青藏高原东北隅弧束区的地貌面与新构造演化
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摘要
青藏高原东北隅弧束区是青藏高原强烈隆升和向外扩展的最新地区,也是我国大陆新构造运动和强震活动十分活跃和典型的地区。最近二十多年来,中外地质学家围绕这一地区的活动断层、古地震、第四纪构造变形与过程、内陆活断层位移的规模与速率、青藏高原东北隅各构造块体相互作用等方面已开展了大量的研究工作,取得了丰硕的成果。然而,由于开展工作和认识问题的角度不同,有关这一地区新构造变形的诸多问题(如变形方式、最大变形量、新构造演化的详细过程等)仍然是人们争议的热点问题。
强烈的新构造运动和特殊的构造位置,造就了本区特殊而典型的构造地貌景观。本论文针对研究区层状地貌比较发育的特点,以解决地貌面的测年问题为突破口,对本区主要地貌面的形态、结构、类型、级数、形成年代和空间分布特征以及所反映的重要构造事件等方面进行了较系统的考察和研究,并在此基础上探讨了本区晚新生代的构造变形和构造演化的详细过程。取得的主要进展和认识如下:
1、砾石钙膜测年方法的建立
发育在干旱-半干旱地区粗碎屑沉积地貌面土壤中的砾石钙膜含有明显的年龄信息,它的厚度不仅是所在地貌面的一个良好的年代指标,同时它本身还可作为定年物质直接用于ESR法的测年。通过对黑山峡河口黄河阶地以及部分山前冲洪积台地上砾石钙膜厚度的详细测量和钙膜的电子自旋共振(ESR)测年,获得了本区1.57Ma以来砾石钙膜厚度的平均累积速率为0.10mm/10ka,建立了如下钙膜厚度-发育时间之间的经验计算公式: logY=1.03logX+1.968或Y=92.942X1.03 (r=0.998)式中Y=时间,以千年(Ka)表示;X=地貌面上砾石Ca膜的平均厚度,以毫米表示。在此关系式中,相关系数r=0.998,剩余标准差s=0.056,说明由该经验公式所表示的砾石Ca膜厚度与发育年代之间的关系具有显著的线性相关性。经回检分析,求得该经验计算公式的年龄计算误差平均在±10%以内。
依据以上研究结果,系统确定了研究区黄河黑山峡河口T2-T11阶地的形成年代,其值依次为18ka、94ka、139ka、215ka、305ka、410ka、495ka、742ka、1072ka和1570ka,同时还确定了研究区米家山东坡、车木峡等地部分黄河阶地以及老虎山、天景山等多处山前冲洪积台地的形成年代,其中确定的黄河最老阶地和山前最高台地(高山麓剥蚀面)的形成年代为1.6Ma左右。
砾石钙膜测年方法的建立,为研究区及环境类似地区第四纪粗粒沉积物及其地貌面测年
The arc area on the northeastern side of the Qinghai-Tibet plateau is characterized by newest and intensive uplift and outward expanding of the plateau, with very active neo-tectonic movements and strong earthquakes in the mainland China. In the last 20 years, geologists have done a lot of studies in this area, concerning with active faults, palaeoearthquakes, tectonic deformation and process in Quaternary, the scales and rates of active fault displacement, and interaction of various tectonic blocks on the northeastern side of the Qinghai-Tibet plateau. However, many questions about the neo-tectonic deformation of this area remain open, such as the mode of deformation, the maximum amount of deformation, the specific processes of neo-tectonic evolution, because of different view angles and research methods.
The strong neo-tectonic movement and special tectonic setting produced specific Yellow River and typical landscape of tectonic geomorphology in the area. This thesis is focused on the characteristics of the developed multi-step geomorphic surfaces and dating problem of geomorphic surfaces. Systematical field investigation and studies have been made on the pattern, structure, type, number of grade, formation age and distribution feature of the main geomorphic surfaces and the important tectonic events reflected by them in the area. Based on these work, the detailed processes of late- Cenozoic tectonic deformation and evolution of this area are discussed.
