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地貌演化数值模型是分析构造-气候相互作用,再现地表形态演化过程的重要工具.本文利用地貌演化数值模型模拟了青藏高原东北缘河西走廊中段周边山体的演化过程.河西走廊气候干旱,外动力过程相似,但走廊中段南北两侧各山体间的形态特征存在明显差异(北侧山地:金塔南山东段、金塔南山西段、合黎山;南侧山地:榆木山).首先,各山体内选取典型区域分析了真实地形的特征指标(准周期性谷间距、地形高差与出水口数量);其次利用Landlab平台构建了典型区域的地貌演化数值模型,并通过数值实验正演了各山体地形的演化过程;最后将真实地形与不同时间节点的模拟地形进行比对,以准周期性谷间距等地形特征指标为判识标准,推断了河西走廊中段山体开始强烈隆升的年代和抬升速率.模拟结果与区域已发表的地质地貌证据在年轻上升山地(未达到稳定状态的幼年期地形)地区呈现较好的一致性,表明地貌演化数值模型结合地形特征指标是约束年轻上升山地强烈隆升年代和速率的可靠工具.本文提出的全新研究思路与方法有望在年轻上升山地推广并成为构造地貌学研究的常用手段. 相似文献
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由于红层岩性、节理发育状态、年代、构造运动特征、气候以及区域地质地理条件等的不同,丹霞地貌的形态在区域上有很大差别,其成因机制十分复杂.从丹霞地貌演化机制的宏观意义着眼,考虑岩性、节理、构造抬升速率及降雨等因素,基于地貌演化理论,利用数值模拟方法定量地展现了丹霞地貌坡地在构造抬升及流水侵蚀这两个主要的内外力作用下的动力学演化过程.地貌演化的幼年期和壮年期,流域输沙能力相对较大,主要表现为流水对基岩的侵蚀过程;直至演化的老年期,流域输沙能力相对较小,大量的风化物淤积,坡度变缓.同时,对不同岩性和垂直节理深度的计算结果进行了对比分析,砾石质地相对坚硬,计算得到的高程较大,表明岩性硬度越高,较容易形成陡壁,而岩性较软,易形成丘陵.垂直节理深度不同,坡地峰值几乎相同,但浅垂直节理较深垂直节理的谷值大,表明流水沿垂直节理进行下切侵蚀的程度不同,对景观的形成有着重要影响.数值模拟结果在物理上是合理的,有利于进一步定性地认识到岩层岩性、节理、构造抬升及流水侵蚀对丹霞地貌坡地演化的作用. 相似文献
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岩性和侵蚀基准面对构造活跃区河流地貌演化的影响——以青藏高原东北缘老虎山和哈思山地区为例 总被引：1，自引：0，他引：1
《中国科学:地球科学》2021,(6)
在构造活跃地区,前人研究着重考虑了构造活动对河流地貌演化的影响,而岩性和局部侵蚀基准面的作用较少被关注.本文以青藏高原东北部海原断裂的影响地区为例,通过对水系形态及地貌特征指数(陡峭指数、河谷宽高比、χ等)的计算等,分析了裂点发育和水系重组等不同空间尺度下的河流地貌演化过程.结果显示,以老虎山和哈思山为中心,分别发育了两个放射状水系.其中老虎山东南侧支流流向发生了近180°的转变,我们认为这是受局部侵蚀基准面高度的差异(～190m)所诱发的水系重组.部分发源于哈思山的支流发育了受岩性控制下的峡谷-宽谷相间分布的河谷地貌.此外,构造活动和黄河下切引起的局部侵蚀基准面的下降触发了由平行状水系向树枝状水系的正反馈演化过程.这些结果表明,即使在构造活跃地区,岩性和侵蚀基准面变化在地貌演化过程中也扮演着重要角色. 相似文献
