巴顏喀拉地塊東北端第四紀(jì)隆升量研究

張軍龍

（中國地震局地質(zhì)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(duì)于季風(fēng)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(fēng)形成的根本原因。于是，青藏高原變形的時(shí)代、幅度、形式、機(jī)制，以及其演化過程和環(huán)境效應(yīng)的研究，成為國際地學(xué)界研究的熱點(diǎn)和爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。

巴顏喀拉塊體屬于青藏亞板塊東北部的次級(jí)塊體，北鄰秦祁昆塊體，南接唐古拉塊體，東與揚(yáng)子塊體接觸。巴顏喀拉塊體東北端（以下簡(jiǎn)稱研究區(qū)）地處3個(gè)塊體交接區(qū)，是青藏高原強(qiáng)烈隆升和向外擴(kuò)展地區(qū)，也是我國大陸新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和強(qiáng)震活動(dòng)十分活躍的地區(qū)。圍繞研究區(qū)內(nèi)第四紀(jì)以來隆升量的研究，不僅可以認(rèn)識(shí)研究區(qū)內(nèi)第四紀(jì)的隆升機(jī)制，促進(jìn)系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)青藏高原隆升過程及變形機(jī)制，還對(duì)研究區(qū)內(nèi)的防震減災(zāi)工作具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

第四紀(jì)以來，在不同的內(nèi)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(zhì)年齡意義的層狀地貌。通過對(duì)比研究區(qū)內(nèi)多處地點(diǎn)存在的一系列層狀地貌，對(duì)比它們的空間分布和年齡等數(shù)據(jù)，結(jié)合成因分析，認(rèn)識(shí)區(qū)域內(nèi)層狀地貌反映的表面隆升量（以下簡(jiǎn)稱隆升量）和隆升過程。具有地質(zhì)年齡意義的層狀地貌中，與隆升量相關(guān)且研究程度較高的主要有夷平面、階地等。研究區(qū)內(nèi)雖然夷平面分布相對(duì)較小，但階地分布較為廣泛，主因是區(qū)內(nèi)河流縱橫，切割強(qiáng)烈。

本文利用活動(dòng)塊體劃分、野外地震地質(zhì)調(diào)查、層狀地貌對(duì)比分析和遙感解譯等研究方法，以及14C、ESR和OSL測(cè)年、DGPS測(cè)量、DEM空間分析等技術(shù)手段，對(duì)包括研究區(qū)內(nèi)塊體的劃分、獲取反映隆升量的方法、不同塊體內(nèi)各級(jí)層狀地貌的沉積特征、空間參數(shù)、形成時(shí)代等進(jìn)行深入研究：①將巴顏喀拉塊體東北端劃分成不同的活動(dòng)塊體，反映各個(gè)塊體之間在新生代以來具有差異活動(dòng)的特征；②利用DGPS方法，結(jié)合高精度影像數(shù)據(jù)，提出了層狀地貌空間參數(shù)的獲得方法，該方法不但可以有效地節(jié)約野外現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)間，精度也滿足要求；③ 利用②提出的方法，對(duì)①劃分的各個(gè)塊體內(nèi)的層狀地貌面進(jìn)行系統(tǒng)地野外調(diào)查、測(cè)量、統(tǒng)計(jì)和對(duì)比研究，提出各個(gè)塊體的標(biāo)準(zhǔn)層狀剖面，進(jìn)而對(duì)比分析研究區(qū)不同塊體層狀地貌數(shù)據(jù)反映的第四紀(jì)差異隆升量，結(jié)合測(cè)年數(shù)據(jù)和地層對(duì)比，討論不同塊體的隆升速率；④探討巴顏喀拉塊體向東運(yùn)移對(duì)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(jié)果：

（1）巴顏喀拉地塊東北端塊體劃分。根據(jù)邊界活動(dòng)斷裂帶劃分活動(dòng)塊體的方法，利用區(qū)域大地構(gòu)造環(huán)境識(shí)別出邊界斷裂帶的出露位置；利用區(qū)域地球物理場(chǎng)與地殼結(jié)構(gòu)分析邊界斷裂帶深部地球物理場(chǎng)參數(shù)特征，進(jìn)而分析其深部結(jié)構(gòu)；結(jié)合地震的分布、力學(xué)特征分析斷裂的活動(dòng)性質(zhì)和強(qiáng)度；結(jié)合GPS、斷層活動(dòng)速率等資料確定活動(dòng)斷裂帶；并以此為依據(jù)，劃分出為4個(gè)一級(jí)塊體和3個(gè)二級(jí)斷塊，4個(gè)一級(jí)塊體為巴顏喀拉強(qiáng)隆起、龍門山斷隆、四川弱隆起、秦嶺斷隆；二級(jí)斷塊為若爾蓋強(qiáng)隆起、岷山斷隆、碧口過渡區(qū)。