1. Generation of the dating method of carbonate coats on stones
The carbonate coats on stones developed in soil on the geomorphic surfaces of coarse clastic sediments in arid-semiarid regions contain evident information of age. The thickness of coats can be used as a good age indicator for the geomorphic surfaces. meanwhile the coats themselves can be directly used as dating materials in the ESR method. Through measuring the thickness of carbonate coats on stones in soils on the alluvial terraces in the mouth of the Heishanxia gorge of the Yd ESR dating of layers separated from the carbonate coats, the average of accumulation rates of the thickness of carbonate coats on stones since 1.57 Ma was calculated to be 0.10 mm/ka in the study area, and a regression equation between carbonate coat thickness and age was derived as follows:
强烈的新构造运动和特殊的构造位置,造就了本区特殊而典型的构造地貌景观。本论文针对研究区层状地貌比较发育的特点,以解决地貌面的测年问题为突破口,对本区主要地貌面的形态、结构、类型、级数、形成年代和空间分布特征以及所反映的重要构造事件等方面进行了较系统的考察和研究,并在此基础上探讨了本区晚新生代的构造变形和构造演化的详细过程。取得的主要进展和认识如下:
1、砾石钙膜测年方法的建立
发育在干旱-半干旱地区粗碎屑沉积地貌面土壤中的砾石钙膜含有明显的年龄信息,它的厚度不仅是所在地貌面的一个良好的年代指标,同时它本身还可作为定年物质直接用于ESR法的测年。通过对黑山峡河口黄河阶地以及部分山前冲洪积台地上砾石钙膜厚度的详细测量和钙膜的电子自旋共振(ESR)测年,获得了本区1.57Ma以来砾石钙膜厚度的平均累积速率为0.10mm/10ka,建立了如下钙膜厚度-发育时间之间的经验计算公式: logY=1.03logX+1.968或Y=92.942X1.03 (r=0.998)式中Y=时间,以千年(Ka)表示;X=地貌面上砾石Ca膜的平均厚度,以毫米表示。在此关系式中,相关系数r=0.998,剩余标准差s=0.056,说明由该经验公式所表示的砾石Ca膜厚度与发育年代之间的关系具有显著的线性相关性。经回检分析,求得该经验计算公式的年龄计算误差平均在±10%以内。
依据以上研究结果,系统确定了研究区黄河黑山峡河口T2-T11阶地的形成年代,其值依次为18ka、94ka、139ka、215ka、305ka、410ka、495ka、742ka、1072ka和1570ka,同时还确定了研究区米家山东坡、车木峡等地部分黄河阶地以及老虎山、天景山等多处山前冲洪积台地的形成年代,其中确定的黄河最老阶地和山前最高台地(高山麓剥蚀面)的形成年代为1.6Ma左右。
砾石钙膜测年方法的建立,为研究区及环境类似地区第四纪粗粒沉积物及其地貌面测年
The arc area on the northeastern side of the Qinghai-Tibet plateau is characterized by newest and intensive uplift and outward expanding of the plateau, with very active neo-tectonic movements and strong earthquakes in the mainland China. In the last 20 years, geologists have done a lot of studies in this area, concerning with active faults, palaeoearthquakes, tectonic deformation and process in Quaternary, the scales and rates of active fault displacement, and interaction of various tectonic blocks on the northeastern side of the Qinghai-Tibet plateau. However, many questions about the neo-tectonic deformation of this area remain open, such as the mode of deformation, the maximum amount of deformation, the specific processes of neo-tectonic evolution, because of different view angles and research methods.
The strong neo-tectonic movement and special tectonic setting produced specific Yellow River and typical landscape of tectonic geomorphology in the area. This thesis is focused on the characteristics of the developed multi-step geomorphic surfaces and dating problem of geomorphic surfaces. Systematical field investigation and studies have been made on the pattern, structure, type, number of grade, formation age and distribution feature of the main geomorphic surfaces and the important tectonic events reflected by them in the area. Based on these work, the detailed processes of late- Cenozoic tectonic deformation and evolution of this area are discussed.
1. Generation of the dating method of carbonate coats on stones
The carbonate coats on stones developed in soil on the geomorphic surfaces of coarse clastic sediments in arid-semiarid regions contain evident information of age. The thickness of coats can be used as a good age indicator for the geomorphic surfaces. meanwhile the coats themselves can be directly used as dating materials in the ESR method. Through measuring the thickness of carbonate coats on stones in soils on the alluvial terraces in the mouth of the Heishanxia gorge of the Yd ESR dating of layers separated from the carbonate coats, the average of accumulation rates of the thickness of carbonate coats on stones since 1.57 Ma was calculated to be 0.10 mm/ka in the study area, and a regression equation between carbonate coat thickness and age was derived as follows:
引文
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