青藏高原周边地区河流分形特征与地貌、构造活动耦合关系
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  地质通报  2018, Vol. 37 Issue (6): 965-974  
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文力, 魏鹏飞, 常华进, 孙小舟, 李权国, 杜红旺, 刘琛, 李学敏, 秦玉莉. 青藏高原周边地区河流分形特征与地貌、构造活动耦合关系[J]. 地质通报, 2018, 37(6): 965-974.
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Wen Li, Wei P F, Chang H J, Sun X Z, Li Q G, Du H W, Liu C, Li X M, Qin Y L. A study of the coupling relationship be-tween fractal characteristics of river, geomorphology and tectonic activity in areas around the Tibetan Plateau[J]. Geological Bulletin of China, 2018, 37(6): 965-974.
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基金项目

湖北省自然科学基金项目《水库蓄水对丹江口水库库区及周边地区次生灾害驱动机制研究》(编号:2014CFB636)

作者简介

文力(1980-), 男, 博士, 讲师, 从事构造地质学和构造地貌学的研究。E-mail:31305023@qq.com

文章历史

收稿日期: 2016-12-27
修订日期: 2017-05-08
青藏高原周边地区河流分形特征与地貌、构造活动耦合关系
文力1,2 , 魏鹏飞3 , 常华进1 , 孙小舟1 , 李权国1 , 杜红旺4 , 刘琛1 , 李学敏1 , 秦玉莉1     
1. 湖北文理学院资源环境与旅游学院, 湖北 襄阳 441053;
2. 中国科学院青藏高原研究所, 北京 100101;
3. 湖北省地质局第八地质大队, 湖北 襄阳 441002;
4. 北京市地质工程勘察院, 北京 100048
摘要: 青藏高原周边地区的地貌特征与形成演化机制一直是科学界研究的热点。选择青藏高原周边典型地区河流分形特征、地貌特征及构造活动性进行研究,发现喜马拉雅断裂带、龙门山断裂带和阿尔金断裂带控制的区域构造活动性强烈,历史地震记录频繁,大震较多,河流形态与地貌演化特征也非常相似,河流纵剖面变化很快,长波长下凹型,河流坡降比大,地形起伏度大,河流形态变化简单,河流分维值低;青藏高原东北缘构造活动性不强烈,历史地震记录偏低,大震极少,河流纵剖面变化缓慢,近似长波长微振幅上凸型,河流坡降比小,地形起伏度较小,河流形态错综复杂、分维值高;青藏高原东南缘,构造活动性较强烈,历史地震记录频繁,大震较多,但由于该区域平均多年侵蚀速率比较低,同时河流下切深度大,河流纵剖面变化缓慢,也是近似长波长微振幅上凸型,河流坡降比小,河网发育较成熟,河网分维值较高。通过对比发现,降水量的变化对该区域侵蚀速率的影响远小于构造活动性的作用,在分析河网形态特征时可以不考虑降水量空间变化的影响。
关键词: 青藏高原    分形特征    河流纵剖面    构造活动性    
A study of the coupling relationship be-tween fractal characteristics of river, geomorphology and tectonic activity in areas around the Tibetan Plateau
WEN Li1,2, WEI Pengfei3, CHANG Huajin1, SUN Xiaozhou1, LI Quanguo1, DU Hongwang4, LIU Chen1, LI Xuemin1, QIN Yuli1     
1. Hubei University of Arts and Science, College of Resource Environment and Tourism, Xiangyang 441053, Hubei, China;
2. Institute of Tibetan Plateau Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China;
3. No.8 Geological Party, Hubei Bureau of Geology, Xiangyang 441002, Hubei, China;
4. Beijing Institute of Geological & Prospecting Engineering, Beijing 100048, China
Abstract: The research on the geomorphological characteristics and the mechanism of the formation and evolution in areas around the Tibetan Plateau has been a hot issue in recent years. In this paper, the authors studied the fractal characteristics of the river net-work, geomorphic features and tectonic activity in areas around the Tibetan Plateau. There are strong tectonic activities, frequently strong historical earthquakes, many large earthquakes in the Himalaya fault zone, Longmenshan Mountain fault zone and Altun fault zone, and there are many similarities in river pattern characteristics and geomorphic evolution, such as quick changes of the longitudi-nal profile and concave shape with long wavelength, steep stream gradient ratio, high relief, simple river pattern and low fractal dimen-sion of river. Tectonic activities are not strong on the northeastern margin of the Tibetan Plateau as compared with features of the Hi-malaya fault zone in this aspect, as shown by rare strong historical earthquakes, slow changes of the longitudinal profile and convex shape with long wavelength and micro-amplitude, slow stream gradient ratio, small relief, complex river pattern and high fractal di-mension of river. There are strong tectonic activities, frequent strong historical earthquakes, many large earthquakes on the southeast-ern margin of the Tibetan Plateau, but because the regional average annual erosion rate is very low, and stream trenching is very deep, the change of the longitudinal profile is slow, its shape is convex with long wavelength and micro-amplitude, the stream gradi-ent ratio is slow, the river pattern is complex, and the fractal dimension of the river is high. The authors hold that the regional erosion rate is much more controlled by the tectonic activity than by the precipitation, and therefore the influence of the spatial variation of precipitation can be largely ignored in the analysis of river pattern characteristics.
Key words: Tibetan Plateau    fractal characteristics    longitudinal profile    tectonic activity    

