地球科学进展  2018 , 33 (7): 751-761 https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2018.07.0751

研究论文

云贵高原北盘江流域构造地貌特征分析

樊云龙12, 潘保田1*, 胡振波1, 任大银2, 陈起伟2, 刘芬良1, 李宗盟1

1.兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室,甘肃 兰州 730000
2.贵州师范学院地理与资源学院贵州省地理国情监测重点实验室,贵州 贵阳 550018

An Analysis of Tectonic Geomorphologic Characteristics of the Beipanjiang Basin in the Yunnan-Guizhou Plateau

Fan Yunlong12, Pan Baotian1*, Hu Zhenbo1, Ren Dayin2, Chen Qiwei2, Liu Fenliang1, Li Zongmeng1

1.Key Laboratory of Western China’s Environmental Systems(Ministry of Education), College of Earth and Environmental Sciences, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China;
2.Guizhou Provincial Key Laboratory of Geographic State Monitoring, School of Geography and Resource Science, Guizhou Education University, Guiyang 550018, China

中图分类号:  P542;P931.2

文献标识码:  A

文章编号:  1001-8166(2018)07-0751-11

通讯作者:  *通信作者:潘保田(1964-),男,山东单县人,教授,主要从事地貌学研究.E-mail:panbt@lzu.edu.cn

收稿日期: 2017-12-5

修回日期:  2018-04-17

网络出版日期:  2018-07-20

版权声明:  2018 地球科学进展 编辑部 

基金资助:  *国家自然科学基金项目“红水河上游北盘江峡谷发育与演化研究”(编号:41501006)贵州省社发攻关项目“喀斯特生态系统固碳增汇技术研究”(编号:黔科合SY字[2012]3009)资助.

作者简介:

First author:Fan Yunlong(1983-),male,Jingle County,Shanxi Province,Ph.D student. Research areas include geomorphology and environment. E-mail:fanyunlongpeng@163.com

作者简介:樊云龙(1983-),男,山西静乐人,博士研究生,主要从事地貌与环境研究.E-mail:fanyunlongpeng@163.com

展开

摘要

云贵高原位于青藏高原东南侧,新生代以来伴随着青藏高原的隆升而发生了一系列构造抬升运动。北盘江发源于滇东,自西北向东南流经云贵高原向广西丘陵过渡的斜坡地带。选取北盘江作为研究区,通过提取流域河流地貌参数来研究新构造运动,定量化分析研究区的构造地貌特征。利用30 m分辨率的数字高程模型(DEM)数据,通过GIS技术提取北盘江水系流域的河流地貌参数,包括子流域的面积高程积分(HI)、流域盆地倾斜指数(AF)、河长阶梯指数(SL)、谷底宽度与谷肩高度比(VF)等,并综合分析区域地质构造背景、断层及地震分布等特征。分析表明:4种地貌参数能很好地反映区域构造运动和地貌特征;垭都—紫云断裂在内的一系列断层系统对北盘江中游地区的河流地貌、水系格局、河谷形态等起到了控制性的作用;北盘江流域的地貌演化过程受地质构造作用影响较大,且区域差异明显。

关键词: 地貌参数 ; 构造地貌 ; 数字高程模型(DEM) ; 北盘江 ; 云贵高原

Abstract

The Yunnan-Guizhou Plateau, located on the southeast boundary of the Tibet Plateau, is the second geomorphologic step in China continent. The large area tilting tectonic deformation occurred in this plateau with the uplift of the Tibet plateau since the Cenozoic. The Beipanjiang River rises in eastern Yunnan Province and southeastward across the slope zone from the Yunnan-Guizhou Plateau to the Guangxi Plain, and goes into the Hongshui River by the Wangmo in Guizhou Province. Due to the southeastward extrusion by the Tibetan Plateau, deep incised-valleys formed in the Yunnan-Guizhou Plateau, which have the characteristics of developed fault, complicated geological structure and rugged terrain. The Cenozoic evolution history of the Yunnan-Guizhou Plateau and the response to the uplifting of Tibet Plateau are unclear because of the lack of sedimentation records, and also this has long been a bottleneck to geomorphologic evolution research. Based on DEM data and GIS software, we extracted the geomorphic indexes which included hypsometric integral [HI], drainage basin asymmetry [AF], stream-length gradient index [SL], and valley floor width-to-height ratio [VF]. The results show that four geomorphic indexes can reflect the regional tectonic movement and topographical features. The geomorphology of Beipanjiang Basin is controlled by tectonic action mainly, especially the Yadu-Ziyun Fracture has great impact on the formation of valleys and the development of water system greatly.

Keywords: Geomorphic indexes ; Tectonic geomorphologic ; Digital Elevation Model(DEM) ; Beipanjiang River ; The Yunnan-Guizhou Plateau.

