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中国科学:地球科学 2025年第1期 75-94页

作者：杨业 steven a.binnie 徐胜刘丛强 Tibor J.DUNAI 天津大学地球系统科学学院表层地球系统科学研究院 Institute of Geology and Mineralogy University of Cologne

本研究利用前人1233个亚洲高山流域沉积物宇宙成因核素10Be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10Be流域剥蚀速率.剥蚀速率... 详细信息

本研究利用前人1233个亚洲高山流域沉积物宇宙成因核素10Be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10Be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

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

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Science China Earth Sciences 2024年

作者： Ye YANG steven a.binnie Sheng XU Cong-Qiang LIU Tibor J.DUNAI Institute of Surface-Earth System Science School of Earth System Science Tianjin University Institute of Geology and Mineralogy University of Cologne

The terrestrial cosmogenic nuclide dataset consisting of 123310Be measurements of fluvial sediment samples across the Asian mountain belts is used to constrain the influence of climate,tectonics and topography on Earth-surface denudation processes.10Be-derived basin-wide denudation rates were recalculated using a Monte Carlo simulation approach that relied on pixel-by-pixel production *** rates derived span four orders of magnitude,from 7.4±0.7 mm kyr-1（1σ;Central Tibetan Plateau） to 9,646+777744mm kyr-1（1σ;Southern Tibetan Plateau）,with a median of 186 mm *** our results with the traditional basin-wide production rate scaling model using a centroid coordinate and mean elevation,suggests that 96.6%of production rates will be underestimated using the latter method,especially for basins with a large *** bias between both methods reaches as large as 40%,caused by basin hypsometry and the nonlinear scaling of production rate with elevation and *** of the correlations between uniformly recalculated denudation rates and tectonics,climate,topography,and rock lithology will facilitate the extrapolation of denudation rates in unknown basins using available *** the perspective of local scales,precipitation coupled with neotectonics-driven landslides is likely the most influential factor in subtropical Taiwan Island,while topography primarily constrains surface denudation rates in the eastern Tibetan Plateau within a narrow range of *** highland regions with glacier coverage,such as the Pamir,central and southern Tibetan Plateau,high denudation rates are affected by glaciation,whereas lower precipitation and high erosion base level may limit river incision and evolving relief in the Central Tibetan *** contrast to local-scale findings highlighting a dominant factor constraining denudation rate,our large-scale quantitative analyses across the Asian mountain belts finds that （1） topographic metrics including

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