青藏高原典型地区的地貌量化分析_兼对高原_夷平面_的讨论

LIU Jing, DING Lin, ZENG Ling sen, et al Large scale terrain analysis of selected regions of the Tibetan plateau: discussion on the origin of plateau planation surface Earth Science Frontiers , 2006, 13( 5) : 285 299 Abstract: In this paper, w e quantify the bulk topog raphic character istics of selected reg io ns of t he T ibetan plat eau, using SR T M DEM s. R eg io nal differences in g eomor pho log y o f t he T ibetan plateau may be understoo d as an evo lutio nar y sequence thr ough surficial processes and dr ainag e efficiency in par ticular . In the Q ilian Shan r e gio n, lo cal r elief decreases w ith t ime w hile elev ation increases. In this ar ea, the drainag e netw or k is mostly limited in ex tent. T hus, er oded material fro m mo untain ranges is mostly deposited locally in adjacent intra mo untain basins. Basin filling due to this limited dr ainage netw or k has play ed a majo r ro le in smoo thing out the tectonically generated st ructur al relief during to po g raphic build up of the T ibetan plateau. I n the plateau interi or, passiv e filling fur ther smoothes the lo cal r elief in ar eas w her e tectonic uplift had ceased millio ns of y ears ago and w her e internal drainag e sy stems had do minated. O ur ana lysis thus sug g ests that the plateau int erio r is a lo w r elief surface that for med diachr onously , due to t he much reduced down cutting ability of internally drained rivers. T his low relief does not directly reflect on the elevation change of the plateau. In this scenario, the flat T i betan plateau inter ior does not necessarily imply an initial near sea level peneplain , and thus cannot be used as a reli able horizontal reference datum to directly constrain the amount and timing of plateau uplift. Key words: landscape evo lution; digital elevat ion mo del ( DEM ) ; low relief surface; high altitude peneplana tion 摘 要 : 利用新近公布的 SRT M 数字高程模型 ( DEM ) , 选取青藏高原北部 及高原内 、 外流区 域进行大 尺度定
青藏高原是世界上海拔最高、 面积最大的造山 成因高原 , 是地球表面上一个巨大的凸显地形地貌 体。其海拔高且地势起伏小的内流腹地四周被地势 陡降的边缘山链围绕, 其中在南部为包括珠穆朗玛 峰在内的世界八大高峰。巨大的青藏高原的隆起对 北半球的空气流动样式起着重要的影响, 乃至于控 制作用, 进而影响到全球的气候变化 全球气候演变有重要意义。 对青藏高原地形地貌演化的认识是研究大陆变 形机制不可缺少的组成部分。青藏高原现今地形地 貌特征是限定各种有关高原的隆升和变形模型适度 性的重要条件。比如 , 青藏高原的逃逸理论
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刘
静, 丁
林 , 曾令森 , 等/
地学前缘 ( Earth Science F ro ntiers) 2006, 13 ( 5)