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樊云龙, 潘保田, 胡振波, 任大银, 陈起伟, 刘芬良, 李宗盟. 云贵高原北盘江流域构造地貌特征分析[J]. 地球科学进展, 2018, 33(7): 751-761 https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2018.07.0751

Fan Yunlong, Pan Baotian, Hu Zhenbo, Ren Dayin, Chen Qiwei, Liu Fenliang, Li Zongmeng. An Analysis of Tectonic Geomorphologic Characteristics of the Beipanjiang Basin in the Yunnan-Guizhou Plateau[J]. Advances in Earth Science, 2018, 33(7): 751-761 https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2018.07.0751

1 引 言

云贵高原位于青藏高原的东南侧,是青藏高原向东南方向侧向挤出的前缘地区[1],新生代以来伴随着青藏高原的隆升而发生一系列掀斜式构造抬升运动[2,3]。北盘江流域位于云贵高原向广西丘陵过渡的斜坡地带,地壳变形强烈,河谷深切,区域构造活动程度强烈。不仅有“紫云—罗甸”断裂、“弥勒—师宗”断裂、“开远—平塘”断裂等多条大型断裂穿过[4,5],而且在流域周围有小江断裂、牛栏江断裂、右江造山带等构造体系,导致该区域地质构造极其复杂。同时,对该区域地貌演化的研究对于揭示云贵高原抬升、四川盆地西南缘闭合、长江的贯通、珠江水系形成[6,7]等具有重要意义。

河流地貌及水系演化通常能对高原抬升做出很好的响应[8,9]。因此定量化分析流域的地貌参数,探讨河流地貌与构造运动之间的关系,对构造地貌形成机制、地貌演化研究有着重要的意义。尤其对于贵州高原这样缺少连续的、大范围的新生代沉积物的地区,其地貌演化历史及其对青藏高原隆升过程的响应仍不甚清晰[10],这也是研究云贵高原地貌演化的瓶颈。而青藏高原周边众多的河流地貌特征详细记录了新构造运动背景下高原抬升过程[11],因此选取北盘江作为突破口,通过提取流域河流地貌参数来研究新构造运动,定量化地分析研究区的构造地貌特征,对于全面理解新生代以来云贵高原乃至青藏高原的构造运动、地貌演化过程具有重要意义。

2 研究区概况

北盘江发源于滇东宣威盆地,自西北向东南流经云贵高原向广西丘陵过渡的斜坡地带,在贵州省黔西南州望谟县汇入红水河,全长449 km,落差1 982 m,平均比降4.42‰,集水面积25 830 km2。北盘江流域位于扬子陆块与华南褶皱系右江褶皱带的过渡带,主体处于扬子板块西南部。区内可溶岩大量出露,包括泥盆纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪的石灰岩、白云岩,局部出露非可溶岩,如粉砂岩、泥岩、峨眉山玄武岩等(图1)。流域内河谷深切、地形破碎,早期高原面被切割,海拔2 000~2 100 m和1 400~1 500 m,高原面相对完好[12]。流域内多年平均降水量1 286.3 mm,属亚热带湿润季风气候。

图1   北盘江流域岩性分布图[4]

Fig.1   Geological map of Beipanjiang River watershed[4]

受青藏高原东南向侧向挤出的影响,云贵高原地势西北高东南低。北盘江发源于云南省宣威市马雄山西北麓,流经的宣威盆地段地势平坦,河流纵剖面起伏很小。出宣威盆地后河谷开始逐渐深切,河流落差不断加大,该河段名为革香河。直到进入贵州省境内的水城县都格乡与可渡河汇合之后,才被称为北盘江。自此处开始北盘江的流向由上游的西南—东北向转为西北—东南向,虽然再向下游仍然有多次近90°的流向改变,但大体流向仍保持东南向。为了便于表述,本文将北盘江上游革香河与可渡河交汇处的水城县都格镇定为北盘江上游和中游的分界点,都格以上为北盘江上游。北盘江出花江峡谷后于贞丰县董箐村附近接纳打邦河,下游水面变得开阔可以通航,因此选定董箐为中游、下游分界点,所以都格—董箐为中游,董箐—河口为下游。

3 数据与方法

3.1 数据

数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)为定量化的地貌分析提供了基础数据。本文采用美国国家航空航天局2009年推出的全球数字高程模型(Global Digital Elevation Model, SATER GDEM),覆盖范围为83°N~83°S和99%的地球陆地表面,空间分辨率为30 m,可以很好地提取地貌特征参数。