青藏高原的隆升一直是国际上争论的话题,而对于青藏高原周边地区的地貌特征与形成演化机制也一直是科学界研究的热点[1-9]。例如喜马拉雅地区地表高程迅速转变,地形梯度变化很快;青藏高原东南缘地区高原边界模糊,高程变化较缓,平均海拔从高原内部的4500m渐变到云贵地区的1500m左右,水平跨距约为1000km;龙门山地区也同样具有喜马拉雅地区的高地形梯度的快速地貌转变特征,但是却缺少碰撞造山的典型证据;青藏高原东北缘高程变化较缓,在地貌特征上类似于青藏高原东南缘;阿尔金断裂作为青藏高原的北边界,形成典型的盆岭地貌格局[6, 10],这些地貌特征的差异是研究青藏高原隆升机制的重要证据,然而高原边界地貌特征及其形成演化能否用河流形成与演化的观点来阐述?河流的形态特征能否反映高原的隆升与夷平变化特征?与河流形态特征相关的分形理论在创立之后的二十多年已被广泛应用于自然科学和社会科学的几乎所有的领域,成为国际上科学领域的前沿研究课题之一[11]。艾南山等对分形地貌(主要是流水地貌及地貌的分形模拟)进行研究,提出了分形地貌学的概念,认为分形地貌学是运用分形方法及原理研究地表形态及其发生、发展和分布规律的科学,还以分形理论为基础对地表现象进行了描述,并以分维数为中介参数建立地貌现象与其内部机制之间的联系[11-14]。认识河道形态的分形维数与地理、地质要素之间的相互关系,研究自然界广泛存在的自组织过程及其河道的自组织结构,对于了解地壳表面形态中所包含的丰富信息,揭示地球演化进程具有重要意义和广泛的应用前景[15]。石峰等[16]采用元分维模型,通过变差函数法计算滇西南的二维分形函数,认为分维值与构造活动因素相关性很好,在构造活动强烈区域分维值较低,在构造活动不强烈区域分维值较高,说明分维值能在一定程度上反映构造活动的强弱。刘传正[17]对鲜水河断裂、安宁河-则木河断裂、富蕴断裂、郯庐断裂等多个断裂带进行分形分析,发现不同断裂在地质结构、运动特征、动力学特征等方面都具有分段性;谭凯旋等[18]对大陆地壳体内的深大断裂进行分形分析,发现活动断裂的展布结构越复杂,构造活动性越强烈,分维值越大。但是上述研究主要针对活动构造自身的活动性与展布特征的研究,抑或是构造活动性与地貌特征的相互关系,而对于与构造活动联系较密切的河流形态特征未做深入分析与研究。因此本文对青藏高原周边不同尺度的河流采用连续迭移长度法,依据特征尺度将河道沿伸展方向进行分形维数计算,判断河流平面形态特征与地貌特征、构造活动性之间的耦合关系,阐述高原边界特殊地貌特征的形成与演化过程,对研究高原抬升、地貌特征演化等提供一定的参考。

