西秦岭中部新生代构造地貌演化研究：基于低温热年代学和地貌学的约束

The northeastern margin of the Tibetan Plateau is an ideal place to study the growth of plateau. In comparison with the high-steep topographic gradient zone on the eastern margin of Tibetan Plateau, the West Qinling in the northeastern margin of the plateau shows a very gentle topography, which has limited our understanding on the temporal and spatial distribution of the northeastward growth of the Tibetan Plateau. The widespread Mesozoic granites exposed in the West Qinling area are geological carriers for the study of tectonic exhumation process. It can well reveal the Cenozoic tectonic deformation process of the Western Qinling. The variation of the exhumation rate provides excellent constrains to reveal the phase of tectonic thermal events, thereby limiting when the West Qinling region has been involved into the tectonic deformation of the Tibetan Plateau. Meanwhile, the fluvial system in the West Qinling area can indicate the late Cenozoic crustal deformation near the earth surface. In this proposal, we integrate the methods of low‐temperature thermochronology and fluvial geomorphology to reconstruct the sequence of Cenozoic tectonic exhumation history for the Western Qinling, and clarify the response of the fluvial system to the earth deep process. Moreover, these insights also allow us to discuss the role of the northeastward extension of the plateau on the Cenozoic tectonic deformation of the Western Qinling and discuss the dynamic mechanism. This research will provide unique and important scientific significance for revealing the uplift, landscape evolution and continental dynamics mechanism of the Tibetan Plateau.

青藏高原东北缘是研究高原构造生长的重要场所。与青藏高原东缘高陡的地形梯度带相比，高原东北缘的西秦岭地区表现出较为宽缓的地形特征，这种地形特征限制了我们对青藏高原北东向扩展的时空演化过程的认识。西秦岭地区大量出露的中生代花岗岩是进行构造剥露过程研究的地质载体，可以很好地揭示新生代以来西秦岭地区的构造变形过程；通过低温热年代学方法可以计算岩体剥露速率的变化，划分构造变形期次，限定西秦岭何时卷入到青藏高原的构造变形范围之内。同时，西秦岭地区发育的丰富水系可以极好地约束晚新生代近地表的地壳变形过程。本项目拟综合采用低温热年代学和河流地貌学的方法，恢复西秦岭自新生代以来岩石构造剥露的完整过程，阐明河流系统对地球深部过程的响应，揭示高原北东向扩展对西秦岭新生代构造变形的影响，并探讨其动力学机制。该研究对于揭示青藏高原隆升、地貌演化及其大陆动力学过程具有重要的科学意义。

青藏高原东北缘是研究高原构造生长的重要场所。与青藏高原东缘高陡的地形梯度带相比，高原东北缘的西秦岭地区表现出较为宽缓的地形特征，这种地形特征限制了我们对青藏高原北东向扩展的时空演化过程的认识。西秦岭地区发育的一系列河流水系作为高原物质向外扩展的载体，记录了高原扩展过程中的地貌演化信息。本项目基于ASTER GDEM数据，利用ArcGIS软件和一系列MATLAB脚本程序，运用基岩河道水力侵蚀模型提取了西秦岭腹地西汉水流域的227条河流纵剖面，并对河流纵剖面的形态特征进行了详细分析。结果发现178条河流发育裂点，并且均为“坡断型”裂点，大多数裂点都分布在相对均匀的海拔范围内 (2300~2500 m，1500~1800 m，800~900 m)；以裂点区域为分界，裂点上游的河段较为平缓，显示出明显的残余地貌特征，裂点下游河段相对较为陡峭，陡峭指数为上游的2倍以上，具有调整地貌的特征；这表明西汉水流域的地貌演化处于瞬时状态。陡峭指数和凹度指数的空间分布规律揭示出西汉水流域西部的河流陡峭指数和凹度指数较大，而东部较小，这与地势起伏度的分析结果一致，说明陡峭指数与地势起伏度之间存在正相关关系，也说明研究区西部的河流正在经历强烈、快速的下切侵蚀。通过对比区域岩性和降水条件发现，岩性和降水对河流裂点及陡峭指数的影响是有限的，河流裂点的发育及陡峭指数的变化主要受控于区域新构造活动的影响。通过对西汉水及其支流龙坝河和六巷河古河道恢复重建发现，自西汉水快速下切以来 (Kp2发育以来)，其下切量大约为~560－620 m；由于西汉水的快速下切，最终导致支流龙坝河和六巷河的基准面下降而发育裂点。结合低温热年代学、层状地貌、活动断裂的研究结果，认为山脉隆升及活动断裂夹持下的顺时针块体旋转控制了西汉水的水系发育模式。西汉水流域瞬时地貌的发育记录了印度板块与欧亚板块碰撞汇聚以来的远程构造－地貌过程，指示了青藏高原隆升对西秦岭山脉的隆升产生了重要影响。