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祁连山山前洪积扇形态对构造活动的响应

祁连山山前洪积扇形态对构造活动的响应

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作者：冯紫微中国地震局兰州地震研究所

学位级别：硕士

祁连山地区作为青藏高原的东北前缘,在青藏高原快速隆升和向外扩展的背景下,构造活动强烈,密集发育与祁连山平行的活动断裂和褶皱,形成盆山相间的宏观构造地貌。在构造抬升和河流系统的共同作用下,祁连山北麓山前地带发育了一系列的洪... 详细信息

祁连山地区作为青藏高原的东北前缘,在青藏高原快速隆升和向外扩展的背景下,构造活动强烈,密集发育与祁连山平行的活动断裂和褶皱,形成盆山相间的宏观构造地貌。在构造抬升和河流系统的共同作用下,祁连山北麓山前地带发育了一系列的洪积扇。通过建立洪积扇的表面三维形态数据库,定量探究洪积扇几何形态对构造活动的响应,一方面丰富祁连山山前洪积扇的形态资料,另一方面有助于确定研究区内的形态构造模型,探寻通过洪积扇反映构造活动的新方法。本文基于NASA发布的SRTM3-DEM和Landsat全球合成数据(1999-2003)等遥感影像数据,采用目视解译方法提取祁连山山前洪积扇边界。结合Arc GIS空间分析工具和Matlab语言开发洪积扇形态参数计算方法,计算并分析洪积扇常规形态参数及本文提出的扇纵轴偏心率的分布特征与相关性。整理祁连山山前洪积扇形态参数数据库,并重点分析扇纵轴偏心率与青藏高原东北缘隆升、断层活动性之间的关系,得到祁连山山前洪积扇的构造响应模式。主要结论如下:(1)基于等高线、坡向、山体阴影、粗糙度等地形特征,以及色调、扇形等光谱特征,结合野外验证,最终确定55个相对较大、形态完整的洪积扇,其形成后的形态变化大致能反应第四纪晚期以来的构造运动。(2)洪积扇的面积、长度、宽度、顶角、宽长比等参数,从祁连山向盆地内部增大;平均坡度、平均粗糙度从祁连山向盆地内部减小。扇高差具有西大东小、山麓洪积扇大于盆地内洪积扇的特点。常规形态参数的分布更多地受到地形、河流等因素的影响。(3)扇纵轴偏心率的正负分界线,从西到东分别对应党河南山隆起、文殊山隆起和大黄山隆起。扇纵轴偏心率的正负指示了构造抬升的方向,对于隆起区西侧的洪积扇而言,东侧相对抬升,扇纵轴偏心率为正;反之,隆起区东侧的扇纵轴偏心率为负。扇纵轴偏心率的数值差异,反映了隆起两侧的不均匀抬升作用,数值越大,差异垂直抬升越剧烈。(4)扇平均坡度-扇平均粗糙度、扇面积-扇长-扇宽和扇顶角-扇宽长比均具有较强的正相关性,而扇纵轴偏心率与常规扇形态参数之间几乎没有相关性。这一结果表明研究区常规扇形态参数与形成环境密切相关,扇纵轴偏心率则能对扇附近区域构造活动有直接的反映。(5)相比于扇面积、扇高差、扇平均坡度、扇平均粗糙度、扇长、扇宽、扇顶角和扇宽长比等常规形态参数,扇纵轴偏心率考虑了洪积扇三维形态的变异情况,与区域构造抬升有更好的耦合性。基于本文选取的洪积扇及扇纵轴偏心率研究,可以初步判定第四纪晚期阿尔金断裂阿克塞段、文殊山隆起区、大黄山隆起区的垂直抬升幅度相对较大,石包城-照壁山段、民乐段的垂直抬升幅度相对较小。

关键词：祁连山构造地貌洪积扇扇形态参数扇纵轴偏心率

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