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第四纪研究 2013年第04期杂志 文档列表

第四纪研究杂志河流演化与源汇过程专辑论文

长江东流水系建立的时限及其构造地貌意义621-630

摘要：新生代亚洲水系发育和演化与印度-亚洲碰撞导致的宏观地形地貌演化紧密相关,是研究青藏高原隆升和亚洲季风演化的重要切入点。一个世纪以来,中外科学家围绕长江演化历史开展了专门的研究,取得了丰硕的成果,但对于＂长江东流水系形成于何时＂这一关键科学问题却一直存在重大争议,计有前第三纪、第三纪早期（古近纪）、第三纪晚期（新近纪）、更新世早期和更新世晚期等多种观点,成为地球科学领域著名的＂世纪谜题＂。本文对长江中下游新生代盆地开展了沉积学与年代学研究,基于碎屑锆石U-Pb年龄谱示踪结果,结合上游构造地貌与盆地记录,提出长江东流水系建立于渐新世/中新世之交的观点。长江水系的重大调整尤其是东流水系的最终建立,是对青藏高原整体隆升、高原东南缘大型走滑运动、中国东部区域拉张凹陷以及东亚季风形成的综合响应。

长江中游反向过程——来自四川盆地东部的构造地貌指示631-644

摘要：摘要 万里长江的形成经历了数次大规模的河流袭夺事件,现今的长江中游河段（川江）曾经作为古长江的西支,自东向西汇入南流的古金沙江,后来由于不断的反向才使其与古长江的东支,即现今的长江下游得以贯通。针对这一河流演化模式,学术界普遍将长江三峡的黄陵背斜视为古长江东支和西支的分水岭,然而却一直未能获得有效的地貌证据,以致于无法解释具体的河流袭夺和反向过程。为此,本文从川东-湘鄂西弧形断褶带的构造地貌特征入手,深入分析了不同区段长江及其支流与构造线的交切关系,提出古长江东支和西支的分水岭应位于弧形带的＂中线＂附近的向斜谷地内,而并非前人认为的黄陵背斜。通过对向斜谷地内正交型水系样式下的河流袭夺案例分析,结合先进的河流纵剖面分析技术,揭示出由于基准面下降而造成的纵向河段被袭夺并最终反向的机制。另外,根据江汉盆地西缘（宜昌地区）的白垩纪-新生代地层的沉积学和物源分析,进一步限定了长江中游的袭夺和反向开始于始新世,直到中新世才形成现今贯通的长江。

现代长江沉积物地球化学组成的不均一性与物源示踪645-655

摘要：长江沉积物从源到汇过程研究的关键是揭示长江沉积物的组成特征,准确识别其时空组成变化规律,这也是东部边缘海海陆相互作用研究和长江水系构造演化研究的关键。本文研究一些常用的元素地球化学参数在现代长江水系的河漫滩和悬浮沉积物中组成的时空变化特点。在稀土元素（REE）组成上,下游近河口段干流悬浮沉积物在季节性时间尺度上比较稳定,可以代表现代长江入海沉积物的平均组成,而长江主要支流和干流间REE组成变化较大,化学相态分析可以更好地揭示特定物源区的REE组成特征以及由矿物分异引起的REE参数变化。相比REE而言,悬浮物中 Al/Ti 与Zr/Rb比值更能敏感地指示不同物源区的源岩组成信息,且减弱水动力分选引起的粒级和矿物分异影响。长江入河口的干流悬浮物作为整个流域风化剥蚀细颗粒物质的平均混合,具有更好的源区平均组成的示踪特性;但在不同季节也存在不同的主导性源区,主要受控于流域内季风降雨区的迁移。在河流沉积物源汇过程重建中,要特别关注流域物质风化和输运的自然过程可能引起的这些地球化学参数变化。

