青藏高原东北部年保玉则山冰川侵蚀对地形演化的影响及其控制因素研究

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冰川作用与河流作用作为高纬度和高海拔地区最为重要的两种地表过程,对这些区域的地形演化造成了深远影响。两种过程与地表发生作用形成的地形差异显而易见,但较之河流侵蚀,冰川侵蚀的方式与机制及其对地形影响的研究仍不够深入,尤其是未能充分考虑各区域冰川性质和类型的巨大差异性,致使目前关于何种因素主导着冰川侵蚀以及侵蚀主导了地形以何种方式进行演化尚存在较大争议。青藏高原作为中低纬度地区山地冰川作用最强烈的地区,冰川侵蚀如何影响了这些区域的地形演化,冰川性质和类型是否也会造成冰川侵蚀影响因素及其地形演化的影响的多样性也不甚清晰。因而,基于高原山地冰川侵蚀地形的定量化描述,开展相关冰川侵蚀影响因素及其对地形影响的研究,不仅能更全面和系统的认知地表过程对高原山地地貌演化的影响,还能丰富中低纬度山地地形、气候与侵蚀间相互作用的理解。青藏高原东北部的年保玉则山,晚更新世以来经历了广泛冰川作用,冰川侵蚀地形以槽谷的面积占比最大,冰斗次之。本论文,首先基于29条冰川槽谷的144个横剖面形态的幂函数拟合获得了冰川侵蚀的定量化数据及其空间分布特征,并利用定性和定量分析相结合的方法,揭示出其主控因素;其次,通过230个冰斗的位置、形态和规模等定量化分析,获得了冰斗空间分布特征及其影响因素;再次,通过两种冰川侵蚀地形的空间分布和发育模式,冰川侵蚀的沿程分布规律,以及各个区域和整个山地面积–高程和坡度–高程分布的对比分析,揭示出冰川侵蚀对地形演化以及山体高度的影响,获得如下主要结论:(1)年保玉则山冰川侵蚀主要受温度控制,虽与高纬度主控因素一致,但发挥作用的机制不同。高纬度地区冰温低,温度升高可为其带来更多融水,从而促进底部滑动,侵蚀增大(通过增强底部滑动施加影响);而中低纬度地区冰温高,融水本身就丰富,因而温度变化仅会影响冰川的规模,即温度升高仅能引起更多的消融,从而侵蚀减弱(通过改变冰量施加影响)。(2)冰斗分布主要受朝向和ELA(物质平衡线高度)的控制。北半球接受太阳辐射最少的北朝向冰斗最为发育,其中朝向北冰斗的数量占比最大,朝向东北冰斗的平均面积和平均规模最大;冰斗底部的海拔高度主要集中分布在局地末次冰盛期时山地北部(4350 m)和南部的ELA(4500 m)高度。(3)冰斗形态的发育模式以侧向侵蚀和溯源侵蚀为主,槽谷横剖面形态的发育模式也以侧向侵蚀为主,这与高原东北部同为亚大陆型冰川作用区的特征一致,也导致了槽谷谷底和冰斗底部地形起伏度的降低。(4)年保玉则山北部的面积–高程最大值与平均高程都出现在4350 m附近,南部出现在4500 m左右,都与各自区域局地末次冰盛期时ELA的高程一致;这表明年保玉则山的地形演化受到了冰川锯效应的影响,也指示出高原上发育的亚大陆型冰川依然具有限制山体高度的作用。此外,尽管山地南北两侧冰川锯效应都发挥了作用,但作用的方式与过程却存在差异,山地北部地势整体较高,发育了规模较大的山谷冰川,冰川侵蚀的沿程分布又在ELA及其略向下的位置最大,导致ELA之上地形向ELA附近汇聚,坡度也相应减小,因此ELA附近出现了面积–高程最大值,加之ELA之上坡度又不能无限增加,从而限制了山体高度;而南部主要以冰斗冰川或冰斗山谷冰川为主,ELA附近冰斗在保持后壁高度相对稳定的情况下进行溯源侵蚀与侧向侵蚀,导致该处坡度变缓,面积占比增大,从而限制了山体的高度。
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