粤北金鸡岭丹霞地貌发育演化过程的时间结构研究

High resolution quantitative age analysis has always been a problem in Danxia geomorphologic research. There is still no basic appropriate time scale to accurately determine the geomorphologic process. This project chooses to study the Jinjiling Danxia landform in North Guangdong Province, which has been the subject of a few earlier researches. Using quantitative analysis of red-layer basin, coupled with river terrace fluvial dynamic study and TL / OSL dating techniques, we established the relationship functions between the geomorphic age of Jinjiling Danxia landform and the age of alluvium samples of Wujiang river terraces. With these functions, we can quantitatively estimate the age of Jinjiling Danxia landform and refine the development processes. Furthermore the tectonic uplifting rate of Pingshi basin, and Jinjiling Danxia cliffs retreating speed and erosion rate, a series of important geomorphic processes parameters can be accurately calculated. Moreover, based on these data and information, we can predict the development trend of Jinjiling Danxia landform and address many other scientific issues, including time points of the different developing stages and time lasting of different dynamic processes about Jinjiling Danxia landform development and evolution. The study aims at creating spatial pattern corresponding to time structure of Danxia Landform and forming the scientific research paradigm. Theory and method of this study can be generalized to other Danxia Landform regions. They also provide theoretical basis and methods of demonstration for similar studies on the different types of landforms outside Danxia landforms.

高分辨定量解决时间问题一直是丹霞地貌研究的瓶颈之一，对于丹霞地貌发育演化过程的精确刻画目前还缺少基本的时间标尺。本项目将选择中国较早开展研究的粤北金鸡岭丹霞地貌为例，运用红层盆地定量分析法，结合河流地貌系统动力学原理，利用热释光/光释光测年技术和手段，建立武江河流阶地冲积层样品年龄与金鸡岭丹霞地貌年龄的关系函数。以此定量测算金鸡岭丹霞地貌年龄，细化金鸡岭丹霞地貌发育过程，推算丹霞地貌区地壳抬升速度、丹霞崖壁后退速度、丹霞沟谷侵蚀速度和侵蚀量等一系列地貌过程的重要参数，预测其发展趋势，回答金鸡岭丹霞地貌发育演化不同阶段的时间节点以及不同动力过程的基本历时等科学问题，旨在建立金鸡岭丹霞地貌空间格局所对应的时间结构，进而提出时间结构的科学研究范式。该研究理论和方法不仅可以推广到其他丹霞地貌区，而且为丹霞地貌以外不同类型地貌的同类研究提供了理论依据和方法示范。

本项目选择了粤北坪石红层盆地的金鸡岭丹霞地貌区为研究对象，利用释光测年技术和手段，建立了武江河流阶地冲积层样品年龄与金鸡岭丹霞地貌年龄的关系函数。计算出金鸡岭丹霞地貌区的平均地壳抬升速度为0.537 m/10ka；推算出该区域丹霞地貌年龄平均为347.1×10kaB.P.；丹霞岩壁后退速度约为0.49 m/10ka；丹霞地貌侵蚀速度约为10.66×104m3/10ka、丹霞巷谷的侵蚀量约为27.4×104 t/10ka。通过计算一系列地貌过程的重要参数，回答了金鸡岭丹霞地貌发育演化不同阶段的时间节点以及不同动力过程的基本历时等，建立了金鸡岭丹霞地貌空间格局所对应的时间结构，提出地貌发育演化过程时间结构的科学研究范式。以此为基础，对中国三个丹霞地貌集中分布区定量研究表明，东南部丹霞地貌集中分布区地壳抬升速度在0.6 m/10ka左右；西南区云贵高原边缘地壳抬升速度快于四川盆地等外围区，变幅在1.31-3.52m/10ka之间；西北区差异升降较大，平均为4.26m/10ka，祁连山-天山一带的山前凹陷区红层盆地，局部地壳抬升速度超过50 m/10ka以上。另外项目根据不同时间尺度红层盆地范围匡算中国典型丹霞地貌面积约为20×104 km2左右。该项目取得的一系列关键数据，可以为丹霞地貌区景观保护与开发提供工程学上的参数支持，在改善区域人地关系、促进丹霞地貌区可持续发展方面可以提供科学决策的依据。该项目的研究理论和方法，不仅可以推广到金鸡岭以外的丹霞地貌区实践，而且为其他不同类型地貌的同类研究提供理论依据和方法示范。