青藏高原东缘白龙江流域地貌定量化参数体系研究

【摘要】自从戴维斯提出地貌循环理论以来,地貌学理论逐步建立并得到完善。当前,人们对地貌学的定量化研究越来越重视,而数字高程模型及空间分析技术的发展,使得地貌学定量化的研究进一步加深。人们利用各种不同地貌参数来定量刻画地貌特征,揭示地貌演化阶段,评估区域构造活动性。然而这些地貌参数之间的关系如何,如何联合利用多指标准确刻画地貌特征、评价地貌演化阶段及大范围区域的构造活动程度,则是目前尚未完全解决的问题,缺乏在同一地区的综合比较验证。白龙江流域位于青藏高原东缘向黄土高原过渡的斜坡急剧变形带,面积约31808km2,是高原向外增生和隆升的前缘部位之一,且该流域地处我国南北地震带中北段,受多个断裂带的影响,内部相对构造活动程度存在差异性,为开展上述问题的研究提供了理想的实验场所。同时,了解该流域地貌发育特征及构造活动程度的空间分异将会加深对青藏高原在该地区的远程隆升效应、滑坡等地质灾害发生规律等科学问题的认识。本研究就是在构建地貌定量化多参数体系的基础上,尝试开展该流域基本地形因子的关系及空间格局,多地貌参数在地貌演化发育、相对构造活动程度量化评估中应用等多方面的工作,并结合研究区已有河流阶地、地震分布、断裂活动等多方面地质背景分析了白龙江流域多种地貌参数空间分异的内在动力,得到以下结论和认识：(1)提出了新的宏观地貌参数突兀度,用以反映地面高程相对于平均高程的凸起程度,与切割度、起伏度一起可以更加全面地反映与刻画地貌的特征。(2)分析发现,以流域作为研究载体时,白龙江各子流域宏观因子地势起伏度与微观地形因子流域高差、平均坡度和平均坡度变率之间存在着良好的相关性,并根据这些微观地形因子建立了地势起伏度计算模型。(3)白龙江流域中上游与下游地区河流纵剖面形态拟合函数、河流陡峭指数、凹曲度值及相关系数存在差异,揭示出该地区基岩抬升速率具有空间不一致性,河流侵蚀作用强烈,大部分河流发育尚未达到均衡阶段。(4)尝试对已有面积高程积分值的计算方法进行了比较分析,发现起伏比法是计算该值最高效便捷的方法。研究还发现,集流阂值为10km2时,白龙江流域所获得的次集水盆地面积高程积分值主要反映构造作用的影响,此时,大部分小流域地貌发育处于壮年期,存在由西北至东南渐变,断裂带上下盘差异显著的空间格局。基于窗口分析法计算的面积高程积分值受DEM空间分辨率、岩性差异、分析窗口空间分布位置的影响较小,但存在尺度依赖,空间自相关分析法可以使白龙江流域基于窗口分析计算的面积高程积分值呈现更多的地学意义。(5)白龙江流域河长坡降指标的异常高值反映了活动断裂的作用,流域不对称度反映了青藏高原由西向东的构造掀斜作用。构建了适合白龙江流域构造活动程度评估的参数体系,并利用该参数体系,对该区构造活动性进行了评价：研究区内相对构造活动程度强区域面积约1463km2,约占流域总面积的5.5%；相对构造活动程度较强的区域面积约14343km2,约占流域总面积的54%；相对构造活动程度中等的区域面积约6417km2,约占流域总面积的24.1%；相对构造活动程度弱的区域面积约4363km2,约占流域总面积的16.4%,相对构造活动程度评估结果与已有的新构造单元划分结果相一致。(6)结合已有地质背景的分析,白龙江流域中上游及下游地区多地貌参数、相对构造活动程度的空间差异反映并印证了东昆仑断裂向西秦岭断裂带的过渡转换、岷山快速隆起的向北传递及岷山对龙门山断裂带北部构造活动屏蔽的综合作用。
【作者】常直杨；
【导师】王建；
【作者基本信息】南京师范大学，自然地理学，2014，博士
【关键词】白龙江流域；地貌参数；面积高程积分；数字高程模型；数字地形分析；

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