气候。构造耦合及其对地形地貌演化的影响是构造地貌学关注的热点问题之一,而活动造山带是这方面研究的一个重要切入点。数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)联合地理信息系统(Geographic Information System, GIS)空间分析技术,已极大地促进了定量构造地貌学研究,其克服了传统地貌学方法在时空分析上的局限性,使得多尺度地形(如造山带尺度和沟谷流域)的研究成为可能。该方法目前重点运用的地貌计量指标主要包括面积高程积分、河流水力侵蚀模型等。作为亚洲内陆主要的、规模巨大的山系之一,天山一直是构造地貌学研究的重要区域。本论文的研究主要围绕天山北麓重要水系之一的乌鲁木齐河流域展开。乌鲁木齐河流域自河源向北至山前盆地依次可划分为天山主脉、后峡断陷带、南山隆起带和山前坳陷区等四个构造单元。各分区岩性、地表过程等均有较大差异。前人对该流域的研究主要集中于河源区第四纪冰期划分、山前逆断裂-背斜带的形成时代与过程、山前堆积地貌的形成与气候/构造的关系等方面,而对流域地貌演化阶段和不同构造分区地貌演化的差异性理解不够。基于此,本论文选用面积高程积分分析、河流水力侵蚀模型、河长坡降指标SL和Hack剖面以及河流纵剖面形态函数拟合模型等地貌计量指标,基于30m空间分辨率的ASTER GDEM数据和ArcGIS空间分析平台,对乌鲁木齐河流域及其四大构造分区的地形演化特征进行了分析。进一步结合地貌、地质等资料,将乌鲁木齐河流域与天山北麓的奎屯河、金钩河、玛纳斯河、塔西河等四个流域进行对比,讨论了北天山各流域地形演化和构造活动差异。论文主要取得了以下几点认识：(1)面积高程积分和河流水力侵蚀模型分析结果均显示,乌鲁木齐河流域(HI=0.4884,0=0.34)目前正处于构造抬升和侵蚀过程相杭衡的地貌演化壮年阶段(0.35<HI<0.6),地形接近所谓的均衡演化状态(0.35<0<0.6)。在四个构造分区中,仅后峡断陷分区地形接近均衡状态,且陡峭指数值表明其目前构造活动性相对较弱。河流纵剖面形态拟合结果则显示后峡分区内部支流以指数剖面为主,其余均以线性剖面为主。(2)基于河流纵剖面形态分析的函数拟合模型、河长坡降指标SL和Hack剖面等地貌计量指标对一维的河道岩性变化和局部断裂构造较为敏感,支流汇入也会造成指标出现明显异常,因此较不适于作三维的地貌演化状况分析,但可用于识别明显的或潜在的断裂构造(如盲断裂)。(3)阶地记录表明天山北麓三排逆断裂-背斜带的构造变形速率目前以第二排构造带最大并向盆地方向逐渐减小。河道陡峭指数和凹度指数统计结果则显示北天山目前以玛纳斯河流域和金钩河流域构造最为活跃,且西侧(奎屯河流域、金钩河流域)构造活动强度总体高于东部(塔西河流域、乌鲁木齐河流域)。这一研究结果与现有的地壳缩短量和地震活动记录等基本一致。(4)前人研究工作显示目前北天山山前构造活动中心有北移趋势,结合本研究结果,认为天山北麓目前以第二排背斜带构造最为活跃,第一排山前背斜带由于演化时间最长,其构造活动强度目前最低,第三排背斜带构造活动随时间推移则会有逐渐加强的趋势。