祁连山地区河流阶地与第四纪构造隆升

第35卷第12期2016年12月地质通报GEOLOGICALBULLETINOFCHINAVol.35,No.12Dec.,2016祁连山地区河流阶地与第四纪构造隆升郭怀军1,2，杨利荣1,2，朱小辉3，朱涛3，岳乐平1,2，吴鸿天1，邹宁1GUOHuaijun1,2,YANGLirong1,2,ZHUXiaohui3,ZHUTao3,YUELeping1,2,WUHongtian1,ZOUNing11.西北大学地质学系，陕西西安710069；2.西北大学大陆动力学国家重点实验室，陕西西安710069；3.西安地质矿产研究所，陕西西安7100541.DepartmentofGeologicalSciences,NorthwestUniversity,Xi'an710069,Shaanxi,China;2.StateKeyLaboratoryofContinentalDynamics,NorthwestUniversity,Xi'an710069,Shaanxi,China;3.Xi'anInstituteofGeologyandMineralResources,Xi'an710054,Shaanxi,China摘要：祁连山及邻区河流阶地系列是反映区域构造隆升的重要地貌标志。对祁连山地区东北部的沙沟河、西北部的洪水坝河、东南部的黄河共和段及渭河陇西段、东部的黄河兰州段河流阶地进行了阶地抬升幅度、年代对比研究，分析了祁连山及邻区第四纪构造隆升的特点及其对青藏高原隆升的响应。研究表明，1.6Ma以来祁连山及邻区至少存在5期构造活动，即1.6Ma左右的第1期构造活动；1.2~0.6Ma的第2期构造活动，包括1.2Ma、0.8Ma、0.6Ma的次一期构造活动；0.45~0.25Ma的第3期构造活动；0.2~0.08Ma的第4期构造活动，包括0.15Ma、0.1Ma次一期构造活动；0.08Ma以来的第5期构造活动。祁连山及邻区在第1、2、4、5期构造活动中表现为同步抬升，第3期不同区域抬升时间存在差异。在构造活动强度方面，1.2~0.6Ma（第2期）祁连山东部活动较强，0.45~0.25Ma（第3期）构造活动强度表现为北部强于南部，在北部表现为由西向东不断增强，0.2Ma以来在南、北方向上表现为构造活动强度沿着北东方向减弱，在东、西方向上表现为祁连山西北部的构造活动明显强于东北部。祁连山及邻区东部1.80Ma以来平均抬升速率为0.25mm/a，平均抬升了450m左右，粗略计算2.6Ma以来该区域抬升了600m左右。祁连山及邻区西部河流阶地反映的构造抬升强于东部，据此推断，第四纪以来祁连山及邻区西部抬升或超过600m。关键词：河流阶地；祁连山地区；构造隆升中图分类号：P534.63文献标志码：A文章编号：1671-2552（2016）12-2033-12GuoHJ,YangLY,ZhuXH,ZhuT,YueLP,WuHT,ZouN.RiverterraceandQuaternarytectonicupliftintheQilianMountain.GeologicalBulletinofChina,2016,35(12):2033-2044Abstract:RiverterraceseriesinQilianMountainanditsadjacentareasisasignificantlandformsymbolreflectingtheregionaltecton⁃icuplift.Inthispaper,theauthorsconductedacomparativestudyoftheamplitudeandtimeoftheterraceupliftintheShagouRiverinthenortheastandtheHongshuibaRiverterraceinthenorthwestoftheQilianMountain,thesoutheastoftheYellowRiverinGongheandtheWeiheRiverinLongxiaswellastheeastoftheYellowRiverinLanzhou,andanalyzedthefeaturesofQuaternarytectonicupliftingoftheQilianMountainanditsadjacentareasanditsresponsetoTibetanPlateauuplifting.Asshownbythecompar⁃ativestudy,therehavebeenatleastfivephasesoftectonicactivitiesintheQilianMountainanditsadjacentareassince1.6Ma:thefirsttectonicactivityoccurredat1.6Ma,thesecondat1.2~0.6Mawithitssecond-ratetectonicactivitiesat1.2Ma,0.8Maand0.6Ma,thethirdtectonicactivityat0.45~0.25Ma,thefourthtectonicactivityat0.2~0.08Mawithtwotimesoftectonicactivitiesrespectivelyat0.15Maand0.1Ma,andthelasttectonicactivitysince0.08Ma,respectively.Studiesrevealthatthereexistedsynchronousuplifting收稿日期：2015-12-20；修订日期：2016-03-22资助项目：中国地质调查局项目（编号：12120113013400）和国家自然科学基金项目（批准号：201180025）作者简介：郭怀军（1990-），男，在读硕士生，第四纪地质学专业。