型水系条件下 削高填低 剥蚀过程的结果 。 我们认为高 原内部为 现今仍在承 受剥蚀的 地势平坦面 。 它 的形 成具穿时性 , 是内流型水系 河流下切侵蚀能力弱化的结果 , 不直接 反映海拔的 高低 。 如果平 坦侵蚀面的 形成 与海拔高程无必然的关联 , 或侵蚀面可以在任何海拔高度形成 , 而不一定代表以 海平面为基准的准平原 , 那么 它就不能作为一个可靠的参照面用于直接示踪和约束高原的抬升量和 抬升时间 。 关键词 : 景观演化 ; 数字高程模型 ( D EM ) ; 地势平坦面 ; 高海拔夷平作用 中图分类号 : P 931 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1005 2321( 2006) 05 0285 15
。因此 , 研 Mission; ht t p: ∀w w w 2. jpl. nasa. gov / sr tm / index . ht m l) 数字高程模型( DEM) 进行地貌分析。 SRT M DEM 由放置在美国航天飞行器 Endeavour 上的特 制雷达系统, 在 2000 年 2 月绕地飞行 11 天中, 运用 雷达干涉技术对 80% 的地球陆地表面进 行海拔高 程采样。原始数据于 2003 年正式向公众发布。这 是目前能公开得到的世界范围内最高精度的地形数
究青藏高原的隆升和地形演变历史对理解东亚以及
被批
评为不能有效解释高原的超常地壳厚度和高海拔地 形[ 10] 。此外 , 有 关 高 原 变 形 的 地 球 物 理 计 算 模 型
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更是直接或间接地受启发于高原的高海拔、 据( 比如 GT OPO30 的精度为 ~ 1 km, ST RM DEM 低起伏的地形以及 相应的重力势 能效应。尽 管如 的精度为 ~ 90 m) 。在美国境内为 1 弧秒 , 美国之 此, 地球物理数值模拟所试图重塑的地形演变 ( 及现 今地貌 ) 一直局限于非常粗略的一级近似。这些数 值模拟最欠缺的恐怕是它们从未考虑地球浅表侵蚀 过程对地球深部动力过程的调制作用, 以及后期侵 蚀改造对地形地貌 的影响。所 以有关青藏高 原变 形, 不论是地质学还是数字物理模型, 其完善和修正 将直接受制于青藏高原地形地貌演化的研究。 青藏高原地形地貌以及所揭示的高原抬升研究 中, 一个关键问题是 夷平面 的识别、 形成时代和原 始高度及其对高原抬升模式的约束
第 13 卷 第 5 期 2006 年 9 月
地 学前缘( 中国地质大学 ( 北京 ) ; 北京大学 )
Eart h Science Front iers ( Chin a U niversit y of G eosci ences, Beijing; Peking U niversit y)
V ol. 13 N o. 5 S ep. 2006
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气候、 构造 环 境和 地 表过 程, 而 且体 现 其演 化 历 史[ 30] 。 ( 2) 高原内部平缓的地势特征如何 , 其与构 造抬升有无关系? 比如, 是否代表高原抬升前存在 一个统一的、 低海拔的夷平面 ?
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数据和分析方法
我们使 用 SRT M ( Shut t le Radar T o pog raphy
பைடு நூலகம்
LIU Jing 1, 2 ,
DING L in1 ,
ZENG L ing sen3 ,
Paul T A PPONNIER2 ,
Yves GAUDEMER2
1 Inst it ut e of Ti betan P lat eau Re se arch , Chine se Ac ade my of S ci ence s, Bei j i ng 100085, Chi na 2 L aborat oi re d e T ect oni que , I nsti t ut d e Ph ysi que d u Gl obe , 75005 Par is, Fr ance 3 K ey L a borat ory of Cont inent al D y namic s, M ini str y of L and and Resourc es, I nsti tu te of G eol ogy , Chi nese A cad emy of Geol og ic al S ci ence s, Be ij ing 100037, Ch ina
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外的其他 国家和 地区为 3 弧 秒。 当然 , 因 我们所 用的数据为 未经过 编辑的 原始数 据, 所以 数据中 有盲值点 , 尤其 是在 水体和 地势 陡峭 的地区。但 在我们所选 区域内 , 盲值 点均 不超过 总数 据点的 10% 。 分析所用的地貌定量指标为 ( 1) 区域高程分布 或直方图 , ( 2) 局部高程差和 ( 3) 地形坡度。局部高 程差定义为一定的取样区间 ( 本文中为 10 km # 10 km 的正方形区且采用 1/ 4 重合的平滑 ) 内海拔最 高值和最低值的差。局部高程差是反映构造和侵蚀 作用耦合程度的基本指标之一 , 也是体现地势起伏 程度或地形粗糙度的量化参数。某地区的高程差的 绝对值取决于所选用的取样区间的大小, 并随着取 样区间的增大而增加。坡度为常规所指的某点处的 绝对坡度值, 取决于该点与其周围各点的相对高程。 在本文中为基于 3 # 3 像素网格的中点与 8 个相邻 像点的值平均而得。所以我们定义的坡度为 200 m 尺度上的一种光滑平均, 在尺度上 , 与以前的研究类 似