1 研究区介绍

青藏高原是欧亚板块与印度板块碰撞的主要地貌特征表现,其高海拔、低地形起伏在世界上很独特。高原边缘的过渡存在不同的地貌特征,主要分为2种:①高地形梯度的快速地貌转变,如喜马拉雅地区等;②缓慢平滑的渐变过渡,如高原东南缘等(图 1图 2)。喜马拉雅地区受控于巨型逆冲推覆构造系统,主要包括主中央逆冲断裂系(MCT)与主边界逆冲断裂系(MBT),以及在主中央逆冲断裂系北侧形成巨大的藏南拆离滑脱构造体系(STD),这些构成了印度-亚欧板块之间重要的构造变形带[19-20],发育于该段的河流深切河谷,河流梯度变化较大,两岸地貌险峻,河谷呈现V字形。青藏高原东南缘高原边界模糊,地貌特征过渡缓慢,主要河流下切深且窄,形成举世闻名的地势陡峻、深切河谷和高海拔平坦面相间的河流侵蚀地貌。在平面上表现为三江并流:怒江、澜沧江、金沙江在上千千米范围内仅以数十千米间距近平行地穿过高原边缘,在纵向上形成特有的深切河谷,山-谷高程差高达4km。龙门山地区同样具有喜马拉雅地区高地形梯度的快速地貌转变特征,龙门山构造带与四川盆地之间构成显著的地形陡变带,造山带内部表现为高坡度,高地形起伏,但是缺少碰撞造山的典型证据,几乎没有古近纪和新近纪前陆沉积,与青藏高原东南类似,在平面上也表现为大渡河、岷江和嘉陵江三江并流,龙门山断裂横切3条河流,不同的是,该处3条河流之间的间距较大。青藏高原东北缘地区高程变化较缓,没有明显的高原陡变边界,具体表现为低坡度、低地形起伏,在地貌特征上不同于青藏高原东南缘的是,河流下切较浅,地势较平缓,广泛分布宽缓的新生代沉积盆地,河网结构也不具有并流现象。青藏高原北部边界是以阿尔金断裂带为主的一系列断裂体系,并控制青藏高原北部的盆-岭地貌格局,形成类似于喜马拉雅地区高地形梯度的快速地貌转变特征,多条河流平行分布,河流梯度变化迅速。

图 1 研究区地貌特征与活动构造分布示意图 Fig.1 Schematic diagram of geomorphological characteristics and distribution of active structures in the study area
图 2 青藏高原周边各区详细河网与活动构造分布 Fig.2 Distribution of river net and active structure in boundary areas of the Tibetan Plateau
2 数据来源与分析 2.1 数据来源

研究区的高程栅格数据,如流域范围、河流分布、高程分布等主要基于USGS(美国地质调查局)提供的HYDRO 1K数据库和SRTM DEM V4数据(http://srtm.csi.cgiar.org)。HYDRO 1K数据库为全球数字高程数据库(GTOPO30,Http://edcdaac.usgs.gov/gtopo30),高程精度为30弧秒,空间分辨率为1km。SRTM DEM V4数据为高分辨率航天飞机雷达地形测量任务(SRTM)数字高程模型(DEM)数据,高程精度为3弧秒,空间分辨率为90m。河流数据基于USGS提供的HYDRO 1K数据库中的河网分布数据,以及国家基础地理信息中心提供的中国河流分类数据(http://ngcc.sbsm.gov.cn)。年平均降水数据主要采用英国East Anglia大学环境科学学院气候研究中心提供的世界10弧分经纬度降水数据通过Matlab脚本处理后的结果(http://www.cru.uea.ac.uk/cru/data/tmc.htm)。该降水数据采用1961— 1990年全世界各降水水文站的月平均降水量数据,相比中国农业科学院农业自然资源与农业区划研究所提供的中国多年平均降雨分布图年份更长。区域地质数据基于中国地质科学院地质科学数据共享网(http://www.geoscience.cn)提供的1:250万中国地质图、中国湖泊数据库,以及部分1:20万地质图;区域地震记录数据来自国家地震科学数据共享中心(http://data.earthquake.cn/data/index.jsp?no=11&number=4),中国台网地震目录由中国地震台网中心使用国家测震台网台站(数字化)、区域有人职守台站(数字化)和模拟台站共计88个台的数据,数据自1970年1月1日—2015年7月3日,共计157289个事件。研究区地貌特征与活动构造分布如图 1图 2所示。

