巴顏喀拉地塊東北端第四紀隆升量研究

張軍龍

（中國地震局地質研究所，北京 100029）

青藏高原于新生代在亞洲大陸崛起，成為地球上最雄偉的高原。青藏高原的隆升對于季風氣候的形成、過去全球氣候變化有著重大的影響，是造成新生代晚期全球氣候變冷、北半球冰量變化、亞洲季風形成的根本原因。于是，青藏高原變形的時代、幅度、形式、機制，以及其演化過程和環境效應的研究，成為國際地學界研究的熱點和爭論的焦點。

巴顏喀拉塊體屬于青藏亞板塊東北部的次級塊體，北鄰秦祁昆塊體，南接唐古拉塊體，東與揚子塊體接觸。巴顏喀拉塊體東北端（以下簡稱研究區）地處3個塊體交接區，是青藏高原強烈隆升和向外擴展地區，也是我國大陸新構造運動和強震活動十分活躍的地區。圍繞研究區內第四紀以來隆升量的研究，不僅可以認識研究區內第四紀的隆升機制，促進系統地認識青藏高原隆升過程及變形機制，還對研究區內的防震減災工作具有重要的應用價值。

第四紀以來，在不同的內力和外力作用下，地球表面形成了多種地貌。這些地貌中包括有表征地質年齡意義的層狀地貌。通過對比研究區內多處地點存在的一系列層狀地貌，對比它們的空間分布和年齡等數據，結合成因分析，認識區域內層狀地貌反映的表面隆升量（以下簡稱隆升量）和隆升過程。具有地質年齡意義的層狀地貌中，與隆升量相關且研究程度較高的主要有夷平面、階地等。研究區內雖然夷平面分布相對較小，但階地分布較為廣泛，主因是區內河流縱橫，切割強烈。

本文利用活動塊體劃分、野外地震地質調查、層狀地貌對比分析和遙感解譯等研究方法，以及14C、ESR和OSL測年、DGPS測量、DEM空間分析等技術手段，對包括研究區內塊體的劃分、獲取反映隆升量的方法、不同塊體內各級層狀地貌的沉積特征、空間參數、形成時代等進行深入研究：①將巴顏喀拉塊體東北端劃分成不同的活動塊體，反映各個塊體之間在新生代以來具有差異活動的特征；②利用DGPS方法，結合高精度影像數據，提出了層狀地貌空間參數的獲得方法，該方法不但可以有效地節約野外現場工作時間，精度也滿足要求；③ 利用②提出的方法，對①劃分的各個塊體內的層狀地貌面進行系統地野外調查、測量、統計和對比研究，提出各個塊體的標準層狀剖面，進而對比分析研究區不同塊體層狀地貌數據反映的第四紀差異隆升量，結合測年數據和地層對比，討論不同塊體的隆升速率；④探討巴顏喀拉塊體向東運移對東北緣隆升過程、形變分配的約束。

論文主要取得以下研究結果：

（1）巴顏喀拉地塊東北端塊體劃分。根據邊界活動斷裂帶劃分活動塊體的方法，利用區域大地構造環境識別出邊界斷裂帶的出露位置；利用區域地球物理場與地殼結構分析邊界斷裂帶深部地球物理場參數特征，進而分析其深部結構；結合地震的分布、力學特征分析斷裂的活動性質和強度；結合GPS、斷層活動速率等資料確定活動斷裂帶；并以此為依據，劃分出為4個一級塊體和3個二級斷塊，4個一級塊體為巴顏喀拉強隆起、龍門山斷隆、四川弱隆起、秦嶺斷隆；二級斷塊為若爾蓋強隆起、岷山斷隆、碧口過渡區。

（2）層狀地貌面數據獲取方法的研究。近年來，隨著新構造定量研究的逐步深入，要求定性或定量評價新構造時期斷裂活動、褶皺活動、垂直隆升運動等問題。為了解決這些問題，一些新的方法和手段得到了嘗試和應用。論文結合實例，較系統地提出了層狀地貌數據的獲取方法，為研究垂直隆升提供了新的方法。提出了采用DGPS方法、DGPS方法和SPOT－5異軌立體像對綜合分析方法獲取層狀地貌DEM數據，討論了網格統計方法中層狀地貌面在大比例DEM剖面上的形態及其統計參數意義。在均勻隆升的區域，首先用傳統測量方法得到多個地點階地序列的空間參數，統計對比分析得到該區域具有代表性的階地序列空間參數，其次結合網格統計DEM數據得到夷平面和剝夷面、階地的級別、分布范圍和高程數據，兩者相互對比、補充和驗證，完善層狀地貌的空間參數。存在差異運動的區域，首先劃分出差異運動相對較小的次級單元，然后按上述方法對次級單元進行測量，然后進一步對區域整體活動進行分析。

（3）各個塊體隆升量的研究。層狀地貌面空間分布和發育特征（包括成因、類型、分布、結構、級數、后期構造變形等）是青藏高原東緣層狀地貌研究過程中存在的主要問題之一。論文基于研究區內黃河支流黑河、白河，長江支流白龍江、岷江、涪江等河流階地面的結構、類型、級數和空間分布特征的野外調查和測量，結合DEM數據，得到不同塊體層狀地貌的空間分布及高程參數，建立不同塊體第四紀隆升量。其中若爾蓋強隆起可識別出8級地貌面，夷平面指示的隆升量為1 400～1 650m；岷山斷隆可識別出12級地貌面，夷平面指示的隆升量為1 700～1 900m；碧口過渡區可識別出11級地貌面，夷平面指示的隆升量約為1 350m。

（4）各個塊體隆升速率的討論。缺乏準確的測年數據和系統的測年剖面亦是青藏高原東緣層狀地貌面研究存在的主要問題之一。通過收集各條河流流域內的構造地貌年齡數據，參考沉積特征分析和地層對比，討論各級層狀地貌的形成時代，結合（3）得到的不同塊體層狀地貌空間參數，建立了相應的層狀地貌標尺，討論層狀地貌反映的隆升速率。青藏運動以來，若爾蓋強隆起、岷山斷隆、碧口過渡區共同開始持續均勻的強烈隆升，形成多級夷平面和階地。3個塊體之間存在差異隆升，其中岷山斷隆速率最快，其次為若爾蓋強隆起，碧口過渡區較弱，這種差異隆升持續至今。

（5）巴顏喀拉地塊向東運移對東北緣隆升過程的影響。巴顏喀拉地塊的北邊界為東昆侖斷裂帶，東側以龍門山斷裂帶與華南塊體為界。昆侖山北側的隴西塊體及其前緣弧束區在青藏運動末期隆升運動才有所響應并逐步啟動，昆黃運動末期開始加速，但仍小于若爾蓋強隆起、岷山斷隆和碧口過渡區3個塊體的隆升速率，共和運動以后趨于一致或超過3個塊體的隆升速率。龍門山東側的四川盆地，青藏運動主要表現為前陸沉積，隆升運動不明顯，到共和運動以來也加入到快速隆升的運動中。以東昆侖斷裂帶和龍門山斷裂帶為界，兩側塊體存在著差異隆升，其差異量可能被斷層吸收，因此支持大陸逃逸模型和分塊隆升模型。

（6）共和運動以來，趨于一致的加速隆升過程廣泛分布，并與前期有較大差異。因此，我們推測此階段的活動速率不能簡單地反映前期活動速率。如果該推測正確的話，那么現今GPS反映的青藏高原的運動狀態同樣不能簡單地延伸到青藏運動時期，甚至共和運動時期。

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