昌都地塊夷平面分級及構(gòu)造地貌分區(qū)研究

【摘 要】文章基于SRTM3-DEM數(shù)據(jù)，運(yùn)用ArcGIS空間分析方法、三維表面分析方法和剖面形態(tài)分析方法，并結(jié)合地質(zhì)資料和野外實(shí)地調(diào)查，對瀾滄江以東、金沙江以西的昌都地塊的地貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步研究，劃分出三級夷平面，并討論了各級夷平面的特征。根據(jù)地表特征分析將研究區(qū)分為西南部瀾滄江高山地區(qū)（Ⅰ-1）、中部低山盆地區(qū)（Ⅱ）和東北部金沙江高山地區(qū)（Ⅰ-2）3個(gè)構(gòu)造地貌分區(qū)，并分別總結(jié)出各個(gè)分區(qū)的構(gòu)造地貌特征。

[作者簡介]鐘建勝（1996—），男，在讀碩士，研究方向?yàn)樗淼浪牡刭|(zhì)。

夷平面是指剝蝕作用和夷平作用所產(chǎn)生的一種平緩地形，以截面形式橫切所有在年齡上先于它的地層和構(gòu)造為特征，是地形地貌經(jīng)抬升破壞或埋藏的長期發(fā)展的終極產(chǎn)物（準(zhǔn)平原或山麓剝蝕平原）[1-3]。夷平面通常分布在山地的頂部，其形態(tài)特征與周圍地形條件有著密切的關(guān)系，只有在三維的地理空間中方能正確地描述、展示和分析夷平面及其相關(guān)特征[4-7]。自從Willian.M.Davis（1989）提出準(zhǔn)平原的概念以來，人們除了在南極以外的幾乎所有大陸都找到了關(guān)于夷平面存在的證據(jù)，夷平面在地球陸地表面分布甚廣，約占地表面積的6 %，其中以亞洲中部山地夷平面保存最好[8-9]。因此，深入研究夷平面的分級和分布高度與范圍及其地形和形態(tài)特征，對于地貌形態(tài)分析具有十分重要的意義[10-12]。另外，夷平面在山地形成演化和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)研究中占據(jù)了極重要的地位[13-14]。

數(shù)字高程模擬（Digital Elevation Model，DEM）是對地球表面地貌的數(shù)字表達(dá)和模擬[15]。

自20世紀(jì)50年代數(shù)字高程模擬首次被提出以來，就以其簡潔的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)組織方式、對地形的直觀表達(dá)和簡單高效的地形因子解譯方法而顯示了其在地學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力[16-18]。DEM數(shù)據(jù)和地質(zhì)資料對地形地貌的研究已取得諸多成果[19-22]，逐步建立起用于地形分析的一整套理論、方法和技術(shù)體系。當(dāng)前，在GIS技術(shù)的全面支持下地貌學(xué)的研究更取得了進(jìn)一步地提升，更使得DEM數(shù)據(jù)的建立和分析在地形地貌的研究中更凸顯優(yōu)勢。因此DEM數(shù)據(jù)的建立為地貌形態(tài)分析提供了重要的數(shù)據(jù)源，被大量應(yīng)用于山地夷平面的研究[23-24]。

本文利用數(shù)字高程模擬數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提取昌都地塊各項(xiàng)高程數(shù)據(jù)，研究范圍為97°00′～99°00′E、30°00′～31°30′N，采用鄰域分析法設(shè)定特定的提取范圍（10×10），運(yùn)用ArcGIS空間分析方法和剖面形態(tài)分析方法，獲得研究區(qū)的高程圖和地勢起伏度圖，再結(jié)合地質(zhì)資料和野外實(shí)地調(diào)查結(jié)果，對昌都地塊的構(gòu)造地貌特征進(jìn)行了初步的探討。