2.2 数据分析 2.2.1 河网形态的分维分析

河网形态的分维数计算方法一般有2类,一类是基于分形几何理论的计算方法,另一类是基于Horton定理的分维计算方法,本文主要采用基于分形几何理论的计算方法——格网法计算[21]。格网法的主要步骤是,首先初始化设置格网的边长e,包含河流信息片段的格网数为N(e),当e不断变化时,对应一组e1,e2,e3…,然后得到一组N(e1),N(e2),N(e3)…。以点(ln(e), lnN(e))为坐标作双对数图,用最小二乘法可以拟合一条直线:

lgN(e)=A-D lg(e)

直线的斜率D即为水系的分维数,其中A为拟合直线在纵轴(lgN(e)轴)上的截距。

另外,Horton分析了数百条河流,总结出河系定律方法计算河网形态的分维值[22],假设L为河流长度,A为河网流域面积,河网长度L与流域面积的关系可以用下面的公式表示[23-26]

LAα

α为假设的参数,则河网形态的分维值:

D=2α

2.2.2 河流纵剖面分析

河流从源头到河口处,沿主河线河床底部每一点的连线,称为河床纵剖面。河流纵剖面的平面形态能够直观地反映河流的演化过程,通过对河流纵剖面研究可以得到该流域构造活动与河流形成演化的相互关系,从而清楚地了解流域地貌的演化特征。一般来说,河流纵剖面形状是地质构造、岩性、地壳运动、水文特征等因素综合作用的结果,研究河流的纵剖面,不仅有助于对河谷、河床过程进行深刻认识,也有助于通过研究河流的河谷地貌揭示该地区的构造特征、气候变化等[27-31]。笔者利用SRTM DEM V4数据在ENVI软件平台上进行纵剖面提取,最终绘制河流纵剖面图(图 3)。利用河床比降与河流纵剖面拟合曲线进行河流纵剖面分析,河床比降指在任意河段上河床落差与河流长度之比:

图 3 青藏高原周边各区河流纵剖面河流梯度变化分布 Fig.3 Distribution of gradient changes of river profiles in boundary areas of the Tibetan Plateau

I=(H2-H1)/L=(dH/L)×100%

式中:I为河床比降,以千分率表示;H1H2为河段起点和终点的河床标高(m);dH为河床落差(m);L为河段长度(m)。

2.2.3 地貌特征带状剖面分析

用线状剖面图进行地形分析时,容易受到剖面线周边区域微地貌起伏的影响,同时不能提供面状区域内高程变化的统计信息,所以在地貌分析中有很大的局限性。相对于线状地形剖面,带状剖面(swath profile)具有对地形起伏特征的面状统计分析功能,可以定量地描述一定区域内地貌的高程属性变化[32]。带状剖面是使用高程的最大值、最小值、平均值和标准差4个统计参数定量描述一定区域内的地形起伏特征,并把地形剖面图对线状地形起伏特征的描述转化为对地形起伏特征的面状描述,因此具有一定的优势。

2.2.4 区域地震事件分析

该区域地震记录数据来自国家地震科学数据共享中心,部分地震记录数据无Ms值,为了在统计地震记录次数过程中不丢失相关数据,地震震级采用Ms值,如果无Ms值,则采用ML值或MB值。分析过程中利用ARC GIS软件的空间分析模块与地统分析模块进行计算与分析处理。