（2）層狀地貌面數(shù)據(jù)獲取方法的研究。近年來，隨著新構(gòu)造定量研究的逐步深入，要求定性或定量評(píng)價(jià)新構(gòu)造時(shí)期斷裂活動(dòng)、褶皺活動(dòng)、垂直隆升運(yùn)動(dòng)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(yīng)用。論文結(jié)合實(shí)例，較系統(tǒng)地提出了層狀地貌數(shù)據(jù)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(duì)綜合分析方法獲取層狀地貌DEM數(shù)據(jù)，討論了網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)方法中層狀地貌面在大比例DEM剖面上的形態(tài)及其統(tǒng)計(jì)參數(shù)意義。在均勻隆升的區(qū)域，首先用傳統(tǒng)測(cè)量方法得到多個(gè)地點(diǎn)階地序列的空間參數(shù)，統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析得到該區(qū)域具有代表性的階地序列空間參數(shù)，其次結(jié)合網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)DEM數(shù)據(jù)得到夷平面和剝夷面、階地的級(jí)別、分布范圍和高程數(shù)據(jù)，兩者相互對(duì)比、補(bǔ)充和驗(yàn)證，完善層狀地貌的空間參數(shù)。存在差異運(yùn)動(dòng)的區(qū)域，首先劃分出差異運(yùn)動(dòng)相對(duì)較小的次級(jí)單元，然后按上述方法對(duì)次級(jí)單元進(jìn)行測(cè)量，然后進(jìn)一步對(duì)區(qū)域整體活動(dòng)進(jìn)行分析。

（3）各個(gè)塊體隆升量的研究。層狀地貌面空間分布和發(fā)育特征（包括成因、類型、分布、結(jié)構(gòu)、級(jí)數(shù)、后期構(gòu)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(qū)內(nèi)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(jié)構(gòu)、類型、級(jí)數(shù)和空間分布特征的野外調(diào)查和測(cè)量，結(jié)合DEM數(shù)據(jù)，得到不同塊體層狀地貌的空間分布及高程參數(shù)，建立不同塊體第四紀(jì)隆升量。其中若爾蓋強(qiáng)隆起可識(shí)別出8級(jí)地貌面，夷平面指示的隆升量為1 400～1 650m；岷山斷隆可識(shí)別出12級(jí)地貌面，夷平面指示的隆升量為1 700～1 900m；碧口過渡區(qū)可識(shí)別出11級(jí)地貌面，夷平面指示的隆升量約為1 350m。

（4）各個(gè)塊體隆升速率的討論。缺乏準(zhǔn)確的測(cè)年數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的測(cè)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(nèi)的構(gòu)造地貌年齡數(shù)據(jù)，參考沉積特征分析和地層對(duì)比，討論各級(jí)層狀地貌的形成時(shí)代，結(jié)合（3）得到的不同塊體層狀地貌空間參數(shù)，建立了相應(yīng)的層狀地貌標(biāo)尺，討論層狀地貌反映的隆升速率。青藏運(yùn)動(dòng)以來，若爾蓋強(qiáng)隆起、岷山斷隆、碧口過渡區(qū)共同開始持續(xù)均勻的強(qiáng)烈隆升，形成多級(jí)夷平面和階地。3個(gè)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(qiáng)隆起，碧口過渡區(qū)較弱，這種差異隆升持續(xù)至今。

（5）巴顏喀拉地塊向東運(yùn)移對(duì)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(cè)以龍門山斷裂帶與華南塊體為界。昆侖山北側(cè)的隴西塊體及其前緣弧束區(qū)在青藏運(yùn)動(dòng)末期隆升運(yùn)動(dòng)才有所響應(yīng)并逐步啟動(dòng)，昆黃運(yùn)動(dòng)末期開始加速，但仍小于若爾蓋強(qiáng)隆起、岷山斷隆和碧口過渡區(qū)3個(gè)塊體的隆升速率，共和運(yùn)動(dòng)以后趨于一致或超過3個(gè)塊體的隆升速率。龍門山東側(cè)的四川盆地，青藏運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為前陸沉積，隆升運(yùn)動(dòng)不明顯，到共和運(yùn)動(dòng)以來也加入到快速隆升的運(yùn)動(dòng)中。以東昆侖斷裂帶和龍門山斷裂帶為界，兩側(cè)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(yùn)動(dòng)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(cè)此階段的活動(dòng)速率不能簡(jiǎn)單地反映前期活動(dòng)速率。如果該推測(cè)正確的話，那么現(xiàn)今GPS反映的青藏高原的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)同樣不能簡(jiǎn)單地延伸到青藏運(yùn)動(dòng)時(shí)期，甚至共和運(yùn)動(dòng)時(shí)期。

隆升；層狀地貌；巴顏喀拉；階地形成；塊體；邊界斷裂帶；龍門山斷裂帶；盆地沉積；沉積特征；地球?qū)W；次級(jí)單元；地貌面；河流階地；DGPS；東昆侖斷裂帶；斷塊山；東北；測(cè)年；河流相；參數(shù)特征