长江现代沉积物碎屑锆石U—Pb年龄及Hf同位素组成与物源示踪研究656-670

摘要：为研究长江沉积物物质来源,对长江流域24个现代沉积物样品进行碎屑锆石U-Pb年龄测试,并对10个样品做Hf同位素分析,结果表明：长江河流沉积物的碎屑锆石多为岩浆成因。碎屑锆石U-Pb年龄主要有6组峰：2.4-2.6Ga,1.8-2.0Ga,700-1000Ma,400-550Ma,200-300Ma 和〈65Ma,其中200-300Ma和700-1000Ma为主要的两组峰。锆石U-Pb年龄谱系可区分出长江4个区段,即金沙江段、川江段、长江中游段和下游段,与地理分段相吻合。结合Hf同位素研究,可认为长江流域沉积物中生代-新生代的锆石主要来自松潘-甘孜褶皱带和秦岭造山带; 古生代的锆石多来自秦岭造山带; 元古代-太古代的锆石则多来自扬子克拉通、华夏地块和大别造山带。

长江流域河流沉积物宇宙成因核素^10Be特征与侵蚀速率估算671-683

摘要：地球表面每时每刻都在经历各式各样的侵蚀作用,了解侵蚀过程及其速率大小有助于人们认识许多重要的地质作用和过程。本文介绍的内容是长江流域河流沉积物宇宙成因核素 10 Be的研究工作,目的是在于定量估算长江流域及其子流域的平均侵蚀速率,更好地理解沉积物的由源到汇过程以及评价人类活动对水土流失的影响提供自然背景,分析样品来自于长江主要干流和支流的表层现代沉积。研究表明,长江干流 10 Be含量从金沙江流域到长江口呈现出由高到低的趋势,不同的是支流 10 Be含量值偏低而且比较稳定。这很可能受核素产生率和侵蚀速率两个因素的共同影响。在长江上游干流沉积物中 10 Be含量最高,随着低含量物质的不断从支流汇入,产生＂西高东低＂的现象。10 Be侵蚀速率估算表明长江干流金沙江上游段平均侵蚀速率较低,在44.7-48.1m/Ma之间; 长江中游段（枝江至彭泽）长江干流侵蚀速率数据变化较大,在65.7-175m/Ma的范围内波动; 到长江口平均侵蚀速率比较稳定,在50-60m/Ma之间变化。与干流相比,长江支流侵蚀速率显著偏高。侵蚀速率最高的地区在大渡河-岷江流域,平均侵蚀速率在300m/Ma之上;侵蚀速率最低的区域发生在乌江流域,平均的侵蚀速率在10-30m/Ma之间。比较长江流域 10 Be和水文估算的侵蚀速率可以看出,水文估算总体上反映的侵蚀速率要普遍高于 10 Be反映的侵蚀速率。大渡河-岷江流域地表侵蚀速率高主要与构造活动、地貌发育、岩石特征以及气候条件等自然因素有关。嘉陵江、汉江等流域水文数据估算侵蚀速率明显超过 10 Be估算的结果,可能与地形地貌等地质因素对侵蚀作用的影响显著下降,以及人类长期活动导致水土流失加剧有关。

长江流域悬浮物磁性特征及其物源指示意义684-696

摘要：通过分析长江干流及主要支流表层悬浮物的环境磁学参数特征（类型、含量及粒度）及其空间变化,探讨环境磁学对河流物源示踪的意义。结果表明,长江悬浮物磁性矿物特征以磁铁矿为主,含有少量赤铁矿及针铁矿。上游不完整反铁磁性矿物含量高于中下游,反映四川盆地广泛分布的紫红色砂页岩的影响。受攀枝花钒钛磁铁矿影响,干流磁性矿物含量上游高于中下游,表现为在攀枝花处迅速增加,向下游逐渐降低并在经过三峡后显著降低,说明三峡大坝对上游磁性矿物有明显的拦截作用。支流中雅砻江、汉江及湘江较高的磁性矿物含量分别受控于流域出露的源岩及工农业等人为影响。长江悬浮物χfd %大于5 % ,表明样品中含有超顺磁颗粒。受流域地势及气候影响,磁性颗粒的粒径从上游至下游逐渐变细。长江悬浮物磁性特征能够在一定程度上反映物源特征,但长江地质条件复杂,气候类型空间变异大,且流域人为影响较大（三峡大坝等）,使得利用磁性矿物特征示踪物源受到限制。

