基于地理信息系統(tǒng)的祁連山地區(qū)數(shù)字地形分析和隆升機(jī)理研究.pdf

1、造山帶的隆升過程、機(jī)理和影響一直是地學(xué)研究的熱點(diǎn)。長(zhǎng)期以來，地質(zhì)學(xué)、地貌學(xué)、大氣科學(xué)和生物學(xué)等眾多學(xué)科，分別從各自不同的角度探尋青藏高原和祁連山隆升的證據(jù)，以推算高原隆升的幅度，探討隆升的機(jī)理，形成、演化歷史以及對(duì)環(huán)境的影響等。但迄今為止，對(duì)祁連山地區(qū)分布于不同高度的夷平面，是由統(tǒng)一夷平面解體而成，還是不同期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物?夷平面的解體和山體的隆升是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所主導(dǎo)，還是受氣候變化、均衡抬升所支配?祁連地區(qū)典型的山一盆耦合地貌形式是如何

2、形成的等問題，并未取得一致的認(rèn)識(shí)。而構(gòu)造隆升和侵蝕的關(guān)系是解決上述問題的關(guān)鍵，但直接對(duì)地貌隆升進(jìn)行定量研究是比較困難的。古地貌面的隆升，提供了一個(gè)很好的起點(diǎn)與終點(diǎn)，通過對(duì)古地貌面的恢復(fù)，可以計(jì)算出古地貌面解體后的侵蝕量，從而為深入探討隆升與侵蝕的定量關(guān)系創(chuàng)造了條件。 在古地貌面的恢復(fù)研究中，確定古地貌面的層級(jí)關(guān)系是至關(guān)重要的，鑒于斷層對(duì)劃分古地貌面層級(jí)的重要影響，我們運(yùn)用參數(shù)法和高差陰影圖像法等技術(shù)手段，成功提取了祁連山地區(qū)斷層

3、的分布和性質(zhì)，并對(duì)斷層與地貌面的空間關(guān)系進(jìn)行了疊加分析，結(jié)果顯示，僅有約23.1％的斷層線橫切分布不同高度的古地貌面，相關(guān)沉積也具有多期次、多旋回的特點(diǎn)，這就說明，祁連山地區(qū)分布于不同高度的地貌面，不是由統(tǒng)一的夷平面因構(gòu)造錯(cuò)斷形成的，而是不同期次、不同構(gòu)造旋回的產(chǎn)物。 對(duì)古地貌面的自動(dòng)識(shí)別與提取，也是客觀準(zhǔn)確地進(jìn)行古地貌面恢復(fù)的關(guān)鍵，研究表明，隨著研究區(qū)域的擴(kuò)大，地貌結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的提高，簡(jiǎn)單的基于圖像處理技術(shù)的分類方法難以完成復(fù)

4、雜地貌類型的劃分工作。引入坡位指數(shù)和基于空間尺度的分類方法，較好地解決復(fù)雜地貌單元的劃分和古地貌面的識(shí)別問題。對(duì)古地貌面的統(tǒng)計(jì)顯示：山頂面解體前西高東低，北高南低，坡度為8°左右；而主夷平面解體前由西南向東北傾斜，坡度為4°左右。 基于地貌分類和古地貌面識(shí)別的插值計(jì)算，是古地貌面恢復(fù)中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。計(jì)算顯示，剝蝕面解體以來已經(jīng)抬升約600m，因地貌均衡作用造成地表的抬升量為124m，占總抬升量的21％；主夷平面解體以來已經(jīng)抬升

5、約1550m，因地貌均衡作用造成地表的抬升量約為376m，占總抬升量的24.3％；山頂面解體以來已經(jīng)抬升約2150m，因地貌均衡作用造成地表的抬升量約為428m，占總抬升量的19.9％。因侵蝕而引起的均衡抬升量均未超過總隆升量的30％。而人工地震所測(cè)地殼厚度顯示，地殼厚度與地表高程有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系說明，祁連山的整體隆升，主要是地殼縮短加厚引起的均衡抬升所致，而山峰高度與地殼厚度的不相稱，可能主要是地表侵蝕引起的減荷隆升所造就。根據(jù)斷層走