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在活动构造区, 河流地貌对构造活动具有明显的响应, 地貌形态和水系形态能够很好地记录构造活动信息。 基于地貌演化理论, 考虑断层的左旋错动作用及降雨等因素, 利用数值模拟方法, 定量研究河流形态在断层水平错动及流水侵蚀内外力作用下的动力学演变过程。 初步的计算结果显示了河流形态与断层走滑运动的耦合效应。 断层发生水平左旋滑动促使该处河道两侧的陡坎发生相对错动, 形成弯转水系, 伴随河流的侧向侵蚀作用, 河道上下游连续被拓宽, 河道下游右侧堆积了较厚的沉积物, 而河道上游左侧由于受到较强流水侵蚀作用很难堆积沉积物。 分别对河道上游和河道下游的横剖面形态进行对比分析, 表明由于断层水平错动效应, 使得河道下游两侧呈现不对称特征, 而河道上游依然保持着明显对称性。 同时, 河道剖面形态对断层水平错动作用有积极的响应, 由于断层持续左旋走滑运动, 断层处剖面的高程突然增加, 坡度也随之突然变陡。 数值模拟结果与实际地质考察结果有着很好的一致性, 证明了理论和数值模型的可靠性。 相似文献
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《地震地质》2017,(2)
喜马拉雅构造结位于印度与欧亚板块碰撞的前缘,其内部的南迦巴瓦峰地区隆升速率大于周边区域,被认为是东构造结的核心部位(隆升中心)。近期区域地震观测结果表明,南迦巴瓦峰地区地震活动较弱,而其东南侧区域地震活动频繁。为了研究东构造结地区目前的地球动力学特征,文中利用DEM数据分析了南迦巴瓦峰及其西北、东南两侧和阿萨姆东北部区域的高程频率分布及面积高程积分曲线。结果显示,南迦巴瓦构造结区域属于侵蚀的壮年期,区域构造隆升和剥蚀作用已经达到高度平衡的状态,受到高原气候影响,该地区剥蚀作用相对较弱,表明南迦巴瓦构造结区域目前隆升相对缓慢。西北、东南侧以及阿萨姆东北部区域地貌均表现为年轻的演化阶段,属于侵蚀的幼年期,阿萨姆东北部地区地貌更接近幼年期早期阶段。西北侧的地貌演化阶段反映了区域侵蚀能力较小,仍属于高原气候区;南迦巴瓦峰东南侧至阿萨姆区域受到南亚热带季风的影响,降雨充沛,遭受强烈的侵蚀作用,区域尚属于侵蚀的幼年期,且阿萨姆东北部地貌发育程度更低,表明南迦巴瓦构造结以东地区构造隆升非常强烈,隆升速率最大的地区位于阿萨姆东北部。文中认为,在现今印度板块向N推进的模式下,喜马拉雅东构造结核心部位(隆升中心)向SE发生了偏移,新的核心部位可能位于阿萨姆东北部区域,该地区隆升强烈,构造应力积累发生大地震的可能性较大。 相似文献
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为了解西秦岭北缘-拉脊山两侧的地貌差异及其发育机制,利用DEM数据结合地质数据,提取局部地形起伏并绘制高程带状剖面图,定量化揭示了西秦岭北缘-拉脊山东西两侧地貌结构;在此基础上,统计了两侧新生代不同时期地层砂岩的高程像元众数,并进行了对比分析;通过对已知地质资料的提取和归纳,对比了西秦岭北缘-拉脊山断裂两侧新生代盆地地层岩性及沉积相.结果表明,界限以东新生代地层呈现地层年代越老高程越高的趋势;界限以西则呈现古近纪至新近纪地层越新高程越高、第四纪地层高程最低的特征.这种地层发育规律体现了西秦岭北缘-拉脊山两侧的地貌演化过程存在差异,即东侧水系发育时间早于西侧,地貌接受侵蚀的时间较长.同时,也从侧面反映了东、西两侧构造活动强度与时间的不一致性,古近纪以来东侧构造演化具有自SW向NE逐渐扩展的趋势;而西侧构造演化更为复杂,体现在新生代以来不同断裂带隆升历史的不一致性以及在较强的挤压应力及较弱剥蚀共同作用下的增生过程. 相似文献
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贵州龙宫水系坡立谷湖群水文地貌结构与功能特征 总被引：1，自引：0，他引：1