3.2 方法

本文利用ArcGIS软件平台水文分析模块,提取北盘江水系、流域边界、支流流域边界等。并选取面积—高程积分(Hypsometric Index, HI)、流域盆地倾斜指数(Drainage basin asymmetry, AF)、河长梯度指数(Stream gradient index, SL)、河谷宽高比(Valley floor width-to-height ratio, Vf)等指数来综合反映北盘江流域构造特征。

HI由Strahler[13]提出,代表集水盆地在侵蚀作用下残留的体积比例。计算公式为:HI=(Hmean-Hmin)/(Hmax-Hmin),其中,Hmean是流域高程的平均值,HmaxHmin分别代表流域最大高程和最小高程。该指数定量描述了流域的侵蚀程度,面积高程积分值越低(HI<0.45),地貌发育阶段达到老年期;面积高程积分值为0.45<HI<0.57,地貌发育为中年期;面积高程积分值较高(HI>0.57),地貌发育阶段为幼年期。

AF被用来评估某一流域的构造倾斜程度[14,15]。AF=(Ar/At)×100,Ar是指某一流域内顺着干流流向右侧的面积,At是流域的总面积,该指标可以反映流域的构造倾斜程度。

SL指数用局部河段坡度乘以河段中心距河源距离[16],放大局部坡度的数值效应,是反映岩石抗侵蚀能力和构造活动的重要参数[17]。SL=(ΔhL)L,其中,Δh为河段的高程差,ΔL为该河段的长度,ΔhL为河段的坡度,L为分水岭到该河段中点的长度。

Vf是用来区分宽阔河谷和深切峡谷的一个参数[8],计算公式为:Vf=2Vfw/[(Eld-Esc)+ (Erd-Esc)],其中,Vfw为谷底的宽度,Esc 为谷底的高程,Eld为河谷左侧谷肩的高程值,Erd为河谷右侧谷肩的高程值(面向下游方向)。Vf的相对高值(大于1)指示地貌处于衰退过程,如河谷变宽和分水岭降低,反映出区域地质环境处于构造平静区。相反,Vf的相对低值(小于1)指示河流正在快速下切并形成V形深谷,反映出区域构造背景处于快速抬升环境。

4 结 果

4.1 HI

HI能反映流域内不同高程的面积分布情况,指示流域内未被侵蚀掉的物质体积。HI值较低说明流域内物质体积大部分被侵蚀掉,残留地形起伏不大,指示区域地质构造不活跃,地貌演化时间较长,地貌发育处于老年期。HI值较高则说明流域内物质体积被侵蚀掉的部分较少,地表处于抬升后初期阶段,未有足够的时间被蚀低,指示区域地质构造活跃,地貌演化时间较短,地貌发育处于幼年期[18],介于两者之间为中年期。本文计算了北盘江流域及41个子流域的HI值(图2),HI值范围为0.24~0.72。子流域HI值则差异较大,本文根据北盘江流域地貌发育特征,划分为3个等级:老年期HI<0.45,中年期0.45<HI<0.57,幼年期HI>0.57。北盘江流域的HI值为0.49,处于地貌演化中期,即中年期阶段。

图2   北盘江流域HI值1.巧墓河;2.望谟河;3.巴若河;4.红纳河;5.打邦河;6.落蟒河;7.罗秧河;8.沙营河;9.洒志河;10.茅口河;11.补那河;12.古牛河;13.野钟河;14.杨梅河;15.发耳河;16.都格河;17.可渡河;18.宝山河;19.龙场河;20.革香河;21.东山河;22.亦那河;23.拖长江;24.营盘河;25.顺场河;26.乌都河;27.文笔河;28.新民河;29.麻布河;30.光照河;31.西泌河;32.麻沙河;33.乜篾河;34.龙弄河;35.花江河;36.牛场河;37.者相河;38.白层河;39.鲁贡河;40.大田河;41.者楼河

Fig.2   The distribution of hypsometric integral classes1.Qiaomuhe; 2.Wangmohe; 3.Baruohe; 4.Hongnahe; 5.Dabanghe; 6.Luomanghe; 7.Luoyanghe; 8.Shayinghe; 9.Sazhihe; 10.Maokouhe; 11.Bunahe;12.Guniuhe; 13.Yezhonghe; 14.Yangmeihe; 15.Faerhe; 16.Dugehe; 17.Keduhe; 18.Baoshanhe; 19.Longchanghe; 20.Gxianghe; 21.Dongshanhe;22.Yinahe; 23.Tuochangjiang; 24.Yingpanhe; 25.Shunchanghe; 26.Wuduhe; 27.Wenbihe; 28.Xinminhe; 29.Mabuhe;30.Guangzhaohe; 31.Ximihe; 32.Mashahe; 33.Miemiehe; 34.Longnonghe; 35.Huangjianghe; 36.Niuchanghe;37.Zhexianghe; 38.Baicenghe; 39.Lugonghe; 40. Datianhe; 41.Zhelouhe