1 區(qū)域地質(zhì)地貌背景

研究區(qū)屬于巴顏喀拉-瀾滄江造山帶，地跨巴顏喀拉造山帶、瀾滄造山帶和北羌塘-昌都地塊。研究區(qū)所在位置為金沙江和瀾滄江附近區(qū)域及所夾地塊，南以左貢芒康縣為界，北以江達(dá)縣為界。全區(qū)主要為高山峽谷地貌，山地出露的巖石主要中生代的砂巖和灰?guī)r為主，并發(fā)育有少量花崗閃長巖、二長花崗巖和花崗正長巖（圖1）。研究區(qū)的大型斷裂構(gòu)造較發(fā)育，以NW向斷裂為主，從西往東分別有卡瑪多-碧土斷裂、瀾滄江結(jié)合帶西界斷裂、卡多拉多斷裂、洛納-布虛斷裂，控制著區(qū)內(nèi)的沉積作用。例如，卡瑪多-碧土斷裂是怒江特提斯洋長期演化而成的一條構(gòu)造混雜巖帶[25]，其沉積建造復(fù)雜，有侏羅系和白堊系的花崗閃長巖和花崗正長巖出露，并大面積出露石炭系和三疊系的灰?guī)r和砂巖。研究區(qū)的大地構(gòu)造單元從西往東依次為班公湖-怒江結(jié)合帶、南羌塘左貢板塊、瀾滄江結(jié)合帶、昌都-芒康盆地、江達(dá)-德欽巖漿弧、金沙江結(jié)合帶。其中，昌都-芒康盆地地塊內(nèi)褶皺和斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，如然弄卡向斜、崗巴背斜、查莫背斜、川求錯(cuò)斷裂和拉妥九斷裂[25]，而西側(cè)的昌都市發(fā)育瀾滄江沿江河谷地貌。藏東貢覺紅層盆地地層走向?yàn)镹W-SE向，主要沉積一套巨厚層磚紅色、紅色陸相碎屑巖，南側(cè)大面積出露白堊系碎屑巖、碳酸鹽。江達(dá)-德欽巖漿弧位于卡多拉多斷裂和洛納-布虛斷裂之間，為金沙江洋盆向西俯沖、消減在昌都—思茅板塊東緣形成的巖漿島弧帶，受昌都-思茅板塊和德格-中甸陸塊的碰撞造山作用，形成了一系列的逆沖斷裂和伴生的同向褶皺于弧內(nèi)[25]。研究區(qū)東側(cè)金沙江結(jié)合帶內(nèi)主要發(fā)育為早三疊世-二疊世混雜巖[25]。

研究區(qū)內(nèi)元古代吉塘巖群（Pt1-2J）為一套片麻巖、角閃巖等組成的深變質(zhì)巖系，構(gòu)成了南羌塘-左貢板塊的結(jié)晶基底。下古生界到奧陶統(tǒng)、泥盆統(tǒng)為石英砂巖與厚層白云巖（含腕足和藻類化石）。晚古生代至二疊世多為生物碎屑灰?guī)r、巖屑砂巖出露，發(fā)育在瀾滄江金沙江河谷地帶較為完整，沉積環(huán)境屬淺海碳酸鹽臺(tái)地[25]。中生代地層發(fā)育較為完整，巖性主要為為紫紅色粗碎屑巖、黏土巖、灰?guī)r，化石以腕足、雙殼類居多，屬于新特提斯邊緣海沉積（濱海-淺海沉積環(huán)境），三疊世到侏羅白堊世均出現(xiàn)火山巖建造[25]。古近紀(jì)貢覺組廣泛分布在貢覺縣一帶，由原來命名的“貢覺紅層”演變而來，為一套山間紅色拉磨石建造，主要為紫紅色砂巖和礫巖，沉積環(huán)境為陸相沉積[25]。新近紀(jì)僅有少量地層出露，主要為淺灰色層狀石英安粗巖，節(jié)理發(fā)育，底部砂礫巖含腹足類、輪藻等，屬河湖-泥炭沼澤相沉積[25]。更新統(tǒng)以山前沖積-洪積卵石、沙礫、亞砂土為主，沖洪積扇扇面多分布冰磧礫石、漂礫。全新統(tǒng)底部為沼澤堆積淤泥、腐植土、泥炭及化學(xué)沉積，表層為現(xiàn)代河漫灘沖積礫石、卵石、砂等[25]。

2 夷平面識(shí)別及其特征

2.1 夷平面的提取

根據(jù)美國USGS提供的側(cè)視雷達(dá)DEM數(shù)據(jù)（SRTM3，分辨率為90 m）提取昌都地塊區(qū)域的地形數(shù)據(jù)，以ArcGIS為分析平臺(tái)，采用空間特征分析和剖面形態(tài)分析方法對研究區(qū)的夷平面進(jìn)行識(shí)別和提取。結(jié)果（圖2）顯示，研究區(qū)總體山勢海拔高， 河谷地帶海拔低， 山間明顯可見兩條近NW向的狹長河谷地帶。區(qū)域總體地勢明顯偏高，78 %的山體海拔在4 000 m以上（表1），高海拔山脈呈NW-SE向延伸， 反映了強(qiáng)烈的NE向擠壓應(yīng)力和造山隆升作用。BE519F72-15C0-44BF-B687-59DFE141D795