3 结果

通过连续迭移格网法和Horton河系定律法对青藏高原周边各个典型地区的河流平面形态进行分维计算,计算结果见表 1

表 1 青藏高原周边水系河网分维值 Table 1 The river network fractal dimension value in areas around the Tibetan Plateau

表 1可以看出,格网分维计算采用不同初始格网的边长会产生不同的河网维数,与Horton河系定律法计算得出的河网维数存在一定的差值,但是纵观青藏高原周边河网维数可以发现,在青藏高原东北缘和东南缘,河网分维值较高,格网分维值都大于1.3,河系分维值都大于或等于1.4;而在喜马拉雅地区、龙门山地区和阿尔金地区,河网分维值都较低,格网分维值都小于1.26,河系分维值都小于1.32;特别是阿尔金地区河网分维值只有1.13~1.16,河系分维值只有1.22。需要指出的是,在对阿尔金地区进行河网分维计算时,东北侧河网分布很少,主要原因是该区域年平均降水量低于50mm,而蒸发较强烈,所以很难形成河流网络,因此计算该区域河网分维值时把东北侧剔除在外,即修正后的阿尔金地区流域面积为164318km2

对国家地震科学数据共享中心台网地震目录1970年1月1日—2015年7月3日的数据(http://da⁃ta.earthquake.cn/data/index.jsp?no=11&number=4)进行空间分析与统计,计算结果见表 2

表 2 各子区域地震记录次数及不同震级分布情况 Table 2 The frequency of earthquake records and the distribution of different magnitudes in each subregion
4 讨论 4.1 河流平面形态、纵剖面形态特征与地貌特征的耦合关系

河床比降是描述河流纵剖面最重要的指标,对研究区每条河流进行河床比降计算,然后取其平均值,与通过河系定律法计算得出的河网维数进行对比分析(图 4)发现,河网分维值与河床平均比降之间呈现明显的负相关关系,相关性很好,线性相关系数为0.9862,河网分维值高的河流河床平均比降都较低,青藏高原东南缘和东北缘,河床平均比降低,河网形态分维值高,河流纵剖面整体形态近似于长波长微振幅上凸型(图 3),裂点分布不明显;喜马拉雅地区、龙门山地区和阿尔金地区河床平均比降高,河网形态分维值低,河流纵剖面形态整体呈现长波长下凹型,裂点分布明显,裂点分布区域纵剖面形态呈现上凸形(如图 3放大镜所示)。同时对上述5个区域的高程、坡度和地形起伏度的带状剖面分布图分析发现[33-34],喜马拉雅地区、龙门山地区和阿尔金地区,高程、坡度和地形起伏度3种带状剖面变化趋势相似,呈现长波长变化形式(图 4),从高原内部到高原边界,高程呈现开始小幅增加,然后逐渐递减的趋势;坡度和地形起伏度的变化规律与高程变化规律基本相反,呈现出在高原内部比较小,在高原边界出现最大值,进入平原或盆地区再呈现逐渐降低的趋势,总体来说,高程、坡度和地形起伏度在这3个地区的变化规律较简单,高原边界很清晰,地貌特征呈现简单的递变形式,因此,河曲结构较简单,河网分维值较低。而在青藏高原东北缘和东南缘,高程、坡度和地形起伏度3种带状剖面变化复杂多变,呈现短波长复杂的变化形式,从高原内部到高原边界,高程虽然逐渐递减,变化规律较单一,呈现长波长单一的变化形式;但是坡度和地形起伏度的变化规律与高程变化规律截然不同,呈现短波长复杂的变化形式,无论高原内部和高原边界,坡度和地形起伏度在该地区的变化规律都非常复杂(图 4),高原边界模糊,总体地貌特征复杂多变,河曲形态结构较复杂,因此河网分维值较高。