龙宫是贵州著名的喀斯特网景点,该区在第四纪构造运动中由于地貌回春,形态逆向发育,水系频繁变迁,喀斯特地块渗漏导致地表流集中转入地下,从而使流水谷地首先盲谷化并逐步形成洼地,在这个过程中,流域地貌复杂响应基面变化,发育了龙宫坡立谷,这些坡立谷的形成与流域形态演化相联系而不同于I.Gams对划分的类型,它们在水系结构中与地下管道相患联,每逢雨季,将大量上游汇水滞蓄盆内,形成季节性喀斯特湖,对下游起到良好的天然调节作用。 相似文献
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量化分析构造、侵蚀与气候之间的相互作用关系是现代地球动力学的前沿.断层陡崖是伸展构造环境中的一种常见地貌特征,是构造与地表过程密切耦合作用下演化的结果.断层崖面形态各异,如断层陡坎、断层三角面和断层梯形面等.本文基于数值模拟方法,对断层滑动速率、断层滑动周期、河流下切系数、山坡蠕移系数等关键性控制因素对断层崖形态和几何特征的影响进行了系统分析,主要结论为：依据参数空间的动力学对比模拟结果,可以将断层陡崖分为三个主要类型,即沟壑型、断层三角面型和尖锥型;断层陡崖的最终形态主要受地表演化过程（即河流下切、山坡蠕移）的控制;三角面型陡崖的高度和宽度随时间增大,但坡度角在演化过程中基本不变,其几何特征主要受控于断层滑动速率,且在相同的气候和岩性条件下,与断层滑动速率呈正相关;在十万年时间尺度下,断层滑动周期与三角面的形态和几何特征基本无关.断层滑动速率与三角面坡度角间的正相关关系可用于解释观测数据的统计结果,如希腊和保加利亚的观测数据. 相似文献
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基于DEM的黄土高原(重点流失区)地貌演化的继承性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
黄土堆积过程如何继承下伏古地形,即黄土地貌演化的继承性研究,是反映黄土高原200余万年来发育、演化的关键环节,也是黄土沉积地貌的研究热点.本文以地质图、DEM、遥感影像及实测数据为依据,运用GIS空间分析方法,得出黄土高原(重点流失区)第四纪黄土堆积以前原始地形面的数字高程模型.通过地形剖面图、面积高程积分、地形剖面比降及地形剖面凸凹度等方法与指标,分析现今地形与古地形的空间关系.实验结果显示:两种地形的高程、比降、凸凹度呈现明显的线性正相关关系,特别在黄土沉积较为完善的区域表现为相当完好的继承关系.尽管现今黄土高原部分地区受流水侵蚀,地表形态较为破碎,但仍然可以反映出,黄土堆积过程的总体趋势是缓和了原始地貌的地形起伏程度.该结果深化了对黄土地貌发育演化继承性的认识. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2017,(2)
利用地球动力学数值模拟方法分析了大陆汇聚速率、地壳流变强度以及岩石圈热结构等三种主要动力学参数对大陆俯冲碰撞模式的影响和制约,并以此为基础,重点对大陆不稳定俯冲的发育条件、主要类型以及动力学演化过程进行探讨.模拟结果表明,有利于弱化大陆岩石圈流变强度的动力学条件,如低流变强度地壳、岩石圈高温热结构或低汇聚速率等,对大陆不稳定俯冲的形成均起到积极作用.根据俯冲大陆的动力学演化特征可将大陆不稳定俯冲概括为"多阶段断离"型、"持续性流入"型和"大规模拆沉"型等三种类型.这三种类型的发育分别与低汇聚速率、中-高速汇聚的大陆岩石圈高温热结构和低汇聚速率下的中等-高流变强度地壳有关.模拟结果也显示,大陆碰撞区域内岩石部分熔融的分布受地壳流变性质的显著影响.这些模拟结果为认知特定地球动力学背景下不同俯冲条件孕育的大陆俯冲格局具有意义. 相似文献