（1）空間特征分析：選取最大值、最小值、平均值、和標(biāo)準(zhǔn)差4個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，采用鄰域統(tǒng)計(jì)方法，以10×10作為統(tǒng)計(jì)窗口（地表范圍相當(dāng)于900 m×900 m），按5個(gè)高程分級，得到最大高程、最小高程、平均高程和標(biāo)準(zhǔn)差值4種特征圖像（圖2）。

（2）三維表面分析：首先對地表面積按照不同的高程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采用積分曲線法[26]，將研究區(qū)的高程細(xì)分成若干個(gè)單元，本文將研究區(qū)高程2 519～5 719 m分成33個(gè)單元（高程間隔100 m），利用Arcgis功能表面分析分別求出大于每一單元高程值的地表面積（a），再計(jì)算出該高程值與流域最低點(diǎn)高程之高差（h），設(shè)研究區(qū)的全面積為A，最低點(diǎn)與最高點(diǎn)的高差為H，分別以x（x=a/A）和y（y= h/H）為橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)（下x、y的值域均為 [0，1]）， 在直角坐標(biāo)系中繪制出一系列的連續(xù)的點(diǎn)，對散點(diǎn)進(jìn)行多項(xiàng)式曲線擬合得出y=f（x），即得到研究區(qū)流域的面積-高程積分曲線（圖3）[27]，并選取曲線上3個(gè)特征點(diǎn)：4 401 m為曲線的拐點(diǎn)，4 945 m和3 697 m分別是面積-高程積分曲線的2個(gè)外切點(diǎn)。

（3）地貌剖面分析：根據(jù)區(qū)內(nèi)地形和構(gòu)造特征，采用傳統(tǒng)的地形分析方法，作出NE向3個(gè)地形剖面（圖4）。剖面線位置見圖1，剖面線繪制的數(shù)據(jù)依據(jù)是DEM空間分析得到的最大高程數(shù)據(jù)和原始地形數(shù)據(jù)。

據(jù)以上2個(gè)方面地貌特征圖像和地形剖面線的分析對比，將研究區(qū)劃分了三級夷平面，作為劃分地貌形態(tài)的重要指標(biāo)，地表起伏度采用單位面積內(nèi)最大高程值與最小高程值之差[28]，研究區(qū)的地表特征值與各級夷平面劃分見表2。

2.2 夷平面分級及特征

根據(jù)對區(qū)域地形剖面（圖4）的分析，研究區(qū)及其周邊區(qū)域可劃分出三級夷平面（表2）。

2.2.1 Ⅰ級夷平面（山頂面）

Ⅰ級夷平面為海拔4 896 m以上的山頂面，高程范圍大約為4 896～5 315 m，包括西南部山頂面和中東部山頂面。二者分別位于瀾滄江結(jié)合帶西界斷裂以西和以東區(qū)域，地形起伏度均在200 m以內(nèi)，且由于風(fēng)化剝蝕差異導(dǎo)致中東部山頂面海拔高程略低于西南部，山頂面常常呈突起的山脊或截頂?shù)钠脚_(tái)狀，多為冰帽和現(xiàn)代冰川所占據(jù)，受到強(qiáng)烈的冰蝕作用，在夷平面形成海拔最高的剝蝕堆積體，可見冰斗、冰湖分布，現(xiàn)代堆積物以冰川堆積塊石、漂礫或泥沙層為主。由于剝蝕時(shí)期較早，加上后期構(gòu)造抬升，老夷平面解體，山頂面分布面積較小，由于保留面積很小，殘留的風(fēng)化殼較難發(fā)現(xiàn)[29]。因此用地貌學(xué)的方法很難查明山頂面的形成方式，可借助形成環(huán)境推測夷平面的形成方式，根據(jù)高原山脈所削平的地層（早第三紀(jì)花崗巖γδE）、以及其上所覆蓋的火山巖及相關(guān)沉積，推測此夷平面的形成晚于始新世末。

