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青藏高原的隆升是新生代的重大地质事件之一。青藏高原隆升过程及其环境效应等问题一直是国际青藏高原研究的重点和热点之一。六盘山作为青藏高原的东北构造边界,它的形成演化与青藏高原隆起息息相关,成为研究青藏高原隆升与环境效应的极佳场所。六盘山地区夷平面、剥蚀面和河流阶地等层状地貌面记录了构造活动与环境演变的重要信息,深入研究这些地貌面的特征、成因和形成时代,对了解青藏高原隆升和增生机制、黄土高原形成和我国北方东西部地貌分异具有重要意义。
通过磷灰石裂变径迹年代学研究了六盘山地区自白垩世以来隆升历史。在室内解译DEM数据和野外地质地貌调查的基础上分析了层状地貌的分布特征,结合年代学和地层学证据探讨了六盘山地区层状地貌的形成年代。在GIS技术和DEM的支持下,提取了六盘山东侧的陇东盆地泾河水系特征,并定量地恢复了六盘山山顶面和陇东盆地泾河流域古地形。本文获得了以下新认识:
(1)裂变径迹热年代学研究表明六盘山地区自白垩世以来经历了多次阶段性隆升,最早的隆升时间远远早于以前认识的8Ma,可追溯到早白垩纪晚期。其隆升的时间分别是106-103Ma,87.2-75.9Ma,65.9-57.3Ma,46.2-40Ma,36.1-29.3Ma,18.9-17Ma,12-8Ma和5Ma。早期的3次构造事件与鄂尔多斯西缘的构造隆升有关,而后面的5次隆升事件在青藏高原内部的隆升历史中都有相应的记录,进一步证实了自印欧板块碰撞以来六盘山的隆升与青藏高原的形成演化密切相关。
(2)六盘山地区共发育3级夷平面,第一级夷平面形成于早白垩纪晚期至早始新世,第二级夷平面形成于晚中新世至早上新世,第三级夷平面形成于早更新世晚期-中更新世初期。
(3)根据DEM数据和实地考察结果绘制了泾河平凉-白水镇段的阶地分布图,该段泾河普遍发育四级阶地,多为堆积阶地。根据阶地上的黄土-古土壤序列和OSL年代学结果,认为第四级阶地形成于约0.82Ma,第三级阶地形成于约0.55Ma,第二级阶地形成于约120Ka,第一级阶地形成于约50ka。
(4)在GIS和DEM的支持下,在陇东盆地提取了泾河流域盆地范围,使用克里格插值方法定量恢复了泾河流域古地形面和六盘山山顶面。通过泾河流域古地形面及现今地形求差得出泾河形成至今的总侵蚀量。