长江三角洲平原湖沼沉积物XRF岩芯扫描结果的可靠性分析697-704

摘要：对长江三角洲顶部湖沼相沉积为主的XJ02孔（32°19＇57″N,119°16＇22″E）进行XRF全岩芯扫描（XRF-cps）分析,同时选取70个样品利用X射线荧光光谱仪（XRF-ppm）进行元素含量测定。通过对两种测试方法所获结果的对比及相关性分析,探讨了XRF岩芯扫描方法测定元素含量的可靠性及其影响因素。结果表明：两种方法所测得的6种元素Ti,Zn,Rb,Sr,Fe和Ca的相关系数很高,XRF扫描强度变化可以很好地反映其含量的变化;XRF扫描强度受含水量的影响,尤其对原子量较小的元素Si等影响比较明显; 对于含量较低的元素P和Pb,XRF扫描强度不能真实的反映沉积物中的元素含量。

关于黄河形成时代的一些认识705-714

摘要：以黄河中游河套盆地-晋陕峡谷-三门峡盆地-三门峡峡谷-郑州邙山段黄河形成时代为主要研究内容,辅以黄河上游兴海盆地-共和盆地段黄河出现的时代来探讨统一黄河形成的时代。黄河上游兴海盆地共发育9级黄河阶地,ESR和OSL年代结果表明,最高三级阶地分别形成于200ka,100ka和80ka; 中游河套盆地普遍发育一套湖相沉积,其中盆地东南端托克托台地郝家窑剖面湖相沉积的亮度和烧失量数据呈现一致的由下向上波动上升变化趋势,反映沉积物碳酸盐含量在不断增高,湖水盐度在增大,可能指示了湖泊处于封闭的环境,OSL结果显示湖相沉积结束的年代在100ka前后; 三门峡盆地东端发育的最高黄河阶地年代为150ka,而指示古三门湖湖水外泄的河湖相白砂层结束时间是200ka。文章总结对比前人的研究成果,认为共和运动才是形成统一黄河的主因,尽管如此,上游兴海-共和河段及中游三门峡河段黄河（分别形成于200ka和200~150ka）出现要早于河套地区（100ka）,而晋陕峡谷最晚贯通。也就是说,现今统一的黄河形成于100ka前后。

晋陕峡谷北段保德-府谷地区唐县面上冲积物的特征及其地貌意义715-722

摘要：晋陕峡谷是研究黄河演化的关键河段之一,许多学者对晋陕峡谷以及黄河的演化进行了研究,但还没有形成统一认识,特别是晋陕峡谷区唐县面上是否存在古黄河沉积物以及唐县面是否属于黄河阶地,学术界尚存在不同见解。本文以晋陕峡谷北段保德-府谷地区唐县期基岩侵蚀面上18个沉积剖面的野外观察为基础,在各露头剖面砾石层及现代黄河中采集21个样品进行砾石特征统计分析,结果表明：保德-府谷地区存在与现代黄河峡谷延伸方向一致的唐县期基岩宽谷,其形成时代至少在8.0Ma之前。唐县期宽谷底部各剖面砾石成分复杂性指数大多高于1.5,平均磨圆度接近2或在2以上,以次圆和圆为主,但磨圆度方差在0.5以上,砾石中远源组分比例大,具有长距离搬运和来源丰富的特征,由此推断该地区在中新世中期已经存在一条规模较大的河流,是现代黄河贯穿之前的一部分,即古黄河。晋陕峡谷的下切使唐县期宽谷高出现代河面约170m,成为该地段黄河的最高一级阶地。该地区红土层中下部的砾石透镜体,砾石成分简单,复杂性指数在1左右,磨圆普遍较差,除个别剖面,平均磨圆度都在1.5以下,以次棱角状为主,且不同砾石磨圆程度相差不大,磨圆度方差在0.32以下,具有近源堆积的特点,应该是来自河谷两侧支流的洪积物。