4.2 AF

在构造稳定和岩性均一的区域发育的河流,其流域盆地倾斜指数AF值应近似等于50,流域在垂直于主干流方向倾斜较小。然而,在地质构造不稳定的流域,AF值会偏离这个正常值,表现为大于50或者小于50。构造越不稳定,偏离正常值越多,流域在垂直于主干流方向倾斜程度就较大。通过计算AF与50的差值|AF-50︱,可以得出流域盆地倾斜程度。如果AF>50说明流域右侧面积大,向左侧倾斜;如果AF<50则流域向右侧倾斜。图3为北盘江各小流域AF值分布图及倾斜方向。

图3   北盘江流域AF值及倾向

Fig.3   The distribution of AF

北盘江流域AF指数值范围为2.3~39.4,变化幅度较大,说明流域内部不同区域间构造活动强度不均一。流域中除下游3个小流域(1,39和41流域)以外,AF低值主要分布在上游及中游。相对低值区以AF<9.5计算,共有17个,其面积占全流域的40.6%。这些区域虽然有一定的倾斜,但程度较小,构造活动相对稳定。相对高值区以AF>15计算,共有17个,面积占全流域的44.5%。

4.3 SL

理论上,在岩性均一的流域内且处于均衡状态的河流,在不同河段其SL指数是近似恒定的。而河长梯度指数的异常值一般认为是由岩性、构造、基准面下降等因素所控制。SL高值往往反映河段岩性抗蚀能力强或者构造活动强烈。因北盘江所流经的区域岩性较为均一,以石灰岩为主,只有都格下游大概15 km范围内分布有较连续的二叠纪宣威群和三叠纪飞仙关组的粉砂岩,北盘江干流流经的区域几乎多以石灰岩等可溶岩为主。即使区域地质图中显示北盘江流经碎屑岩区,也往往因河流深切多已切穿上覆岩层而进入了可溶岩地层。所以SL指数可以反映流域构造活动性程度。通过计算,北盘江干流SL指数变化范围为0~6 083(图4)。为了区分不同河段SL值分布特征,将干流SL值划分为5个等级:0~300,301~500,501~1 000,1 001~2 000和2 001~6 083。

图4   北盘江SL指数

Fig.4   The distribution of SL

4.4 Vf

沿北盘江干流以12 km等间距间隔来测量河谷宽度与谷肩比值(Vf),Vf值在宽谷表现为相对高值,而在深切的“V”形谷则表现为较低值。北盘江谷底宽度与谷肩比值(Vf)范围为0.298~18.108,变化幅度较大,说明上下游河谷形态差异较大(图5)。从北盘江Vf值的分布特征可以将河道从上游到下游划分成明显的5个河段(Ⅰ~Ⅴ段)(图5):Ⅰ段Vf值较高,变化范围为2.98~18.108,反映河谷开阔。Ⅱ段Vf值很快减小,变化范围为0.455~0.88,河谷开始深切。Ⅲ段Vf值变化范围为0.354~1.216,河谷形态以峡谷—宽谷相间分布。Ⅳ段是花江峡谷段,Vf值变化范围为0.298~0.693,峡谷深切近千米。Ⅴ段为北盘江下游段,Vf值变化范围为0.591~2.487,河谷又变得开阔。

图5   北盘江谷底宽度与谷肩比值分布

Fig.5   The distribution of Vf ratios

5 讨 论

(1) 各指数对北盘江流域地貌特征的指示意义

HI值反映的是流域的发育演化程度,各子流域以中年期地貌发育阶段分布最多,整个北盘江流域的HI值为0.49,可见总体上北盘江流域地貌发育程度为中年期。老年期和幼年期的地貌发育阶段分布具有明显的空间集聚性,老年期地貌演化阶段主要分布于上游云南宣威盆地等几个高原面上的子流域和下游的流域出口段。处于幼年期地貌演化阶段的区域主要分布在云南高原面以下的上游和中游区域。

从流域AF值的高值分布范围可以看出,构造倾斜程度较强的区域主要包括中游的大部分流域,以及上游的东山河(21)、亦那河(22)流域,下游的红纳河(4)流域。中游河段构造倾斜程度非常明显,由于受构造活动的影响形成一系列大型褶皱山系,导致山脊两侧的流域出现明显倾向不一致的情况,角度相差近似90°。

