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构造地貌是一门介于地貌学、地球动力学、构造地质学之间的边缘学科,其研究内容是地貌与构造的关系、构造地貌发生和发展过程以及构造地貌过程所揭示的地球内部构造动力过程。因此,构造地貌学的研究任务就是通过分析地貌的特征,包括相关沉积,揭示地貌在内、外动力作用下的产生与发育规律,探寻构造地貌塑造过程中的构造制约因素。通过各种构造地貌来研究新构造运动,是研究新构造运动主要方法之一。新构造运动及其结果,在地貌上往往有明显反映。所以绝大多数的区域都可以应用地貌法来研究新构造运动。由于新构造运动在地貌上的反映是异常多样的,因此可从多方面,如梯级地貌、河谷纵横剖面、水系发育、垂直地貌,以及古雪线、古冰川分布变化等来研究、分析新构造运动问题。地貌研究可以通过野外实地调查、精密测量和卫星照片解译等多种方法进行。
天山是亚洲中部的巨大山系,处于印度洋板块和欧亚板块的构造边界带上,呈东西向延伸,平均海拔为4000m。由于巨大的高度,降水量丰富。天山山体的演化比较复杂,大致可分为三个阶段,第一阶段是天山由于古生代时期的海域沉积及其褶皱隆起成为古天山;第二阶段隆起的古天山经历中生代、早第三纪的夷平与剥蚀,成为准平原;第三阶段古天山准平原在晚第三纪,尤其是上新世——早更新世末开始发生断块隆起和沉降,沉降的区域形成盆地,隆起的区域形成梯级山地夷平面,经过冰期前、冰期与间冰期和后冰期的冰川和流水的交替作用,形成现代天山的地貌格局。换言之,现代天山山体是地壳发展历程的最后一幕——新构造运动,特别是上新世和早更新世末期地壳强烈活动的结果。
吐拉苏盆地地处新疆维吾尔自治区伊犁州伊宁县北部,距伊宁县城约50km处。位于伊犁河谷北岸和科古琴山南麓倾斜山区,沿科古琴山、婆罗科努山呈近东西向展布。研究区地形切割强烈,沟谷发育,海拔高程600~3600米,地形相对高差达3000米,属于中低山地貌区。总体地势特点为北高南低,呈现向南的微倾斜状。吐拉苏地区位于西天山的婆罗科努早古生代岛弧之中,是一个发育在前寒武纪和加里东褶皱基底之上,在大地构造上具有断陷性质的火山盆地,南以伊犁盆地北缘断裂为界,北与科古琴山南坡断裂相连,呈近北西西向展布。
本文以新疆西天山吐拉苏盆地为研究对象,在充分收集、研究前人资料和有效利用其他信息源的基础上,研究了该地区的地貌特征及演化过程。通过对研究区TM影像数据的研究,对研究区地貌进行了判读。结合DEM数据,对地形、地貌进行了研究:1、通过对高程、地表坡度、地形起伏度等要素的分级和统计,分析研究了吐拉苏地区的地形、地貌分布特征。得出吐拉苏盆地由于喜山期造山作用,山体发育,并且坡度变化强烈的地区和山体阴影区往往是新断裂构造发育或者活跃的区域的结论。2、通过对等高线纵剖面的地貌特征分析,可以看出山体向西南倾斜,并发现研究区内普遍存在三级夷平面,说明吐拉苏地区自造山隆升以来,到现今至少经历过三次隆升。3、从提取的水系图、三维立体图、坡度图上可以直观反映出研究区的地貌起伏特征,并通过放大、夸大来反映局部的地貌特征。例如对伊犁河谷五级阶地以及水系类型、流向、河网密度等的分析,表明吐拉苏构造地貌以北部隆起,南部沉降,以掀斜为主。因此,本文结合DEM图和遥感影像图对研究区夷平面、剥夷面、阶地系列、水系以及分布在不同海拔高度的冰蚀地貌、黄土地貌等进行了研究,揭示了研究区第四纪以来的地貌特征与新构造的响应关系。得出结论如下:
(1)研究区内河流两侧阶地的分布具有明显的不对称性,北岸阶地一般发育齐全,阶地台面保持较为完整;南岸则阶地不发育或分布有限。造成这种不对称的原因是区内存在南北隆升速率不一致的掀斜运动。区内广泛发育三级夷平面和2~5级阶地,其中最高一级阶地即T5阶地形成时间距今7.5~13万年之间,记录了区内13Ma以来构造抬升了3次,次级阶地的形成与局部活动及滑坡等灾害有关。
(2)研究区内树枝状和平行状复合水系形态及流向也证明了吐拉苏盆地发生了掀斜运动,这与新构造运动的抬升有关,水系呈直角交汇表明水系的分布和发育与研究区内的断裂构造有关。区内纵向河流发育在沿构造走向的山岭与山岭之间的谷地或盆地中,横向河流主要以山脊为界限,沿坡面发育,其流向随山地坡面的转变而变化,可以看出吐拉苏地区的河流走向是受区内构造线控制。
(3)研究区内的地形整体上以平缓坡为主,但是在同一高程区间中,最大坡度值和最小坡度值之差却非常大,处于18~42°之间,从而反映出吐拉苏地区的地形比较复杂,该区域由于断裂构造运动而使地形强烈起伏,地表坡度变化强烈的地区也与断裂构造发育区域相吻合。
(4)研究区从3000~4000m不同高度上保留着不同时期的冰蚀地貌,主要有“U”型谷和冰斗等。这些不同时期的冰蚀谷是区域间歇性抬升和冰进、冰退的产物,反映了区域构造的不稳定性及气候的波动。
(5)据西天山最高一级夷平面24Ma以来的升降幅度来估算天山的隆升速率,其原始海拔是1000m,现今的海拔3500~4000m,高差2500~3000m,从而算出其隆升速率为0.104~0.125mm/a。天山隆起的平均速率是0.085mm/a。
(6)吐拉苏地区发育有五级阶地,T3和T4阶地属于次级阶地,T5阶地由冰水冲洪积砾石和黄土组成,形成于下望峰冰期,下切和废弃的时代是下望峰和上望峰冰期之间的末次间冰期,距今7.5~13万年;T2阶地是上望峰冰期的产物,其下切和废弃时代是距今1.2~1.3万年,全球的气候属于温湿期;T1阶地是全新世的产物,河流侵蚀和冲积扇形成于距今0.8~1.2万年,其下切废弃的时代距今0.7~0.8万年。因此,可以说明阶地的形成除了与构造活动有关,也与气候有很大的关系。
(7)第四纪以来研究区仍有较强活动,地表抬升作用以北侧抬升为主,并且还会继续抬升。现代印度板块仍以48~64mm/a向北推移,这种相对运动也会影响天山山区的构造运动。研究区构造抬升、地貌演化和环境变化无不与天山的间歇性隆升息息相关。如区内不同时期形成的阶地在时间上与天山的间歇性隆升具有较好的相关性。
论文对吐拉苏地区构造地貌进行综合分析研究,探讨了研究区构造地貌特征及新生代隆升过程等问题,同时填补了吐拉苏地区有关隆升方面研究的空白。