祁连山东段全新世河流阶地发育及其与气候变化的关系研究723-736

摘要：全新世期间西北地区河流普遍发育多级河流阶地,而关于其形成原因和过程仍不甚明了。我们对祁连山东段13个河流横断面的全新世阶地进行了详细的野外考察,并利用14 C测年方法对阶地的形成年代进行了限定。结果显示,全新世河流下切主要发生在7.5~3.0ka B.P. , 通过对比河流下切年代与区域气候变化,发现河流下切集中的3个时段（5.9~7.2ka B.P. ,4.2~5.2ka B.P.和2.4~3.3ka B.P.）对应于区域气候较湿润时期,相对较高的径流量与植被覆盖较好、沉积物供给较低的条件下,河流发生下切。全新世河流的多次下切指示一次完整的河流下切过程可能是通过多次下切与短暂的堆积过程交替而完成的,但由于局地状况的差异,这种过程可能被高差较小的阶地记录下来,也可能被河流侧蚀抹掉。不同河流对气候响应的敏感性有差异,较大河流对短期的气候变化响应不敏感,主要受长尺度气候变化的控制作用。

祁连山洪水坝河流域地貌特征及其构造指示意义737-745

摘要：晚新生代以来,伴随祁连山强烈隆起而塑造的水系流域地貌,其典型特征指示了该区域的最新构造活动。以发源于祁连山中部的洪水坝河为研究对象,利用GIS空间分析工具,提取了整体流域与5个亚流域的河网分支比、地势起伏、平均高程等地貌参数,并对整个流域地形做坡谱分析,获得了洪水坝河水系流域地貌特征。研究表明,洪水坝河流域整体地形起伏大、坡度陡、水系发育程度低,并且流域内部从南向北,河网分支比和地势起伏显著增大。在分析地层岩性和冰川作用等相关因素的基础上,认为这种变化表明流域所受构造活动的影响从南向北显著增强：南部受构造活动的影响微弱,地势平坦,可能是残存的古侵蚀面,亦或是受山间盆地的沉积作用影响; 中部区域由于被昌马断裂东段切穿,断裂带附近区域较弱的抗侵蚀能力与河流的快速下切共同造成了地势起伏的增加; 北部区域受佛洞庙-红崖子断裂西段逆冲活动的影响,坡度及地势起伏大幅增加,表现为地势起伏骤增和强烈的河流下切等地貌特征。上述地貌分析研究,为认识和理解祁连山造山带地貌演化以及控制因素提供了基础数据和思路。

山西霍山山脉河流地貌定量参数及其构造意义746-759

摘要：河流地貌形态定量研究是了解构造活动与地表过程耦合作用的重要途径之一。霍山山脉位于山西地堑系中部,介于临汾盆地和太原盆地之间,以发育霍山山前断裂带和1303年洪洞MS8级地震而著名,通过分析跨断裂带及周边的48条河流的纵剖面形态、SL参数、Hack剖面、面积高程积分曲线以及HI值等,得到以下认识：1）跨断裂带的河流,其纵剖面在断层两侧的形态具明显差异,反映其受断层活动控制,而其他河流,除极少部分在上游存在局部陡变外,纵剖面为近似下凹的指数曲线形态显示近均衡状态; 2）河流的HI值及积分曲线显示了霍山地区新生代以来整体处于强抬升弱侵蚀状态,即所有河流均处于壮年或幼年期; 3）48条河流一致上凸的Hack剖面也表明霍山地区新生代以来处于强烈的构造抬升阶段,跨断裂带的Hack剖面形态以陡变下降而区别与其他河流的近似圆弧形; 4）跨断裂带河流的 SL/K 参数在断层附近出现异常高值,反映了 SL/K 参数与断层垂直差异运动的相关性,周边其他河流的 SL/K 参数反映了没有差异运动的准均衡状态,局部的异常高值可能对应不同基岩的抗风化能力差异。河流地貌定量参数与构造环境存在显著的相关性,河流地貌定量参数特征揭示霍山山前断裂带在新生代以来的强烈垂向运动特征。