干流是一个流域中水力作用最集中的地方,其对区域构造的响应也更为敏感,通过对干流地貌指数的提取也可以反映整个流域的构造活动特征。通过对北盘江干流SL和Vf的计算,这2个指数具有相似的指示意义。北盘江上游宣威盆地河段(Ⅰ段,图6a)和下游(Ⅴ段)SL值较低,河流比降小,Vf值在这2个区段为高值,指示河谷开阔,构造活动不强烈。上游的Ⅱ段和中游(Ⅲ~Ⅳ段)河段SL值较高,河流比降大,Vf值在该段为低值指示深切峡谷(图6b~d)。图6b为都格镇附近的北盘江河谷,照片中远处的桥梁为世界第一高桥——北盘江大桥,桥面至江面高差达565 m,可见河流下切迅速,构造活动非常强烈。北盘江流经中游Ⅲ区段的SL和Vf值均为高值和低值相间分布,与河流切穿一系列褶皱构造带的地形特征相符(图6c),图6c照片前方为北盘江上游方向,河流深切山脊而过,山脊两侧则是宽阔的构造成因谷地。图6d为花江峡谷段,该段河谷深切最高达1 000 m以上。

图6   北盘江典型河谷照片(a)北盘江上游宣威盆地河谷;(b)北盘江上游都格镇附近河谷;(c)北盘江中游郎岱三角形构造区河谷;(d)北盘江中游花江峡谷

Fig.6   Field imagery and typical valley sections of the Beipanjiang River (a)Xuanwei Basin in the upper reaches of Beipanjiang River; (b)Duge Town in the upper reaches of Beipanjiang River; (c)Langdai triangle structure in the middle reaches of Beipanjiang River; (d)Huajiang Gorge in the middle reaches of Beipanjiang River

单一的地貌指数有其侧重反映的地质构造信息,在实际应用中由于流域内岩性、构造等非常复杂,因此单一的指数难免有其局限性,并不能全面反映区域的构造活动程度。所以通过多种指数相结合,可以避免单一指数的片面性,进而更加全面地揭示区域构造活动强度。

(2) 垭都—紫云断裂对北盘江流域地貌的影响

北盘江流域的断层系统主要由西北—东南走向的垭都—紫云断裂带和一系列东北—西南走向的断层组成。其中垭都—紫云断裂带是贵州西部地区一个强大的构造变形带,该变形带为西北—东南走向,向东南延伸到广西南宁附近,向西北延伸到四川盆地南端[6],甚至可追溯到四川康定一带,称为垭都—马山断裂带[4]。该断裂带是由罗甸断裂、紫云断裂、水城断裂等一系列西北—东南走向同时具有左行走滑性质的大型逆冲断裂组成(图7图8)。王二七等[6]研究指出,沿断裂两侧的岩层发生了强烈的左行压扭性变形,在流域内断裂西南侧的二叠系玄武岩沿断裂发生左行位错,向东南方向位移达150 km,石炭系的砂页岩沿断裂向东南方向位移达100 km。如此巨大的变形量使得北盘江上游、中游地区强烈皱褶变形,地形起伏增大,构造活动强烈。

图7   垭都—紫云断裂带综合剖面图[4]

Fig.7   Yadu-Ziyun Fracture zone profile[4]

图8   北盘江区域构造简图(地震数据引自《中国地震信息网》) (a)郎岱三角形构造区;(b)花江峡谷区

Fig.8   Sketch map showing tectonic geology in Beipanjiang watershed(The seismic data from China Seismic Information) (a)Langdai triangle structure; (b)Huajiang Gorge

受此影响在六盘水地区垭都—紫云断裂西南一侧岩层发生强烈变形,在郎岱镇附近形成由3种不同走向的弧形山脉围限成的三角形区域,为便于讨论将其称之为“郎岱三角形构造区”。关于这种特殊构造型式的形成机制和形成时限等问题研究的较少[19,20],也不是本文讨论的重点。不过可以大体推测其形成过程:该三角形构造区的东北边界为垭都—紫云断裂,前期受东北—西南向构造应力的影响,形成了西北—东南走向的平行皱褶隆起带;后期沿垭都—紫云断裂发生左行走滑,来自西北方向的应力导致断裂南侧的褶皱扭曲变形,使得平行的岭谷变形成三角形构造山地,而来自西北方向的应力主要受青藏高原东南向侧向挤出的影响。北盘江流经郎岱三角形构造区并切穿一系列弧形褶皱带和断裂带,在地貌形态上该段河谷以宽缓河道和深切峡谷相间分布为特征,此处宽阔的河谷并非构造稳定区河流扩宽的结果,相反是经过强烈的构造变形,经河流切割一系列皱褶变形山地的结果。

(3) 北盘江流域构造地貌的区域差异

通过分析北盘江流域近10年来发生的小型地震和有历史记录的4.7级以上所有地震的空间分布情况(图8),可以看出地震主要发生在北盘江上游和中游。中游的郎岱三角形构造区和花江峡谷段断层密集,地质构造活动最强烈,地震分布尤为集中。上游的宣威附近有大型断裂分布,历史上发生多次4.7级以上地震。下游地区构造活动最弱,地震较少。