图 4 青藏高原周边各区河网分维值与河床平均比降耦合关系 Fig.4 Relationship between fractal dimension of river network and mean river bed gradient in boundary areas of the Tibetan Plateau
4.2 河流形态、纵剖面形态特征与断裂活动性之间的耦合关系

断裂活动性的强弱可以通过断裂带附近的历史地震记录来反映,从表 2的历史地震记录可以看出,青藏高原东北缘和东南缘,属于南北地震带的北端和南端,东北缘有西秦岭断裂穿过东北角,该区域内大型活动断裂分布少[6],因此在该区域地震记录次数较少,6级以上地震1次,无7级以上的地震记录,断裂活动性较弱;东南缘鲜水河断裂横穿,嘉黎断裂从西南角穿过,大型活动走滑断裂的存在使该区域地震记录较多,震级较大,6级以上地震9次,其中7级以上1次,断裂活动性较强。喜马拉雅地区和龙门山地区,大型活动逆冲断裂贯穿其中,地震记录较多,震级较大,喜马拉雅地区6级以上地震8次,其中7级以上3次,龙门山地区6级以上地震7次,期中7级以上3次;阿尔金地区大型活动走滑断裂贯穿其中,6级以上地震6次,其中7级以上2次,因此这3个区域内断裂活动性活跃。同时根据高原生长学说[6],喜马拉雅地区、龙门山地区和阿尔金地区属于高原隆升过程中的挤压区,高原生长过程中的多阶段隆升与挤压对该区域河网形态影响较大,河网发育经过多期次的改造,因此,河网发育不成熟,河网分维值较低。青藏高原东北缘和东南缘属于高原隆升过程中的逃逸区,高原生长过程中的多阶段隆升与碰撞对该区域河网形态影响较小,河网发育较成熟,河网分维值较高,都大于1.3。因此,大型活动断裂的存在及分布特征决定了区域内的构造活动性,构造活动性强烈的地区,地震频繁,大震较多,构造活动对区域地形地貌的影响较大,进而影响河网的发育过程,如喜马拉雅地区、龙门山地区和阿尔金地区,河网发育不成熟,河网分维值较低;青藏高原东北缘,构造活动性不强烈,历史地震记录偏少,大震很少,构造活动对区域地形地貌的影响不大,河网发育较成熟,河网分维值较高;青藏高原东南缘,构造活动性较强烈,历史地震记录频繁,大震较多,但由于该区域平均多年侵蚀速率较低[35],同时河流下切深度很大,构造活动对区域地形地貌的改造影响不大,河网发育较成熟,河网分维值较高。

图 5 青藏高原周边各区高程、地表坡度和地形起伏剖面分布 Fig.5 Distribution of gradient changes of river profiles in boundary areas of the Tibetan Plateau

另外,结合图 3表 1可以看出,喜马拉雅地区、龙门山地区和阿尔金地区河流纵剖面形态呈现长波长下凹型,局部分布裂点的区域纵剖面分析呈现上凸型,裂点分布明显[36],明显裂点的出现可能反映了高原隆升过程中空间或时间上的改变,也对河流的发育产生了很大影响,河网发育过程不稳定,河网分维值都较低;而在青藏高原东北缘和东南缘,河流纵剖面形态呈现长波长微振幅上凸型,裂点分布不明显,因此对河流发育产生的影响不大,河网发育较稳定成熟,河网分维值较高。

