洮河流域层状地貌与河谷发育过程研究

Landform evolution and river origion are core topics in classic geomorphic studies. Especially, geologists have paid much attention on the rivers close to the Tibetan Plateau, which the formation and development process records abundant information of tectonic uplift and climate change. The recent geologic history of a river is mainly recorded in valley landscape, and the planation surface, erosion surefuces, which preserved in divides area, can indicate the origin of present river. In view of these, study on the temporal and spatial distribution characteristics of these geomorphic surfaces is an effective method to reconstruct the drainage landform and fluvial evolution. This project plans to reconstruct the uplift-erosion process during Cenozoic in our study area, via researching on the temporal and spatial distribution characteristics of the planation surfaces and erosion surfaces. Associated the paleo-current studies on related sediments of planation surfaces, imply the correlation among Paleo- Taohe River, Yellow River and Minjiang River etc. With the temporal and spatial distribution characteristics of terraces, paleoslides and dammed lakes deposites, we can reveal valley development of modern Taohe River. Based on the studies on high resolution stratigraphic research of terrace and floodplain deposites, imply the response process of fluvial system to external environment change. In the last, integrate these results to reconstruct the development process of Taohe River, reveal the interaction processes of tectonic, climate and surface erosion, temporal and spatial evolvement principles of the Earth surface systems in the northeastern Tibetan Plateau.

地貌演化与河流发育是传统地貌学研究的核心内容之一，尤其是青藏高原周边水系的形成演化记录着高原隆升和环境变化的地质信息，倍受国内外地学界关注。鉴于一条河流的近代地质历史主要反映在河谷地貌上，同时保存在谷肩和分水岭地带的夷平面、剥蚀面可以为现代河谷的发育提供时空起点，因此研究这些地貌面的时空展布特征，是重建流域地貌和水系演化的最佳途径。本项目拟通过对洮河流域夷平面、剥蚀面的研究，结合花岗岩体的低温热年代学研究,重建该区新生代期间山地隆升-剥蚀过程；结合夷平面相关沉积的古流向研究，揭示洮河、黄河、岷江等古水系之间的联系；通过对阶地、古滑坡、堰塞湖相沉积时空展布特征的研究，获取现代洮河河谷地貌的发育过程；通过对阶地及其漫滩沉积物的地貌地层学研究，提取河流过程对外界环境变化的响应；最后综合贯通上述研究结果，重建洮河流域水系的发育过程，揭示高原东北缘地表系统相互作用及其时空演化规律。

青藏高原及其周缘水系演化与河谷发育历史一直是学术争议的热点课题，鉴于河流的近代地质历史主要反映在河谷地貌上，同时保存在谷肩和分水岭地带的夷平面、剥蚀面可以为现代河谷的发育提供时空起点，因此研究这些地貌面的时空展布特征，是重建水系演化、河谷发育和高原隆升的最佳途径。本项目基于DEM数据对洮河流域及其邻区的水系地貌参数、河流纵剖面以及夷平面的数字地貌特征进行了定量化研究，对主要河谷段落进行了大量年代样品的测量分析，发现该区河谷系统主要是第四纪期间河流下切侵蚀的结果，洮河、黄河、渭河、白龙江、岷江等流域的古水系之间可能存在着联系，但时间处在早更新世之前；洮河上游深切河曲是先成河谷的表现，即现代河谷是夷平面发育期间古水系下切的结果；年代学研究表明，洮河最高级阶地的形成时代为1.2 Ma；广泛分布的阶地序列是第四纪期间构造运动与气候变化综合作用的结果，即区域的构造抬升为河流提供了下切空间，而轨道尺度的气候变化决定着河流侧蚀拓宽与垂直下切的时段；但河流系统对气候变化的响应主要通过改变河型、水沙关系与冲淤作用进行的，不同河段的响应方式存在着明显的差异，较为复杂；结合对石羊河、黄河内蒙段以及洮河现代河流的水力几何学参数、现代河床剪切应力与粒径的关系，以洮河下游河流阶地为载体，对该区古水文参数的变化历史进行了估算，发现1.06 Ma以来洮河古水文参数整体呈现增加-减小-增加交替变化的特征，大致可以划分为以下3个递增阶段和2个递减阶段，其中1.06-0.87 Ma、0.42-0.32 Ma和57-14 ka递增，而0.87-0.42 Ma和315-57 ka呈减小的趋势。这一现象可能与季风强度有关，即河床剪切应力、临界流量增大的时段对应夏季风增强的时期，反之，河床剪切应力、临界流量减小的时段对应冬季风相对增强的时期。基于项目支持，课题组共发表9篇论文，其中SCI论文8篇，1篇为中文核心。