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GRL:青藏高原東緣大渡河流域晚新生代隆升歷史:河流縱剖面模擬的約束及啟示

2020-04-20

青藏高原腹地地勢平坦,邊緣陡峻且發育許多深切峽谷(Clark et al., 2005)。尤其是高原東緣,連接高原與到四川盆地的龍門山斷裂帶,存在超過4 km地形高差(Kirby et al., 2002, 2003)。由于缺乏新生代前陸盆地地層記錄(Burchfiel et al., 1995)以及較低的GPS速度場(King et al., 1997; Chen et al., 2000; Zhang et al., 2004a),一些學者因此提出下地殼流模型用于解釋地殼增厚過程(Royden et al., 1997; Clark and Royden, 2000; Clark et al., 2005a)。ClarkRoyden (2000)指出下地殼流動應于~20 Ma左右開始后促使高原東緣在10 - 15 Ma時加速抬升。然而Wang et al. (2012) Zhang et al. (2016) 最近的研究表明,高原東部地區曾經歷兩個階段快速剝露。第一階段開始于35-25 Ma,第二階段開始于10-15 Ma,并一直持續到現在。第二階段快速剝露和構造抬升先后陸陸續續被廣泛報道(Kirby et al., 2002; Zhang et al., 2004 b; Godard et al., 2009; Cook et al., 2013; Tian et al., 2013; Guenthner et al., 2014; Tian et al., 2015; Tan et al., 2017; 1)。

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1 (a)青藏高原東緣新構造背景??s寫:ATF = 阿爾金斷裂,GXF =甘孜-鮮水河斷裂,RRF = 紅河斷裂,SB =四川盆地,TP =青藏高原。(b)高原東緣新生代變形與活動斷裂??焖俾∩蚝恿飨虑械钠鹗寄挲g用紅、白圈表示。文獻引用[1] = Kirby et al., 2002; Wang et al., 2012. [2] = Godard et al., 2009. [3] = Tian et al., 2013; Guenthner et al.,2014. [4] = Cook et al., 2013. [5] = Clark et al., 2005b; Ouimet et al., 2010. [6] = Tian et al., 2015. [7] = Tan et al., 2017b. [8] =Zhang et al., 2016. [9] = Ouimet et al., 2010. [10] =Li and Zhang., 2013. [11] =Zhang et al., 2015. [12] =Tian et al., 2014.

目前來看,高原東緣的快速下切歷史研究結果仍存在分歧,高原東緣隆升歷史具體是怎樣的?由于熱年代剖面所確定的剝蝕/隆升速率通常是自某一特定時間以來的平均值,構造隆升的詳細過程難以量化,隆升究竟是均勻的還是隨時間變化的?上述問題亟需有新結果加以檢驗和論證。

近年來,國際學者開始利用基巖河流高程剖面模擬造山帶隆升歷史(Pritchard et al., 2009; Royden and Perron, 2013; Fox et al., 2014; Goren et al., 2014; Rudge et al., 2015),并取得了較好的效果。發育于高原東緣的大渡河流域橫跨內部平坦的高原面以及陡峭的高原邊界,記錄了高原東緣的隆升歷史?;诖?,新構造與年代學實驗室碩士研究生馬字發在導師張會平研究員指導下,采用線性模擬方法(Goren et al., 2014),對大渡河河流縱剖面及裂點分布進行了研究,對比分析區域的熱年代學研究結果,主要獲得如下結論和認識:

(1)通過高原東緣大渡河河流縱剖面分析,利用線性模擬的方法,結果表明大渡河流域河網記錄了約30 Ma以來的隆升歷史的信號(圖2);

(2)中中新世之前,大渡河流域經歷了相對緩慢的抬升(隆升速率< 0.1 mm/a),但是從12-15 Ma至現今,隆升速率逐漸增大至0.33 ± 0.03 mm/a(圖2)。

(3)利用基巖河道反演結果,與區域低溫年代學研究認識相一致,但更加細化了連續的演化過程;同時表明反演方法是重建隆升歷史的有力手段,有望在無法開展熱年代學研究的區域加以推廣。

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2 大渡河流域不同侵蝕系數和步長反演的隆升歷史。(a) 10步間隔和 (b) 20步間隔。陰影條分別顯示了~12-15 Ma3-4 Ma時的速率變化。

 

上述研究成果以青藏科考項目為第一資助,發表于國際期刊Geophysical Research Letters

Zifa Ma, Huiping Zhang*, Yizhou Wang, Yaling Tao, Xuemei Li,. 2020 (47). Inversion of Dadu River bedrock channels for the Late Cenozoic uplift history of the eastern Tibetan Plateau. Geophysical Research Letters. https://doi.org/10.1029/2019GL086882

 

 

 


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