北天山山前地貌对构造变形的响应过程和机制研究

It is on the hot spot about how the structural activities influence the geomorphological processes and how the geomorphology responses the structural deformation. The India-Asia collision in the Cenozoic led to strong deformation and significant tectonic geomorphology in the northern Tianshan, which provides a natural laboratory for the study of the association between the active structure and geomorphic evolution. In this study, we will compare the structures and geomorphology in the eastern and western segment of the Northern Tianshan, and apply the sandbox modeling to discuss the geomorphic responses to the structural geometry and kinematics. The geometry of three long profiles with significant differences in tectonic geomorphology along the Nothern Tianshan mountain front will be constructed on basis of seismic reflection profiles interpretations and field structural mapping. The characteristics of topography and alluvial fan distribution will also be obtained through the geomorphological mapping and the remote sensing interpretations. On this basis, the conceptual model about the geomorphic evolution response to the structural geometry and kinematics will be proposed. Furthermore, the sandbox modeling with different conditions in structural patterns, shortening rates, compressive directions and erosion rates will be performed to validate and modify the conceptual model. And then, the different mechanisms will be discussed about the geomorphic evolution of the eastern and western segments of Northern Tianshan. On basis of these studies, we will combine the geomorphological investigations and geochronology including optically stimulated luminescence and radiocarbon dating to discuss the fluvial geomorphological response of Jingou river, Manas river and Taxi river to the geometry and kinematics of the second row of anticlinal belt.

构造活动如何影响地貌过程, 地貌又如何响应构造变形是学界关心的热点问题。北天山受印度—欧亚板块碰撞影响，新构造活动强烈，是研究活动造山带地貌演化和构造关系的天然实验室。本研究拟对比天山东西段构造和地貌的差异，采用砂箱实验等方法探讨构造几何特征和运动规律对区域地貌过程的影响。拟选取山前构造地貌有明显差异的三条大剖面，根据地震剖面解译和地质填图建立构造模型；通过地貌填图和遥感影像解译获得山前地形、冲积扇等的分布信息；据此提出构造几何特征和运动模式影响山-盆分布和地形等地貌发育的概念模型，并进行构造模式、缩短缩率、挤压方向、侵蚀速率等不同参数配置下的砂箱模拟实验，检验和修改概念模型，探讨构造活动控制北天山东西段地貌演化差异的机制。在此基础上，以河流阶地等为对象，运用地貌面测量、光释光和14C定年等手段，探讨金沟河、玛纳斯河以及塔西河河流地貌对北天山第二排构造变形模式、运动规律的响应过程和机制。

构造活动如何影响地貌过程, 地貌又如何响应构造变形是学界关心的热点问题。北天山受印度—欧亚板块碰撞影响，新构造活动强烈，是研究活动造山带地貌演化和构造关系的天然实验室。北天山地区构造地貌是多次构造变形的结果，本研究根据地震余震数据、地震反射剖面的解译等方法建立了呼图壁地震发震断层的三维模型，并通过物理模拟砂箱实验，解释了北天山山前正反转构造的发育过程和机制。.除构造作用，地貌的形成在很大程度上还受控于侵蚀作用。中等尺度构造背景下，侵蚀作用是否对构造发育产生影响，如何影响并不清楚。本研究进一步考虑了自然侵蚀存在的情况，以北天山山前构造为实际模型，实现了通过采用水饱和材料的物理模拟实验定量探讨了构造地貌的相互作用过程和机制。研究表明存在塑性滑脱层时，发育上下层变形部分解耦的薄皮构造和双重构造，放大了地表过程对新生构造发育的影响。不同的缩短速率一方面影响了构造传播距离和分布特征，另一方面也导致了地表水系发育和侵蚀堆积过程的差异。实验中采用三维扫描仪获取地貌的动态演化过程，为更精细尺度的地表过程作用下褶皱冲断带的演化提供了新的视角。.构造变形与地表侵蚀是维持地形地貌的重要因素，在活动构造区的相关研究表明地形与构造呈正相关关系，但在中等尺度构造下，仍然缺乏地形与构造变形的定量关系探讨。本研究选取东天山博格达地区的阜康断裂带作为研究对象，通过构造解译、三维建模以及统计分析发现了东天山山前地形起伏度约为断层滑移量的1/10。将其与北天山西段的构造地貌相对比，发现地形起伏度并非单纯受控于构造作用，很大程度上是由临界楔所控制的构造、侵蚀动态平衡作用所决定的。最后，本项目还通过热年代学和物理模拟实验研究了临界楔体模型所控制的构造传播模式。研究表明，中国西部龙门山和四川盆地地区存在反序传播的特征，而这种特征在北天山地区和其他前陆盆地也普遍存在，而它们的存在正是由于临界楔体的角度调整所导致。