基于DEM的青藏高原东北端地表过程分析

【摘要】：青藏高原东北端是青藏高原向大陆内部扩展的前缘部位。该区域独特的地貌形态及新生代以来的构造演化过程蕴含了高原变形历史及环境气候变化等重要信息。为了揭示构造、岩性、气候对造山高原地表过程的控制作用,本文以青藏高原东北端为研究区,提取了各种地貌参数,结合地质数据、遥感数据及气候等资料,定量分析了各地貌因子之间的相关关系;依据地貌参数特征,划分了东、西两个地貌区;研究结果表明,受青藏高原向东北向增生的影响,造山带的迁移、扩展是造成东部地貌区自西南向东北台阶式下降的构造背景。气候、构造隆升、区域重力均衡等一系列相互关联的复杂过程塑造了研究区西部似高原腹地的地貌特征。古沉积面恢复是进行地表过程研究的一种新兴技术。本文重建了大区域古沉积面,结果显示,研究区中新统沉积之后经历了一次强烈构造变形。典型地区古侵蚀量计算结果表明,全新世以来沿黄河流域盆地自下游向上游侵蚀速率不断减小。这种侵蚀规律是自下游向上游河流侵蚀基准面不断提高,河流侵蚀能力不断下降的结果。低起伏侵蚀面是在构造稳定背景下,长时期侵蚀作用的产物。研究区可提取两级低起伏侵蚀面。二级低起伏侵蚀面主体位于研究区西部、南部,构造隆升引起的地壳增厚决定了其高程高于发育在东部、北部的一级低起伏侵蚀面,此外,一级低起伏侵蚀面主要发育于新生代地层之上,其抵抗风化能力弱可能也是塑造其高程位于较低水平的因素之一,再者,研究区大型水系形成时间较新,溯源侵蚀尚未对二级低起伏侵蚀面进行大规模破坏,因此,二级低起伏侵蚀面保存较完整,相对高程较大。水系记录了造山高原的构造变化信息。以洮河水系为例,通过一系列基于DEM的水系分析,探讨了水系形态对构造作用的响应。研究表明,临潭-宕昌断裂带的逆冲隆升作用是造成洮河南、北两侧水系形态差异的主要原因。岷县东侧山脉的快速隆起致使古洮河被截断,之后被东北侧河流溯源侵蚀,切穿西秦岭北缘构造带,进行河流袭夺,从而形成了现今的洮河。基于DEM的地表过程分析是一种新兴的技术,其技术方法与理论基础尚未完善,本研究力求在新构造研究方面探索一些新思路、新方法、新技术,为最终揭示青藏高原远端地表过程及其与构造、气候之间的复杂作用关系等科学问题提供新的理论基础。