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台湾峡谷的成因及其对沉积的控制 总被引：1，自引：0，他引：1
台湾浅滩陆坡处于被动大陆边缘环境,发育众多的海底峡谷,其中台湾峡谷的走向与沿陆坡向下的侵蚀沟壑明显不同,呈近45°相交;在峡谷的下部又出现一次明显的转向,随后平行于陆坡自西向东延伸,最终汇入马尼拉海沟.本次研究利用多波速水深数据、高分辨地震资料和沉积柱状样,描述了台湾峡谷的地形地貌特征,初步讨论了峡谷的成因及其对沉积的控制作用.台湾峡谷的地形、地貌和沉积特征具有分段性:上段以侵蚀作用为主,呈V形下切,广泛发育滑动、滑塌等重力流类型;中段以侵蚀-沉积过渡作用为主,呈U形,发育内堤岸;下段以沉积作用为主,发育沉积物波,底流对峡谷内部沉积物有明显的改造(reworked sand).台湾峡谷的形成演化与沉积物供给、重力滑动(滑塌)、断裂活动和海底刺穿密切相关:(1)由于陆源碎屑物质供应较充足,陆架边缘沉积物不断向海方向推进,在前缘形成滑动、滑塌,为峡谷的形成提供了动力;(2)断裂活动导致地层破碎,重力流优先侵蚀较脆弱的地层,使峡谷的延伸方向与周边侵蚀沟壑呈明显斜交;(3)海底刺穿形成海山,由于海山的阻挡作用,峡谷的下段转为近东西走向,同时大量沉积物在拐弯处溢流出来形成沉积物波. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2017,(1)
冰川变化数值模拟及预测是全球变化的前沿领域,冰川平衡线高度(ELA)作为对气候状态的直接响应,其变化直接体现冰川的扩张和消融.本文基于能量物质平衡方程,由气象观测为输入数据,模拟了青藏高原东部冰川ELA的空间分布,模拟结果显示自1970年以来,高原东部冰川ELA以2~8m/a的速率升高,高原边缘,特别是在祁连山和藏东南,部分冰川的ELA已经达到或超过了冰川顶部,意味着该地冰川处在消亡边缘.为预测ELA的变化趋势,以唐古拉山小冬克玛底冰川和祁连山七一冰川为例,采用IPCC给出的低、中、高三种碳排放路径下21世纪的气候变化情景,发现在采取大力减排措施的RCP2.6情景下,两冰川ELA都在2040年左右达到最大值且接近冰川顶部,冰川积累区大幅度缩小.在RCP4.5中排放路径下,两冰川ELA将在2045年左右超过冰川顶部,冰川积累区消失,冰川将强烈消融直至消亡.在RCP8.5高排放路径下,两冰川ELA将在2035年左右超过冰川顶部,冰川积累区消失,冰川将急剧消融直至消亡.从物质能量平衡角度证明在当前全球变暖背景下,不论在何种情景下,高原东部山地冰川将加剧退缩乃至消亡. 相似文献
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河砂岩屑热年代学被广泛应用于揭示造山带和流域范围内热演化历史.由于受到地貌特征、剥蚀速率的空间分布、年龄与高程关系等多种因素的影响,河砂岩屑热年代学年龄所代表的意义存在多解性.本文提出了一种利用地貌形态特征和实测河砂热年代学数据模拟流域热史的计算模型.该模型首先利用DEM数据计算流域高程分布特征,通过数据中各象元对应的坡度角大小定量计算剥蚀速率的空间分布,以确定不同高程区域对河砂岩屑样品组分的贡献量.然后根据区域地质特征建立多种可能的热史年龄-高程关系,并模拟计算出与设定的年龄-高程关系相对应的河砂年龄概率分布曲线.最后,通过对模拟河砂年龄概率分布曲线与实测分布曲线的匹配度进行卡方检验,选取最可能形成实测河砂年龄分布的年龄-高程关系,即代表了流域真实的热史演化.