4.3 河流形态、纵剖面形态特征与区域降水变化之间的耦合关系

降水条件与河流的径流直接相关,影响河流侵蚀能力的强弱,降水通过改变流域的水文条件和沉积物供给改变河流的侵蚀系数,降水量的变化特征是否影响河流的侵蚀速率,进而影响河流形态特征呢?笔者采用英国East Anglia大学环境科学学院气候研究中心提供的世界10弧分经纬度降水数据,通过Matlab脚本处理后进行对比分析,如图 6所示。阿尔金地区多年平均降水量只有50mm左右,青藏高原东北缘多年平均降水量500mm左右,龙门山地区多年平均降水量800mm左右,青藏高原东南缘多年平均降水量1000mm左右,喜马拉雅地区多年平均降水量山前地区为1500mm以上。结合各区域内平均侵蚀速率进行分析,喜马拉雅地区山前平均侵蚀速率达2mm/a[36-38];青藏高原东南缘平均侵蚀速率为0.2~0.3mm/a[35];龙门山地区山前平均侵蚀速率为1mm/a(Kirby等对于彭灌杂岩采样得到的侵蚀速率为1~2 mm/a[39-40],而Godard等[41]得到的结果为0.5~0.7mm/a),高原内部侵蚀速率比较低,约为0.1mm/a;青藏高原东北缘平均侵蚀速率为1.5~2mm/a[19];阿尔金地区平均侵蚀速率为0.15~0.3mm/a[19],如图 7所示。纵观青藏高原周边地区侵蚀速率的空间分布特征不难发现,侵蚀速率与降水量的变化特征不具备显著的相关性,同时结合文力等[19]对龙门山断裂带内侵蚀速率的空间分布规律研究,降水量的变化对该区域侵蚀速率的影响远小于构造活动性的作用,因此降水变化对该区域河流形态、河流发育过程的影响不是决定性因素。

图 6 青藏高原多年平均降水量分布 Fig.6 Distribution of mean annual precipitations in boundary areas of the Tibetan Plateau
图 7 青藏高原周边各区侵蚀速率与多年平均降水量耦合关系 Fig.7 Relationship between erosion rates and mean annual precipitation in boundary areas of the Tibetan Plateau
5 结论

通过对河流的形成与演化研究来阐述高原边界地貌特征及其形成演化机制是构造地貌研究的一个突破点,河流形态特征的变化是研究河流形成与演化最直观有效的方法。通过对青藏高原周边各个典型地区河流形态特征、地貌特征及构造活动性进行综合分析得出如下结论。

(1) 喜马拉雅断裂带、龙门山断裂带和阿尔金断裂带控制的区域河流形态与地貌演化特征非常相似,高程、坡度和地形起伏度在3个地区的变化规律较简单,带状剖面变化趋势呈现长波长的变化形式,高原边界很清晰,地貌特征呈现简单的递变形式,河流纵剖面变化很快,呈现长波长下凹型纵剖面,河流坡降比大,地形起伏度很大,河流形态变化简单,河流分维值低;而青藏高原东南缘与东北缘,高程、坡度和地形起伏度3种带状剖面变化复杂多变,呈现短波长复杂的变化形式,从高原内部到高原边界,高程虽然呈现逐渐递减的趋势,变化规律较单一,呈现长波长单一的变化形式;但是坡度和地形起伏度的变化规律与高程变化规律截然不同,呈现短波长复杂的变化形式,无论高原内部和高原边界,坡度和地形起伏度在该地区的变化规律都非常复杂,高原边界模糊,河流纵剖面变化缓慢,呈现长波长微振幅上凸型纵剖面,河流坡降比小,地形起伏度较小,河曲形态结构较复杂,河网分维值较高。

(2) 大型活动断裂的存在及分布特征决定了区域内的构造活动性,构造活动性强烈的地区,地震频繁,大震较多,构造活动对区域地形地貌的影响较大,进而影响河网的发育过程,如喜马拉雅地区、龙门山地区和阿尔金地区,河网发育不成熟,河网分维值都较低;青藏高原东北缘构造活动性不强烈,历史地震记录偏少,大震很少,构造活动对区域地形地貌的影响不大,河网发育较稳定成熟,河网分维值较高;青藏高原东南缘构造活动性较强烈,历史地震记录频繁,大震较多,但由于该区域平均多年侵蚀速率较低,同时河流下切深度很大,构造活动对区域地形地貌的改造影响不大,河网发育较成熟,河网分维值较高。

(3) 侵蚀速率与降水量的变化特征不具备显著的相关性,降水的变化对该区域内河流形态、河流发育过程的影响不是决定性因素,降水量的变化对该区域侵蚀速率的影响远小于构造活动的作用。

参考文献
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