青藏高原东缘小流域地表侵蚀风化速率时空分布特征研究

The interaction between uplift and denudation is the hot spot in global changing research.Denudation is the total mass loss in earth surface, including physical erosion and chemical weathering. Cosmogenic nuclides is an effective and developed method to quantified surficial erosion and weathering rates. We plan to select the small basins with simple lithology(grinite) in Nanya basin, a tributary of Dadu river. Using the concentration of cosmogenic nuclide beryllium-10 and geochemical mass balance method, we wish to systematically quantifying the temporal and special features of erosion and weathering rates of outcrops(ridge, point), soil (hillside, point) and sediment(estuary, surface), water(main stream, surface) in small basins with different altitude(line). Combined the local geology (tectonic uplift), geography(gradient), climate (temperature, precipitation), hydrology etc, we will probe into the effect of these factors on spatial-temporal distribution of denudation and weathering rates and to preliminary quantify the contribution of altitude on surface denudation process and expect to provide basis for tectonic uplift and surface denudation research.

高原隆升与地表剥蚀之间的相互响应是当今全球变化研究领域的热点课题。地表剥蚀是地表物质流失的总量，包括物理侵蚀和化学风化。利用宇宙成因核素10Be法定量研究地表长期侵蚀和风化速率是一种成熟而有效的方法。本申请拟选择青藏高原东缘大渡河支流南垭河单一岩性（花岗岩）小流域作为研究对象，利用宇宙成因核素10Be法和地球化学质量平衡法，对不同海拔下（线）花岗岩小流域的基岩露头（山脊，点）、土壤（山坡，点）和沉积物（河口，面）、河水（干流，面）所代表的不同时间（1-10 a和103-105 a）和空间尺度(点、线、面)的地表物理侵蚀和化学风化速率进行定量的研究,并通过基岩和土壤的微量元素计算得到化学风化在总剥蚀中的贡献比例。同时，结合当地地质（构造）、地理（坡度）、气候（温度、降雨）、水文等信息和已有研究，辨识小流域内地表剥蚀时空分布特征影响因素，以期为高原隆升与地表剥蚀相关的全球变化研究提供基础依据。

大陆硅酸盐风化不仅消耗大气CO2，影响全球变化，而且形成土壤和释放养分维持生态系统的健康发育并为人类社会发展提供必须的物质基础。高原隆升与地表剥蚀之间的相互响应是当今全球变化研究领域的热点课题。地表剥蚀是地表物质流失的总量，包括物理侵蚀和化学风化。地表剥蚀速率的定量研究是地貌学、水文学、土壤学等学科的基础理论要点。利用宇宙成因核素10Be法定量研究地表长期侵蚀和风化速率是一种成熟而有效的方法。通过测定沉积物10Be含量可以定量估算流域千年-十万年时间尺度的平均剥蚀速率。..本项目通过对比河水现代化学风化、物理侵蚀速率以及流域范围内长期剥蚀速率，利用不同的研究对象和流域特征，对比不同研究方法的优缺点。从不同的空间和时间尺度辨识流域内影响地表剥蚀速率的因素并获得以下几点认识：.1.在相对海拔大的山地流域，地形遮挡因素对宇宙成因核素10Be产率产生较大影响，以后相关的研究应当优化计算方法，充分考虑并减小这部分影响带来的误差。.2.整个流域平均坡度~30°，大多数地区属于地质灾害的中高-高风险区。构造断裂发育且活动性强，河道发育明显的裂点，地貌和构造活动对剥蚀速率产生了很大的影响。.3.利用水化学和泥沙通量方法获得的研究区现代风化剥蚀速率差异较大，泥沙通量得到的数据~8000 t/km2/a，而水化学的研究方法限于采样方法时间和空间分布的差异，获得了化学风化和剥蚀速率分别为2.0-26.5 t/km2/a和2.1-27.2 t/km2/a。水化学方法忽略了河流短期推移质对物质输出的影响。.4.河流沉积物宇宙成因核素10Be的研究结果表明：各个小流域剥蚀速率产生了三个数量级的差异，分布范围为8-8228 m/Ma。小流域的剥蚀速率受短期地质事件影响明显。平均海拔与剥蚀速率之间并没有很好的相关性。. 通过本项目的实施，对宇宙成因核素产率的方法学问题得到了更全面细致的认识，对影响小流域不同时空尺度的剥蚀风化速率的因素有了更新的研究思路和解决方法。