黑河中上游形成发育与祁连山中段隆升过程研究

中国西部生态与环境问题是限制西部发展的突出因素，而生态环境格局的形成与区域长期构造活动、气候变化、河流过程及其相互作用密切相关。河流的形成演化受区域构造、气候的深刻影响，保存了丰富的构造活动和气候变化信息，成为研究地表各圈层相互作用的理想切入点。黑河的形成不仅对流域资源环境格局产生了重要影响，而且是流域水资源合理利用的基础。本项目拟通过对黑河上游山地层状地貌面展布特征和年代学研究，重建黑河上游河流形成演化历史；通过走廊平原区钻孔岩芯的沉积特征和年代学研究及北山段河流阶地研究，获取黑河中游形成演化历史；通过低温热年代学和地貌面形变研究，揭示晚新生代以来祁连山中段剥蚀－隆升过程；通过沉积岩芯的理化指标分析，结合山地古冰川研究，提取区域更新世期间古气候环境变化记录。最后综合贯通上述研究结果，重建黑河中上游形成演化过程，揭示构造运动和气候变化对水系形成演化的影响，为黑河流域综合集成研究提供基础。

中国西部生态环境格局的形成与区域河流水系演化密切相关，而河流的形成受到区域构造和气候的深刻影响，因而河流演化也保存了丰富的构造活动和气候变化信息，成为研究地表各圈层相互作用的理想切入点。本项目通过酒东盆地沉积地层沉积相和磁性地层学研究，得到河西走廊沉积体系在逐渐向北推进，5.1 Ma左右盆地内部沉积相由湖相转变为三角洲平原相，山前堆积由河流-三角洲相变为洪积扇相，指示了走廊南山在该时段开始隆升为山体。区域构造、地貌分析显示走廊南山与金塔南山的山体开始隆升的时间要远晚于构造开始活动的时间；祁连山-金塔南山构造体系受到同一条大型地壳滑脱断裂的控制，各条分支断裂活动呈现不同的运动学特征：祁连山内部主要为挤压褶皱变形，祁连山北缘断裂为三角剪切变形模式，榆木山北缘断裂和金塔南山北缘断裂为铲式断裂导致的褶皱变形模式。晚更新世以来，从托勒山到金塔南山地壳的缩短速率至少为3.5 mm/a。. 通过对黑河上游山地层状地貌面展布特征和年代学研究，得到黑河上游形成于1.4 Ma之后、1.0 Ma之前，黑河中游钻孔地层和磁性地层学显示黑河中游形成于1.1 Ma左右，之前酒东盆地与张掖盆地主要发育小型山前河流与终端湖泊，黑河的形成导致这些湖泊的消失、山前小型河流成为黑河的支流。重矿物分析也显示了在黑河形成前后，重矿物组合有明显变化，指示了酒东盆地1.7 Ma以来沉积物源区的重要变化。黑河中游5个钻孔地层分析和阶地形成分析发现黑河形成以来有4次沉积动力远高于现代时期，可能指示了区域的重要干湿变化历史。在约23万年左右，由于金塔南山的隆起，形成正义峡。黑河中游不同沉积环境的孢粉分析得到5种沉积环境可以用5种不同的孢粉组合来表达。黑河中游沉积地层中孢粉特征指示了1.7 Ma到1.1 Ma酒东盆地湖泊逐渐退缩、区域逐渐变干旱的过程，也反映了1.1 Ma以来，黑河河道形成对河岸植被发育的重要影响。