河流阶地记录分析第四纪早期的区域构造活动。(2)祁连山及邻区东部、东南部1.80Ma以来的平均抬升速率为0.25mm/a,平均抬升了450m左右,由此粗略计算,2.60Ma以来该区域抬升了600m左右。祁连山及邻区西北部河流阶地反映的构造抬升强于东部和东南部。据此推论,第四纪以来祁连山及邻区西部抬升或超过600m。青藏高原主夷平面在7.0~3.60Ma形成时的高度不超过1000m(3)祁连山及邻区在1.7Ma以来的5期构造活动中,既存在整体性抬升又存在差异性抬升,在第1、2、4、5期为同步抬升,第3期不同区域抬升存在差异,在构造活动强度方面,1.2~0.6Ma(第2期)祁连山东部活动较强,0.45~0.25Ma(第3期)构造活动强度表现为北部强于南部,在祁连山北麓表现为由西向东不断增强,0.2Ma以来在南、北方向上表现为构造活动强度沿着北东方向减弱,在东、西方向表现为祁连山西部的构造活动明显强于东部。(4)祁连山及其邻区河流广布,这些河流在祁连山及其邻区形成一系列河流阶地,但是在祁连山及其邻区河流阶地的对比过程中发现,很多河流阶地尚未进行深入的研究。如党河尚未进行过关于河流阶地的研究工作。疏勒河只有陈杰等4第3期构造活动(1)祁连山及邻区存在构造活动期数至少5期,即1.6Ma左右的第1期构造活动;1.2~0.6Ma的第2期构造活动,包括1.2Ma、0.8Ma、0.6Ma次一期构造活动;0.45~0.25Ma的第3期构造活动;0.2~0.08Ma的第4期构