南海北部沉积物特征及其对珠江演变的响应760-770

摘要：采用沉积地球化学、沉积物矿物成分分析等手段研究发现,自渐新世以来,南海北部沉积物成分具有阶段性改变的特征。在早渐新世,沉积物反映出其母岩以花岗岩和区域变质岩为主; 到晚渐新世,母岩中区域变质岩类型消失,而以花岗岩、沉积岩和接触变质岩为特征; 进入中新世,沉积物主要反映出碳酸盐岩等沉积岩为主的源区特点。这种沉积物成分演变特征与南海北部盆地基底及珠江流域不同区域物质组成特征极为一致,反映出珠江流域演化与南海北部沉积充填之间的对应关系。因此,通过这种研究方法,可以更好地理解32Ma以来南海北部沉积物成分发生改变的原因。同时,可以通过对比南海北部古珠江来源沉积物各时期的成分特点,建立珠江流域的侵蚀-搬运-沉积过程,探讨珠江流域演化历史。

南盘江-红水河（中段）的河流地貌特征与地壳变形771-784

摘要：珠江作为亚洲的一条重要河流,它的中上游南盘江-红水河（中段）流经右江-南盘江被动陆缘造山带的西北段。研究南盘江-红水河（中段）的河流地貌是了解老造山带内部新构造活动情况和考察青藏高原新生代构造活动远程效应的重要手段。经过调查发现,南盘江-红水河（中段）所属的亚流域Ⅱ出现左右岸流域严重不对称,亚流域Ⅱ南部隆林至天峨一线出现近东西向弧形分水岭。隆林附近的坝索至纳贡一带,南盘江河道出现裂点段落,小流域（RN3）出现＂反S＂形河网,且其北边界发生地貌跃迁。该河段附近的北东向和近东西向弧形断层发育,并有弧形支流出现。天峨附近红水河河道有反向裂点出现,天峨附近的布柳河呈北东向弧形展布。文章引入了向形构造体系和旋块构造体系对上述地貌现象和构造活动特征进行解释。研究表明,南盘江-红水河（中段）的流域不对称、近东西向的弧形分水岭分布、北东向和近东西向弧形断层以及弧形支流展布受控于先存构造形成的向形构造系统。在先存的向形构造系统中,隆林一带河流的裂点、地貌跃迁和＂反S＂形河网等河流地貌现象是对后期构造体系活动的响应,后期构造活动继承了早期向形构造体系的格局,以祥播块体（A）为旋转中心,带动了周边构造变形,形成旋块构造体系。天峨反向裂点是上下游水利条件差异与构造抬升共同作用的结果。但旋块构造体系活动的启动和分期活动的时代仍未有合理的时间约束。亚洲大陆逃逸为旋块构造体系活动提供了一种可能的动力学解释。

汶川（Ms8．0）地震的河流地貌响应785-801

摘要：2008年5月12日龙门山汶川（MS8.0）地震导致了北川断裂、彭灌断裂和小鱼洞断裂发生了地表破裂,显示为两条近于平行的北东向逆冲-走滑型断层。同震变形在瞬间就改变了地形坡度,并产生了巨量的滑坡和泥石流,导致河流地貌产生相应的变化和响应。本文在整合汶川地震所导致的地表破裂、地形和水系变化相关数据的基础上,标定了汶川地震驱动的逆冲-走滑型构造作用对河流坡折点、河流转折点、河道走向的控制作用,刻画了平行的走滑-逆冲断层对河流地貌与不规则水系样式的控制作用,讨论了汶川地震驱动的隆升作用对河床梯度剖面的影响,探讨了汶川地震和暴雨驱动滑坡、泥石流和洪水及其剥蚀卸载作用对河道地貌和龙门山地形演化的影响。研究结果表明：1）汶川地震驱动的右行走滑作用导致水平位错和偏转,使水系产生新的河流流向的转折点; 2）汶川地震驱动的逆冲作用导致的垂向位错使水系产生新的河流坡折点; 3）汶川地震驱动的活动断层走向对河道走向具有控制作用; 4）汶川地震驱动抬升作用导致河床梯度平衡剖面和剥蚀基准面的变化; 5）汶川地震驱动的滑坡使得该地区剥蚀作用加强,同震滑坡量远大于同震岩石隆升增加的山脉体积,导致了龙门山造山带的物质亏损; 6）龙门山地形雨的＂雨影区＂产生的强降雨带与汶川地震驱动的地表破裂带和滑坡带的空间分布位置一致,暴雨季节来临时容易出现滑坡、泥石流和洪水,这是未来几十年所面临的地质灾害。因此认为,在龙门山地震活动频繁的地区,河流地貌和水系样式主要受地震构造活动控制。