通过河砂岩屑磷灰石裂变径迹方法将该模型应用于藏东南地区察隅河两条支流桑曲和贡日嘎布曲流域,模拟计算结果表明两个地区的热史演化均具有多阶段的特征,桑曲流域在38~7Ma之间均匀冷却,对应的剥露速率约为0.14km/Ma,7 Ma以来剥露速率加快,达到1.62km/Ma;贡日嘎布曲的热史年龄记录比桑曲新,18~14 Ma的隆升速率为0.32km/Ma,14~8 Ma比较稳定;8 Ma以来隆升速率逐渐加快,8~5 Ma对应的隆升速率为0.21km/Ma,5~3 Ma为0.43km/Ma,3~1.1 Ma为0.83km/Ma.桑曲的模拟计算结果与前人利用该区域基岩年龄数据所揭示的热史演化特征及剥露速率基本吻合,表明该方法可以准确模拟河砂岩屑年龄所代表的流域热史特征.因此,在地形险峻或者冰川覆盖而无法获取基岩样品的野外地区,可以通过采集河砂样品替代基岩剖面模拟地质体热史特征. 相似文献
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祁连山东段石羊河流域河流纵剖面及其构造意义 总被引：1，自引：0，他引：1
石羊河流域位于祁连山东段,其河流体系记录了最新的构造信息和构造活动。提取石羊河流域的地貌信息,有助于揭示祁连山东段石羊河流域地貌对构造活动的响应,及系统探讨该区地貌发育特征及其所蕴含的构造意义。文中基于GIS空间分析技术,利用数字高程模型(DEM)、Matlab脚本提取了石羊河流域7条河流的纵剖面,并利用基岩河道水力侵蚀模型对其进行分析,获得了7条河流的陡峭系数、平均侵蚀量、凹曲度、裂点分布、高程、距河流出水口距离和流域面积等地貌信息。结果表明,石羊河流域的各条支流至少存在1个主裂点,裂点上、下河段具有不同的陡峭度(ks)与凹曲度(θ),说明河流纵剖面裂点的上、下河段具有不同的发育趋势。对河流纵剖面、裂点分布及岩性进行综合分析,结果表明,古浪河、金塔河、杂木河、西营河、东大河和西大河都具有"坡折式"裂点,处于瞬时状态。祁连山东段河流地貌演化主要与构造活动相关。利用本区晚第四纪活动断裂相关裂点上游河道的凹曲度指标拟合出整条河流,得到石羊河流域的平均侵蚀量约488m,发源于古浪推覆体的6条支流的平均侵蚀量为508. 5m。进一步计算研究区河网归一化的河流陡峭系数(ksn)并得到其空间分布,结合河流纵剖面和裂点分析结果对祁连山东段石羊河流域的构造特征进行了综合分析,ksn的结果显示下游段陡峭系数<60,中游明显大于下游。同时,位于构造结处的古浪推覆体其ksn值呈现高值,表明该区第四纪以来经历了明显的构造抬升过程。文中结果表明石羊河流域地貌演变处于非均衡状态,构造变形是祁连山东段地貌演化的主要影响因素,控制着该区现今的地貌发育及演化历史。 相似文献
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《地震地质》2020,(3)
河流偏转和风口发育是横向河流域最显著的地貌现象,其形成体现着区域抬升和河流侵蚀间的平衡,并受控于断层侧向生长、连接与几何形态等构造过程以及影响河流侵蚀的气候和岩性要素。风口与横向河网的演化可用于评估相关断层活动的速率和方式,探索河流侵蚀与构造抬升之间的相互作用以及复杂环境下沉积系统的形态,研究成果对地貌学、地震灾害、油气储藏等学科领域具有重要的理论意义。文中围绕影响风口形成与保存的地质地貌过程,对过去20a活动褶皱区域的横向河演化研究案例进行了初步总结。最后以河西走廊地区的合黎山—金塔南山为例,探讨在褶皱隆起和水动力变化的条件下黑河在该区域的演化过程。分析认为现代黑河约1.1Ma BP穿过合黎山,而随着合黎山的生长、黑河水动力条件的变化,黑河偏转到达金塔南山区域;由于合适的水沙比与抬升速率,金塔南山区域早期抬升时处于夷平状态;约0.23Ma BP以来,大部分支流无法到达金塔南山区域,黑河在金塔南山与合黎山连接的区域下切,形成正义峡。 相似文献
