巴颜喀拉地块东北端第四纪隆升量研究

张军龙

（中国地震局地质研究所，北京 100029）

青藏高原于新生代在亚洲大陆崛起，成为地球上最雄伟的高原。青藏高原的隆升对于季风气候的形成、过去全球气候变化有着重大的影响，是造成新生代晚期全球气候变冷、北半球冰量变化、亚洲季风形成的根本原因。于是，青藏高原变形的时代、幅度、形式、机制，以及其演化过程和环境效应的研究，成为国际地学界研究的热点和争论的焦点。

巴颜喀拉块体属于青藏亚板块东北部的次级块体，北邻秦祁昆块体，南接唐古拉块体，东与扬子块体接触。巴颜喀拉块体东北端（以下简称研究区）地处3个块体交接区，是青藏高原强烈隆升和向外扩展地区，也是我国大陆新构造运动和强震活动十分活跃的地区。围绕研究区内第四纪以来隆升量的研究，不仅可以认识研究区内第四纪的隆升机制，促进系统地认识青藏高原隆升过程及变形机制，还对研究区内的防震减灾工作具有重要的应用价值。

第四纪以来，在不同的内力和外力作用下，地球表面形成了多种地貌。这些地貌中包括有表征地质年龄意义的层状地貌。通过对比研究区内多处地点存在的一系列层状地貌，对比它们的空间分布和年龄等数据，结合成因分析，认识区域内层状地貌反映的表面隆升量（以下简称隆升量）和隆升过程。具有地质年龄意义的层状地貌中，与隆升量相关且研究程度较高的主要有夷平面、阶地等。研究区内虽然夷平面分布相对较小，但阶地分布较为广泛，主因是区内河流纵横，切割强烈。

本文利用活动块体划分、野外地震地质调查、层状地貌对比分析和遥感解译等研究方法，以及14C、ESR和OSL测年、DGPS测量、DEM空间分析等技术手段，对包括研究区内块体的划分、获取反映隆升量的方法、不同块体内各级层状地貌的沉积特征、空间参数、形成时代等进行深入研究：①将巴颜喀拉块体东北端划分成不同的活动块体，反映各个块体之间在新生代以来具有差异活动的特征；②利用DGPS方法，结合高精度影像数据，提出了层状地貌空间参数的获得方法，该方法不但可以有效地节约野外现场工作时间，精度也满足要求；③ 利用②提出的方法，对①划分的各个块体内的层状地貌面进行系统地野外调查、测量、统计和对比研究，提出各个块体的标准层状剖面，进而对比分析研究区不同块体层状地貌数据反映的第四纪差异隆升量，结合测年数据和地层对比，讨论不同块体的隆升速率；④探讨巴颜喀拉块体向东运移对东北缘隆升过程、形变分配的约束。

论文主要取得以下研究结果：

（1）巴颜喀拉地块东北端块体划分。根据边界活动断裂带划分活动块体的方法，利用区域大地构造环境识别出边界断裂带的出露位置；利用区域地球物理场与地壳结构分析边界断裂带深部地球物理场参数特征，进而分析其深部结构；结合地震的分布、力学特征分析断裂的活动性质和强度；结合GPS、断层活动速率等资料确定活动断裂带；并以此为依据，划分出为4个一级块体和3个二级断块，4个一级块体为巴颜喀拉强隆起、龙门山断隆、四川弱隆起、秦岭断隆；二级断块为若尔盖强隆起、岷山断隆、碧口过渡区。

（2）层状地貌面数据获取方法的研究。近年来，随着新构造定量研究的逐步深入，要求定性或定量评价新构造时期断裂活动、褶皱活动、垂直隆升运动等问题。为了解决这些问题，一些新的方法和手段得到了尝试和应用。论文结合实例，较系统地提出了层状地貌数据的获取方法，为研究垂直隆升提供了新的方法。提出了采用DGPS方法、DGPS方法和SPOT－5异轨立体像对综合分析方法获取层状地貌DEM数据，讨论了网格统计方法中层状地貌面在大比例DEM剖面上的形态及其统计参数意义。在均匀隆升的区域，首先用传统测量方法得到多个地点阶地序列的空间参数，统计对比分析得到该区域具有代表性的阶地序列空间参数，其次结合网格统计DEM数据得到夷平面和剥夷面、阶地的级别、分布范围和高程数据，两者相互对比、补充和验证，完善层状地貌的空间参数。存在差异运动的区域，首先划分出差异运动相对较小的次级单元，然后按上述方法对次级单元进行测量，然后进一步对区域整体活动进行分析。

（3）各个块体隆升量的研究。层状地貌面空间分布和发育特征（包括成因、类型、分布、结构、级数、后期构造变形等）是青藏高原东缘层状地貌研究过程中存在的主要问题之一。论文基于研究区内黄河支流黑河、白河，长江支流白龙江、岷江、涪江等河流阶地面的结构、类型、级数和空间分布特征的野外调查和测量，结合DEM数据，得到不同块体层状地貌的空间分布及高程参数，建立不同块体第四纪隆升量。其中若尔盖强隆起可识别出8级地貌面，夷平面指示的隆升量为1 400～1 650m；岷山断隆可识别出12级地貌面，夷平面指示的隆升量为1 700～1 900m；碧口过渡区可识别出11级地貌面，夷平面指示的隆升量约为1 350m。

（4）各个块体隆升速率的讨论。缺乏准确的测年数据和系统的测年剖面亦是青藏高原东缘层状地貌面研究存在的主要问题之一。通过收集各条河流流域内的构造地貌年龄数据，参考沉积特征分析和地层对比，讨论各级层状地貌的形成时代，结合（3）得到的不同块体层状地貌空间参数，建立了相应的层状地貌标尺，讨论层状地貌反映的隆升速率。青藏运动以来，若尔盖强隆起、岷山断隆、碧口过渡区共同开始持续均匀的强烈隆升，形成多级夷平面和阶地。3个块体之间存在差异隆升，其中岷山断隆速率最快，其次为若尔盖强隆起，碧口过渡区较弱，这种差异隆升持续至今。

（5）巴颜喀拉地块向东运移对东北缘隆升过程的影响。巴颜喀拉地块的北边界为东昆仑断裂带，东侧以龙门山断裂带与华南块体为界。昆仑山北侧的陇西块体及其前缘弧束区在青藏运动末期隆升运动才有所响应并逐步启动，昆黄运动末期开始加速，但仍小于若尔盖强隆起、岷山断隆和碧口过渡区3个块体的隆升速率，共和运动以后趋于一致或超过3个块体的隆升速率。龙门山东侧的四川盆地，青藏运动主要表现为前陆沉积，隆升运动不明显，到共和运动以来也加入到快速隆升的运动中。以东昆仑断裂带和龙门山断裂带为界，两侧块体存在着差异隆升，其差异量可能被断层吸收，因此支持大陆逃逸模型和分块隆升模型。

（6）共和运动以来，趋于一致的加速隆升过程广泛分布，并与前期有较大差异。因此，我们推测此阶段的活动速率不能简单地反映前期活动速率。如果该推测正确的话，那么现今GPS反映的青藏高原的运动状态同样不能简单地延伸到青藏运动时期，甚至共和运动时期。

隆升；层状地貌；巴颜喀拉；阶地形成；块体；边界断裂带；龙门山断裂带；盆地沉积；沉积特征；地球学；次级单元；地貌面；河流阶地；DGPS；东昆仑断裂带；断块山；东北；测年；河流相；参数特征