龙门山区湔江水系样式及其对汶川地震的响应802-811

摘要：2008年＂5.12＂四川汶川MS8.0地震是发生在龙门山构造带中段的一次重大灾变事件,地震沿映秀-北川、彭灌和小鱼洞等3条断裂带发生了地震地表破裂,同震构造变形造成这些断裂带地表地貌特征发生巨大变化,地震还伴生了大量滑坡和崩塌,在雨季,强降雨驱动了大规模泥石流的发生,从而导致龙门山构造带的河流地貌发生了一系列变化和响应。本次研究利用SRTM3-DEM数据,以地理信息系统（GIS）为平台,通过ArcGIS 9.3软件中的水文分析模块,提取了湔江流域的水系样式图。在此基础上,通过对小鱼洞地区地表破裂组合样式与湔江水系样式的匹配性研究,结果表明：1）地表破裂走向对河道走向具有明显的控制作用（如映秀-北川断裂控制了湔江上游的河道和流向）; 2）地表破裂走向对河道偏转及坡折点具有明显的控制作用（如小鱼洞断裂导致了湔江主河道的偏转、彭县-灌县断裂控制了白鹿河的坡折点及转折点）; 3）地表破裂组合样式对水系样式具有明显的控制作用,表现在小鱼洞地区＂工＂字形的地表破裂组合样式对湔江水系样式的控制作用,使得湔江水系样式具有不对称性、不规则性。由此可知：湔江水系样式主要受到汶川地震地表破裂及组合样式的控制作用。

新疆天山造山带新生代多期次剥露作用过程812-822

摘要：天山造山带新生代剥露过程一直受到普遍关注。对沿横穿天山的乌鲁木齐-库尔勒公路胜利达坂以南段采集的基岩样品进行了详细的磷灰石裂变径迹分析。热史模拟结果显示,该段天山的新生代剥露历史分为两个阶段,即古近纪期间的缓慢剥露阶段和中新世以来的快速剥露阶段,其剥露速率分别为〈30m/Ma和70~160m/Ma。综合分析前人在东天山、北天山以及南天山等天山不同区域取得的低温热年代学数据,我们认为,新生代天山造山带可能经历了4次快速剥露过程,分别开始于新生代早期（67~65Ma）、始新世中期（约 40±5Ma）、渐新世末-中新世中期（约 20±5Ma）以及中新世中晚期（约 10±2Ma）。这4次快速剥露过程分别发生于造山带的某一或某些区域,表明新生代天山地区的剥露过程存在明显的空间差异性。从整个天山造山带来看,渐新世末-中新世中期开始的快速剥露影响范围可能最广,是新生代天山地区一次重要的剥露作用过程。

川西地区成都粘土的光释光年代学823-828

摘要：在野外地质调查的基础上,对川西地区广泛分布的风成堆积物——成都粘土进行了光释光测年,获得了一组 74.67±9.59~18.60±0.33ka的年龄数据。这一结果表明,成都粘土的时代为晚更新世晚期,为末次冰期的堆积物,与黄土高原马兰黄土相当。末次冰期干冷的气候条件为川西地区风尘堆积提供了丰富的物质来源,从而形成了分布较为广泛的成都粘土。