上游Ⅰ段位于云南宣威盆地,HI值为0.24~0.45,属老年期地貌,AF构造倾向程度不大,河长梯度SL值较低、Vf值较大指示河道平缓、河谷宽阔。因宣威盆地内部属高原面,虽然晚新生代以来宣威盆地发生整体抬升,但朔源侵蚀又未达及该区域,因此河谷平坦开阔,未发生明显下切。

上游Ⅱ段是云南高原面向贵州高原面的过度的斜坡地带,地势起伏大,断层较多,有盘县断层、宜良—曲靖断裂穿过,因而构造活动强烈。该段子流域HI较高,属幼年期和中年期地貌阶段,流域AF倾斜度明显提高,SL值较高,Vf值迅速减小指示北盘江比降增加、切割加深。

中游Ⅲ段是郎岱三角形构造区,该段流域HI值较高,有幼年期地貌和中年期地貌分布,部分流域的AF倾斜程度较高,SL值与Vf值高值低值相间分布,即平缓宽谷与深切峡谷相间分布。该段河谷地貌特征主要受强烈的构造活动控制,然而在局部区段岩性却是主要控制因素。如都格下游的25 km河段内虽然构造活动强烈但却形成了宽阔的河谷,主要是因为该区域为砂岩分布区(图1),砂岩抗侵蚀能力较石灰岩弱,因此北盘江下切的同时不断侧蚀扩宽河谷,最终形成宽谷形态。

中游Ⅳ段为花江峡谷段,该河段峡谷深切近千米,是北盘江切割最深的河段。花江峡谷的出口便是中游和下游的交界处,在该处有一条近南北走向的逆断层——贞丰断层,该断层两侧地貌差异明显,断层西侧为岩溶高原面,东侧为被蚀低的非可溶岩区。由于贞丰断层东侧为较低的侵蚀基准面,断层两侧形成较大的地形落差,北盘江在此处为响应侵蚀基准面下降而迅速下切,进而导致花江峡谷形成。该区域子流域的HI指数也较高,属幼年期和中年期地貌,AF倾斜程度高,河道SL值普遍较高,Vf值较小,反映河道比降加大,河谷深切。

Ⅴ段为北盘江下游段,断层发育较少,构造活动不及上游和中游强烈。该段子流域HI值较低,属中年期和老年期地貌,AF倾斜程度均不太强烈。只有红纳河(4)巴若河(3)AF倾斜程度较高,可能是受垭都—紫云断裂来自NE方向的应力作用,导致这2个流域向西南方向倾斜。该段干流SL值普遍较低,Vf值变大,说明河道纵剖面变得平缓,河谷开阔。

北盘江流域上游和中游地区断层密集,地震频发,构造活动强烈。除了受垭都—紫云断裂左行走滑使得断裂西南部的地层受到来自西北的应力而强烈变形外,一系列东北—西南走向的断层包括:寻甸宣威断裂、宜良曲靖断裂、盘县断层、珠东断层、花鱼井断层、马场断层、贞丰断层等配合西北方向的应力而活动,进而导致云贵高原发生西北高东南低的差异隆升,最终形成了分布于上游地区的海拔2 000~2 100 m和中游地区的海拔1 400~1 500 m两级高原面,北盘江则分别从这2级高原面上强烈下切形成深切峡谷。下游地区构造活动不强烈,抬升幅度较小,区域内碎屑岩广泛分布,地貌以流水侵蚀山地为主,没有保留高原面。

6 结 论

本文利用30 m分辨率的DEM数据,利用GIS技术平台提取了北盘江河流地貌参数,包括子流域的HI,AF,SL,Vf等地貌参数。通过对北盘江流域河流地貌参数的定量化分析并结合区域构造、断层及地震分布等综合分析得出如下结论:

(1) 北盘江河流地貌指数HI,AF,SL,Vf等参数能很好地反映区域构造运动和地貌特征。综合4种参数所反映的结果与区域地质构造背景、断层发育、地震分布、地貌特征等能很好地对应,说明以上地貌参数在北盘江流域能较为敏感地响应区域构造地貌特征。

(2) 北盘江流域跨越滇东隆起和黔西南坳陷2个不同构造单元,地质结构复杂,流域内断层非常发育,主要以西北—东南走向的垭都—紫云断裂带和一系列东北—西南走向的断层系统为主,地貌演化过程受断层控制作用明显,尤其是垭都—紫云断裂、贞丰断层等。受其影响形成了郎岱三角形构造区和花江深切峡谷等独特的地貌景观,反映出这些断裂对北盘江中游地区的河流地貌、水系格局、河谷形态等起到了控制性的影响。

(3) 通过多种地貌参数和地质构造背景的综合分析,可以认为北盘江流域地貌整体受构造活动影响较大。但区域内地质构造活动程度不同,地貌发育特征差异也较大。上游和中游地区的受构造活动影响出现自西北至东南的差异隆升,分别形成了海拔2 000~2 100 m和1 400~1 500 m的两级高原面,北盘江自高原面上强烈下切。而下游则处于构造相对稳定状态,北盘江河谷开阔,地表被强烈蚀低,没有保存高原面。

The authors have declared that no competing interests exist.