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拉分盆地是走滑断层系中受拉伸作用形成的断陷盆地.一般在两条平行断层控制下发育.盆地形似菱形,几何形态主要受两条主控走滑断层错距和叠接长度影响.本文以青藏高原东北缘海原断裂带老龙湾拉分盆地第四纪所处的构造环境为基础,参考盆地周围断层几何分布,建立了三维有限元数值模型,模拟该拉分盆地的演化过程;进一步分析了断层力学性质、地壳分层结构等各因素对盆地形成和演化的影响.模拟结果显示,盆地地表沉降伴随有下地壳物质的上涌,此上涌对盆地地表沉降存在阻碍作用.各因素的影响具体表现为:(1)断层力学性质(弹性模量和黏滞系数)越弱,其对构造应力较低的传递效率导致盆地两端差异性运动越明显,从而形成较大的盆地地表沉降和明显的上地壳减薄.(2)平行主控断层的叠接长度反映盆地形成的拉伸作用范围,叠接长度越大,相同的差异性运动在单位面积形成的拉伸应力越小,盆地地表沉降较小.(3)下地壳流变性影响其物质的上涌量,下地壳黏滞系数越小,其对上部拉伸作用的响应越明显,上涌量越大,此上涌对上地壳沉降形成的阻碍作用也越明显.根据老龙湾拉分盆地所处的构造格局,将平行断层的叠接长度取20km,当断层黏滞系数取值为周围基岩的1/10,参考该盆地第四纪构造演化历史,模拟得到的盆地第四纪下沉量与盆地内第四系沉积层厚度在规模上近似,下地壳黏滞系数取值在(2.5~5.0)×1021 Pa·s范围内时,盆地下沉量模拟结果与老龙湾拉分盆地第四系地层厚度吻合较好. 相似文献
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雅鲁藏布江河谷风沙地貌形成机制与发育模式 总被引：14，自引：1，他引：13
雅鲁藏布江河谷风沙地貌有 4级 2 1个类型 .河谷区具有风沙地貌发育的环境条件 .由MM4中尺度气候模型模拟的河谷冬半年近地表流场和风矢量场从宏观上反映了有利于风沙沉积的河谷流场 ,在总体上制约了风沙地貌的分布区域与地貌部位 .沙丘、沙丘群发育主要有迎风阻滞沉积、背风回流沉积和弯道绕流沉积三种方式 ,经历了风力作用沙丘形成 水力作用沙丘消减的正、逆交替过程 ,并自初生带→主体带→消退带演化 ,最终以爬升沙丘 (片 )或下落沙丘形态消退或消亡 . 相似文献
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河流袭夺对地貌发育以及人类迁徙等均有着重要的意义.在秦巴山地区域,一直以来存在嘉陵江袭夺汉江的观点,但有很大争议.本文通过地貌指数和碎屑锆石U-Pb年龄谱相结合,探讨了秦巴山间盆地水系格局的演化过程,认为伴随着古长江的演化,汉江自东向西逐步袭夺南北向嘉陵江流域.在地貌证据上,石泉-安康盆地内发育不适称宽阔谷地和一系列风口;河谷形态和河谷宽高比(Vf)显示可能存在两次快速下切过程.流域高程积分(HI)反映地貌自西向东逐渐由老年期转向幼年期阶段.χ值显示分水岭向月河一侧迁移,月河在逐渐萎缩.沉积记录上,锆石U-Pb年龄谱显示了物源的变化,盆地内高海拔河流阶地沉积物显示了3个锆石年龄峰值(200~250、400~505、700~900Ma),并以印支期峰值(200~250Ma)为主,而近代水系沉积物锆石年龄仅显示晋宁期(700~900Ma)的单峰值.综合研究表明,区域内水系发生了两次主要的河流袭夺:(1)古汉江切穿区域挤压脊自东向西袭夺汉中盆地水系(古嘉陵江水系);(2)随着石泉-安康盆地内分水岭隆起,南侧支流袭夺干流,形成现代汉江上游水系格局.在这一过程中,区域性走滑断裂及其伴生的挤压抬升起着控制作用,上游次级流域的演化滞后于主河道对构造和袭夺的响应.结合秦岭地区古人类研究,河流袭夺造成宽阔谷地的沟通,可能为古人类沿河谷深入秦巴山地提供了便利的地貌条件. 相似文献