亚洲高山流域千年尺度地表剥蚀的制约因素  

Constraints on what controls millennial-scale basin-wide denudation across mountain belts,Asia

作　　者：杨业[1] Steven ABINNIE 徐胜 刘丛强[1] Tibor JDUNAI Yang Y;Binnie S A;Xu S;Liu C Q;Dunai T J

机构地区：[1]天津大学地球系统科学学院,表层地球系统科学研究院,天津300072 [2]Institute of Geology and Mineralogy,University of Cologne,Cologne 50674,Germany

出　　处：《中国科学:地球科学》2025年第1期75-94,共20页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：国家自然科学基金项目(42361144879,42303063);国家重点研发计划项目(2020YFA0607700);第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019QZKK0707);天津市自然科学基金项目(22JCQNJC00140);天津大学科技创新领军人才培育计划项目资助。

摘　　要：本研究利用前人1233个亚洲高山流域沉积物宇宙成因核素^(10)Be数据统一计算了地表剥蚀速率,以约束构造、气候和地形如何影响和控制地表剥蚀过程.基于高程数据逐个像元的核素产率,使用蒙特卡洛模拟方法重新计算了^(10)Be流域剥蚀速率.剥蚀速率变化范围从(7.4±0.7)mm ka^(-1)(1σ;青藏高原内部)到(9,646744+777)mm ka^(-1)(1σ;青藏高原南部)跨四个数量级,中位数为186mm ka^(-1).逐个像元计算的核素产率与传统模型使用质心坐标和平均高程计算的核素产率相比,后者96.6%核素产率被低估,其中高程差越大越被低估.两种方法计算的产率偏差可达40%,究其原因可能是流域高程分布不均和核素产率随海拔和纬度呈非线性变化.通过量化地表剥蚀速率与构造、气候、地形和岩性之间的相关性将有助于推演未知流域的剥蚀速率.从局部小尺度分析,亚热带台湾岛地区剥蚀速率可能主要受降水和新构造驱动的山体滑坡影响,而降水变化范围较窄的青藏高原东部的剥蚀速率主要受控于地形;冰川覆盖的高原地区剥蚀速率受冰川作用影响,如帕米尔、青藏高原内部和南部地区;青藏高原内部剥蚀速率较低是因为较低的降水和较高的侵蚀基准面,从而限制了河流的下切和地表起伏度演化.与局部小尺度强调单一主控因素不同,本研究对亚洲高山流域宏观大尺度进行量化分析发现:(1)地形指标(包括坡度、地形起伏度和河道陡峭指数)与剥蚀速率在千年尺度呈现一致的幂函数关系,而非简单线性;(2)剥蚀速率与气候(包括与海拔相关的降水、温度和植被覆盖度)和新构造活动(地震核密度分布)呈近似幂函数关系,为次要控制因素;(3)岩性与剥蚀速率没有明显的相关性,可能受限于流域复杂的岩性混合和低分辨率的可侵蚀指数数据.

关 键 词：10Be剥蚀速率 气候变化 构造抬升 地形梯度 亚洲高山流域 

分 类 号：P467[天文地球—大气科学及气象学] P542P512.2