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长江第一湾附近构造作用下的河流地貌演化

[J].地球科学进展,2017,32(5):488-501.]

DOI      URL      [本文引用: 1]      摘要

长江第一湾的成因及时间是长江水系和青藏高原东南缘构造作用及水系发育演化史上的重要科学问题,受到国内外众多学者的关注。关于第一湾的形成有袭夺说和非袭夺说2种观点,且分歧一直持续至今。长江的东西贯通经历了漫长的地质过程,这段历史的重建,需要时间和空间上可靠地质证据和年代数据的印证与约束。随着近年来越来越多的方法用于研究长江发育演化过程,使得时空上和不同方法间的对比研究成为了可能。
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黔西南中部逆冲推覆构造控制卡林型金矿的地震勘探证据

[J].地质与勘探, 2011, 47(3):439-447.]

URL      [本文引用: 1]      摘要

Abstract:Kalin type gold deposits concentrating area tectonically is charactierized by thrust-nappe tectonics in middle depression of the southwesternGuizhou. Thrust nappe structrues are essential ore-control structurals in spite of different styles in Au deposits. Bouguer gravity anomaly showed that, Audeposits were closely related with basement uplift. In this papper, takeing several typically gold deposits爷and mineralizing prospect areas爷thrust nappestructrues for example, analysis the features of the thrust nappe structures and their role in Au minerlization by study seismic interpretation of deep tecton鄄ics with ground outcrops tectonics. Thrust nappe structures with two strikes of reversed faults are spread over middle depression of the southwesternGuizhou were the chief reason of tectonic deformation. Thrust nappe structures have several combinations such as imbricate fan, back thrust, ramp thrustand tectonic triangle zone with palaeokarst interface on top of Maokou formation limestone as the detachment. In addition, they always lead folding. Providereliable evidence for concealed ore orientation prognosis by studying deep and ground tectonics features by seismic interpretation and outcrops.
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西南新生代构造作用以及四川原型盆地的破坏

[J].西北大学学报:自然科学版, 2009,39(3): 359-367.]

URL      [本文引用: 3]      摘要

目的 研究四川原型盆地的破坏过程.方法 川西南构造变形野外研究.结果 川西南山地的隆起破坏了四川原型盆地,大凉山中生代凹陷以及楚雄盆地原本可能是四川原型盆地的组成部分.川西南山地的隆升与两个背斜构造的形成有关:牛栏 江背斜的形成造成川西南的隆起,始于北西一南东向挤压,是北西一南东向紫云一罗甸断裂的左行走滑引发的,该断裂是协调四川盆地顺时针旋转运动的主干断裂之 一.结论 川西南隆起受控于两次构造事件,分别发生在晚古新世或渐新世,导致四川原型盆地的破坏,楚雄盆地向西挤出.晚新生代,随着青藏高原沿鲜水河一小江断裂左行 走滑断裂挤入扬子西缘,川西南发生北西一南东向挤压,由此形成大渡河背斜,与此同时,楚雄盆地沿小江断裂向南运动并位移至现今的位置.
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Features of fluvial landform and crust deformations along the Nanpanjiang River-Hongshuihe River(middle segment)

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南盘江—红水河(中段)的河流地貌特征与地壳变形

[J].第四纪研究, 2013,33(4): 771-784.]

DOI      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

珠江作为亚洲的一条重要河流,它的中上游南盘江-红水河(中段)流经右江-南盘江被动陆缘造山带的西北段。研究南盘江-红水河(中段)的河流地貌是了解老造山带内部新构造活动情况和考察青藏高原新生代构造活动远程效应的重要手段。经过调查发现,南盘江-红水河(中段)所属的亚流域Ⅱ出现左右岸流域严重不对称,亚流域Ⅱ南部隆林至天峨一线出现近东西向弧形分水岭。隆林附近的坝索至纳贡一带,南盘江河道出现裂点段落,小流域(RN3)出现&quot;反S&quot;形河网,且其北边界发生地貌跃迁。该河段附近的北东向和近东西向弧形断层发育,并有弧形支流出现。天峨附近红水河河道有反向裂点出现,天峨附近的布柳河呈北东向弧形展布。文章引入了向形构造体系和旋块构造体系对上述地貌现象和构造活动特征进行解释。研究表明,南盘江-红水河(中段)的流域不对称、近东西向的弧形分水岭分布、北东向和近东西向弧形断层以及弧形支流展布受控于先存构造形成的向形构造系统。在先存的向形构造系统中,隆林一带河流的裂点、地貌跃迁和&quot;反S&quot;形河网等河流地貌现象是对后期构造体系活动的响应,后期构造活动继承了早期向形构造体系的格局,以祥播块体(A)为旋转中心,带动了周边构造变形,形成旋块构造体系。天峨反向裂点是上下游水利条件差异与构造抬升共同作用的结果。但旋块构造体系活动的启动和分期活动的时代仍未有合理的时间约束。亚洲大陆逃逸为旋块构造体系活动提供了一种可能的动力学解释。
[8] Antón L, De Vicente G, Muñoz-Martín A, et al.