E-mail:[e-mail]通讯作者：杨利荣（1978-），女，博士，讲师，从事第四纪地质教学与研究。E-mail:[e-mail]2034地质通报GEOLOGICALBULLETINOFCHINA2016年inthefirst,second,fourthandfifthtectonicactivitiesintheQilianMountainanditsadjacentareas,whereasthethirdtectonicactivitydisplayeddifferenceinupliftingtime.IncombinationwiththetectonicactivityinQilianorogenicbelt,itisheldthatthestrongestac⁃tivitythatoccurredineasternQilianMountainwascausedbythesecondtectonicactivity.Tectonicactivityintensityofthethirdtec⁃tonicactivityin0.45~0.25Maexhibitedthefeaturethattheintensityofthenorthareawasstrongerthanthatofthesoutharea,andtheintensitybecamestrongerfromwesttoeastonthenorthernmarginoftheQilianMountain.Since0.2Ma,thetectonicactivityintensi⁃tyinsouthandnorthdirectionbecamegraduallyweakineast-northdirection,andthetectonicactivityinthewestpartofthenorth⁃westsideoftheQilianMountainisstrongerthanthatinthenortheastsection.Theaverageamplitudeofupliftsince1.80Mais0.25mm/aand450mintheQilianMountain.Aroughcalculationshowsthattheregionhasbeenupliftedbyabout600msince2.60Ma.RiverterracesshowthatthetectonicupliftinthewestoftheQilianMountainanditsadjacentareasisstrongerthanthatintheeast.Therefore,itisconsideredthatthewestoftheQilianMountainanditsadjacentareashavebeenupliftedby600msinceQua⁃ternary.Keywords:riverterrace;QilianMountain;tectonicuplift河流阶地是研究区域构造活动与气候变化的良好载体，利用阶地形成演化的记录分析区域构造和古气候环境变迁是地貌学研究的重要方法之一。气候变化及由此引起的河流流量和含沙量的变化都可能造成河流下切而形成阶地，在构造稳定的欧洲西北部地区，气候变化可以形成阶地已被人们广泛认可[1-2]。山区河流阶地通常是山体构造隆升的记录，因此多数学者[3-10]认为，祁连山及其邻区河流阶地记录了山体构造隆升历史，祁连山及其邻区河流阶地的形成与发育记录了第四纪中期（1.80Ma）以来祁连山阶段隆升过程。多年来，中外学者对祁连山及邻区的河流阶地进行了大量的研究，如祁连山西北部的北大河[7-9]、洪水坝河[7-9]、马营河[7-8]、石油河[9,11]，北部的梨园河[7,9]、黑河[7,9]、东北部的黄羊河[7,9,12]、沙沟河[13-14]、金塔河[12,15-16]，祁连山西部的疏勒河[17]、野马河、党河，祁连山东部黄河中上游的西宁[3-4,18]、兰州[3,5,19-25]，东南部的共和[26-28]、贵德[26-27，29-32]、临夏[3,10]及渭河陇西段[33-34]、天水段[35-36]等河流阶地。潘保田等[13]对祁连山东北部沙沟河阶地进行了研究，揭示了祁连山东段在0.83Ma以来存在5次构造隆升事件；鹿化煜等[18]对湟水西宁-互助段河流阶地进行了调查研究，认为1.2Ma以来，该地区至少在1.2Ma和0.15Ma有2次明显的构造抬升；李有利等[8]通过对祁连山西北部北大河、洪水坝河、丰乐河、马营河的阶地年龄进行测定和野外形态计量，认为该地河流阶地纵剖面的形态受断层控制，且在约0.16Ma和0.04Ma有2次强烈的构造抬升。赵振民等[26]对黄河共和-兰州段阶地进行了系统的研究，揭示了0.20~0.15Ma和0.01Ma以来2次构造事件及青藏高原第四纪以来挤压力向北东方向消减。上述研究揭示了局部区域河流发育历史和山体构造隆升特征或气候演化规律，但是对于整个祁连山在第四纪对青藏高原东北方向扩张的响应特征，或不同区域响应的时间差异性和隆升幅度差异性尚缺乏综合分析，至今也不清楚祁连山隆升是否存在东西部或南北部的隆升幅度差异，或时间上的差异，影响了第四纪以来祁连山地区对青藏高原隆升响应模式的进一步研究。通过对祁连山及其邻区河流阶地的对比研究，不仅可以认识祁连山及邻区构造抬升的阶段性，结合阶地的拔河高度及形成年代，也可以推测第四纪以来祁连山地区抬升的速率和幅度。为解决这一问题，笔者通过野外考察与资料收集对祁连山东北部与西北部的沙沟河、洪水坝河河流阶地，东部的黄河兰州段与东南部的黄河共和段、渭河陇西段河流阶地进行了阶地抬升幅度、年代等对比研究，以揭示第四纪时期河流阶地记录的祁连山地区整体隆升特征和不同区域的隆升幅度与时间差异，以及祁连山地区对青藏高原隆升的响应模式。1研究区地貌概况及河流分布与阶地特征研究区位