洮河上游深切曲流与现代河谷发育研究

发布时间：2020-09-24 09:08

　　洮河上游深切曲流与河流阶地十分发育,是研究水系演化与河谷发育的良好载体。其中深切曲流曾是推断河谷的发育形式为先成说抑或叠置说的主要依据,而河流阶地是过去的古河床,其形成与发育对区域构造、气候、岩性等密切相关。因此对该区曲流与阶地进行详细研究,将有助于明晰洮河上游的水系演化与河谷发育过程。本文选取洮河上游为研究区,结合流域地貌参数、现代河曲形态指标、构造与气候等外因指标,分析洮河上游深切曲流的地貌特征及其影响因素。同时,利用ESR测年技术,获取该区主要河段阶地序列的形成时代,进而重建洮河上游的现代河谷发育过程。结合已有构造、气候资料,探讨了河谷发育对构造活动、气候变化与河流过程的响应。初步结论如下:(1)根据单河曲形态指标的提取,发现洮河上游的河道比降较小分布于0.07~0.7%间,河道曲率较大多在2以上,河宽多在100m以下。通过流域间对比,黑河白河与嘉陵江河道比降较小为0.02~0.7%,但曲率较高多大于2,同时嘉陵江的河曲轴长多大于3 km并且河宽在200~1000 m间;白龙江及岷江单河曲曲率较小在1~2间,但河道比降多为0.15~3%,河道宽度较低多在100 m以下。另外在区域平均曲率的提取对比中,发现洮河上游提取的区域平均曲率χ_(100)较小为1.17~1.22,PDF值相对较高,CDF曲线斜率较大;嘉陵江流域面积更大且支流众多,河网密布,河道宽度与径流量更大,提取的区域平均曲率χ_(100)更大多在1.24~1.39,PDF值相对较低,CDF曲线斜率较小;黑河白河流域内多发育冲积自由河曲与牛轭湖,单河曲曲率较大,但由于流域内河道频繁裁弯取直,区域平均曲率亦相对较小。(2)结合洮河最上游夷平面之上的曲流形态、邻区广泛发育的自由曲流与深切曲流特征以及该区晚新生代以来的构造演化,均表明青藏高原东北部强烈的构造隆升是该区深切曲流发育的主要背景。此外,洮河上游整体出露的基岩岩性单一,主要是三叠系的砂岩和页岩,河道曲率差异与施密特硬度相关性低,岩性对曲率影响较小。洮河上游区域平均曲率χ_(20)大小受区域气候指标变化影响,较高的降水量与径流量使河流水动力增强,河流以侧蚀为主,曲率较高,而更高的降水量与径流量使河流搬运能力超过加积能力,河道形态更为顺直,曲率较低。(3)详细的野外考察发现,洮河上游至少发育10级河流阶地,尤其在碌曲盆地发育最好,T1~T2为堆积阶地,其它皆为基座阶地,T5及以上阶地的发育与保存不完整,其它河段一般发育有4~5级阶地,主要分布在深切曲流凸岸。洮河上游T10~T1阶地砾石层顶拔河分别为235 m、205 m、185 m、134 m、106~120m、60~71 m、36~55 m、22~26 m、11~16 m、2~4 m。利用ESR方法对主要河段阶地砾石层的堆积年代进行研究,发现T10~T2阶地的时代分别为1115±216 ka、1059±206 ka、891±181 ka、714±114 ka、630±73 ka~673±129 ka、471±91ka~523±88 ka、254±51 ka~374±73 ka、165±32ka~207±43 ka、64±13 ka。(4)根据河流阶地的时空展布特征,可推断洮河上游现代河谷的开始发育时代大致为1.12 Ma,河谷在构造隆升背景下快速深切,形成多级河流阶地与深切曲流。阶地在构造持续隆升下对轨道尺度的气候周期变化作出响应,ESR年代学结果显示阶地砾石层堆积在冰期,如发现T10~T2砾石层分别对应于L_(13)(T10)、L_(11)(T9)、L_9(T8)、L_7(T7)、L_6(T6)、L_5(T5)、L_4(T4)、L_2(T3)、L_1(T2),同时结合邻区洮河下游、大夏河、黄河兰州段、渭河等流域,表明河流下切阶地形成多发生在冰期-间冰期转型阶段。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P931.1
【部分图文】：

框架图,河流系统,框架图,影响因素

硕士学位论文洮河上游深切曲流与现代河第一章绪论塑造流域地貌重要的外营力之一（杨景春和李有利, 2001的过程开放系统（图 1.1），能够对内部因素（如河流内动候、构造和局部基准面）的变化做出积极响应（Schumm因素变化作出调整，最终达到相对稳定的均夷态，即一, 2008）。处于均夷的河流泥沙供给与河流搬运相当，使其衡（Lane, 1955），此时河道纵剖面呈现一条平滑下凹的曲。

过程图,冲积河道,侧蚀,过程

认为岩性的抗侵蚀能力影响河流侧son（2015）在研究岩性对河道形态的影响时，蚀能力进行对比，发现两者的不同在于河流边界中受凹岸基岩负反馈作用，使侧蚀所需搬运的物河道侧蚀所需搬运的物质较少，河道更易侧向rick et al.（2009）通过建立水槽实验模拟河流弯相比于细粒沉积物如粘土更容易被河流搬运侧蚀生的内聚力越强，有效减缓了河流的侵蚀速率了限制性曲流的发育（Howard, 2009）。当然，深切曲流的形态特征产生一定的影响。Stark et个流域的山地深切曲流作为研究对象，以区域平度与跨流域尺度探讨了岩性与气候对深切曲流河度，河流下伏基岩的强弱程度是主要影响因素；与风暴频率等气候因子发挥重要的作用；而构示出强烈的相关性，仅对河道比降起到一定的调

序列,水系,横向,河流阶地

后期由于外界原因使河流水动力增强，河流侵蚀沉积物并逐步切出基岩（图1.3-b）；溢流说指盆地内充填了水系与沉积物，当下伏沉积物厚度达到盆地四周最低海拔高度时，河流外泄，切穿山体基岩，溢流到相邻流域（图 1.3-c）；而袭夺说指河流沿上游更陡峭的路径进行溯源侵蚀，逐步切穿上游基岩，最后袭夺相邻分水岭的流域体系，形成现代水系格局（图 1.3-d）。图 1.3 横向水系切穿山脉的四种机制（Douglass et al., 2009; 改自 Phillip et al., 2017）Li et al.（2001）对四川盆地以东三峡一带的河流阶地砾石层进行 ESR 定年分析，指出三峡段河谷共发育 7 级河流阶地，其形成不晚于 1.16 Ma。杨达源（2006）通过河流阶地测年认为金沙江河谷形成于 1.0 Ma 前后，刘芬良（2018）将金沙江下游葫芦口段河流相与堰塞湖相沉积物作为载体进行 OSL 与 ESR 定年，得到最高级阶地 T6 年代为 1.19 Ma，在多河段对比分析后认为金沙江现代河谷的出现不晚于早更新世早期。He et al.（2015）利用 OSL 与 ESR 年代学方法对雅砻江下游多个河流阶地序列进行测年分析

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