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北天山乌鲁木齐河流域面积—高程积分及其地貌意义

[J],第四纪研究, 2015,35(1):60-70.]

DOI      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<p>定量构造地貌研究有助于理解构造与地表过程之间的耦合关系及其对地形地貌发育的影响, 数字高程模型(DEM)和地理信息系统(GIS)空间分析技术的结合为开展这方面的研究提供了新途径。利用这一方法, 对北天山乌鲁木齐河流域进行地貌计量指标的综合分析。构造上, 乌鲁木齐河流域分为山前坳陷区、南山隆起带、后峡断陷带以及天山主脉等构造分区。本文首先分析了DEM数据精度、流域面积与空间分布特征对面积-高程积分的潜在影响, 根据分析结果, 选择合适的面积阈值对乌鲁木齐河流域开展面积-高程积分分析, 进一步结合高程频率分布特征探讨该流域地形地貌演化特征。结果表明, 1)面积-高程积分受DEM数据精度的影响不显著, 但其具有明显的流域面积和空间依赖性; 2)基于面积-高程积分分析, 乌鲁木齐河流域各构造分区的地貌演化阶段存在差异, 除后峡断陷带地貌演化趋于老年阶段外, 其余均处于壮年演化阶段; 3)各构造分区平均高程频率分布状态表明, 山前坳陷区、南山隆起带和天山主脉地形目前均处于前均衡&mdash;均衡状态演化阶段, 后峡断陷带地形则为后均衡演化阶段。</p>
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Spatial analysis of stream power using GIS:SLK anomaly maps

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The stream length-gradient index (SL) shows the variation in stream power along river reaches. This index is very sensitive to changes in channel slope, thus allowing the evaluation of recent tectonic activity and/or rock resistance. Nevertheless, the comparison of SL values from rivers of different length is biased due to the manner in which the index is formulated, thus making correlations of SL anomalies along different rivers difficult. Therefore, when undertaking a comparison of SL values of rivers of different lengths, a normalization factor must be used. The graded river gradient ( K ) has already been used in some studies to normalize the SL index. In this work, we explore the relationships between the graded river gradient ( K ), the SL index and the stream power, proposing the use of a re-named SLk index, which enables the comparison of variable-length rivers, as well as the drawing of SLk anomaly maps. We present here a GIS-based procedure to generate SLk maps and to identify SLk anomalies. In order to verify the advantages of this methodology, we compared an SLk map of the NE border of the Granada basin with both simple river profile-knickpoint identification and with an SL map. The results show that the SLk map supplies good results with defined anomalies and suitably reflects the main tectonic and lithological features of the study area. Copyright 2008 John Wiley & Sons, Ltd.
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DOI      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

白龙江流域地处青藏高原向黄土高原过渡的斜坡急剧变形带,是我国泥石流、滑坡灾害最为严重的地区之一,由于流域受多条断裂带的影响,内部相对构造活动强度存在差异,因此对该地区构造活动程度的研究显得尤为重要。本文基于SRTM3-DEM数据,利用GIS技术提取了白龙江流域33个子流域的面积高程积分(HI)、河流阶梯指数(SL)、流域盆地不对称度(AF)、流域形状指数(BS)、谷底宽度与谷肩高度比(VF)等5种地貌参数。然后对5种地貌参数进行分级,求取5种地貌参数分级值的算术平均值,作为评价研究区的构造活动程度(Iat),分为弱、中等、较强和强四类。研究结果表明,白龙江流域中上游地区构造活动程度为中等至强(Iat&le;2),这与该地区受青藏高原隆升效应及断裂带走滑作用相一致。下游地区构造活动程度相对弱(Iat&gt;2),地貌差异不明显,这与该地区主要断裂带第四纪以来活动性弱有关。研究结果与区域的地质背景相一致,该研究对利用地貌参数进行流域的活动构造量化分析具有借鉴意义。
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