2.2.2 Ⅱ級夷平面（山前侵蝕面）

Ⅱ級夷平面（4 392 m～4 603 m）屬于山前侵蝕面，侵蝕面面積分布在盆地區(qū)，巖溶地貌發(fā)育，殘留的風(fēng)化殼為主要為貢覺紅層盆地的紅色砂礫巖，同時(shí)廣泛分布的中生代蓋層為該盆地的沉積建造核心，屬于燕山階段。該夷平面在研究區(qū)地塊分布面積最大，屬于主夷平面，出露地層主要為白堊系、侏羅系和晚三疊世的地層及貢覺拉分盆地的早第三紀(jì)地層。該夷平面的地勢相對平緩，易形成寬臺(tái)地貌，常常是各級切溝水流發(fā)源地，溝內(nèi)坡降較小，水流侵蝕作用也較小，強(qiáng)烈的側(cè)向侵蝕導(dǎo)致區(qū)內(nèi)的地勢起伏小。山頂面和山間侵蝕面之間以明顯的地形轉(zhuǎn)折分開，并以較陡的斜坡過渡。該夷平面所在范圍內(nèi)所切最新巖體為然木組（E2r）、貢覺組（E2g）砂巖巖層，推測Ⅱ級夷平面的形成晚于漸新世。

2.2.3 Ⅲ級夷平面（深切河谷剝蝕面）

海拔高程在3 670～3 766 m，為深切河谷剝夷面，主要分布于金沙江、瀾滄江及2級支流兩岸以及斷裂破碎帶處，屬深切河谷和支流之上的寬緩區(qū)段[30]。該夷平面在研究區(qū)上的分布主要是線性分布，在主要河流及支流的中上游段多表現(xiàn)為相對開闊的河谷。主要地層為三疊系、石炭系、和泥盆系，灰?guī)r大理巖的分布范圍較廣，因此深切剝蝕面的高程段內(nèi)常見較大規(guī)模的溶腔、溶洞發(fā)育。該夷平面在區(qū)內(nèi)分布面積最小，主要以平臺(tái)和河谷地貌為主，推測該夷平面大致形成于晚更新世，自全新世以來抬升和剝蝕。

3 構(gòu)造地貌分區(qū)

利用Arcgis以10×10為統(tǒng)計(jì)窗口，分析計(jì)算窗口內(nèi)最高點(diǎn)的海拔高度與最低點(diǎn)的海拔高度的差值，做出研究區(qū)的起伏度分布圖（圖5），分級統(tǒng)計(jì)顯示了小于100 m的地形平坦區(qū)、100～250 m的低山盆地區(qū)和大于250 m （最大起伏度874 m）的強(qiáng)烈起伏切割區(qū)。根據(jù)地表起伏度分析，結(jié)合1∶25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料，將研究區(qū)劃分為西南部瀾滄江高山地區(qū)（Ⅰ-1區(qū)）、中部低山盆地區(qū)域（Ⅱ區(qū)）、東部金沙江高山地區(qū)（Ⅰ-2區(qū)）（圖5）。3個(gè)構(gòu)造地貌單元的地表特征顯示均呈NW向的展布特征，以NW向的兩條大型斷裂帶為分界，將研究區(qū)劃分出3個(gè)構(gòu)造地貌的分區(qū)格局。

3.1 Ⅰ-1區(qū)

分布在研究區(qū)的西南部，以瀾滄江高山地區(qū)為主體，包括研究區(qū)內(nèi)昌都-芒康盆地以西的大部分高山區(qū)域，西以卡瑪多-碧土斷裂為邊界（斷裂以西的邦達(dá)高山草原不在研究區(qū)故未再詳細(xì)分區(qū)），東以瀾滄江結(jié)合帶西界斷裂帶為邊界。該區(qū)的地表特征顯示為近NW向，系晚古生代-中生代構(gòu)造展布方向，瀾滄江結(jié)合帶由北向南縱穿本區(qū)，造成局部區(qū)域地勢起伏的劇烈變化。區(qū)內(nèi)分布有Ⅰ級山頂面、Ⅱ級主夷平面和Ⅲ級深切河谷剝蝕面，Ⅰ級山頂面高程4 965～5 315 m;Ⅱ級山前侵蝕面高程約為4 562 m;Ⅲ級深切河谷剝蝕面高程為3 591～3 670 m。

3.2 Ⅱ區(qū)

分布在研究區(qū)的中部區(qū)域，以昌都-芒康盆地為主體，東西兩側(cè)分別以瀾滄江結(jié)合帶西界斷裂和卡多拉多斷裂帶為邊界。該區(qū)內(nèi)地勢總體相對平坦，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料推測西北部由于正滑狀斷導(dǎo)致中小褶皺較多，形成了西北部起伏度值比整個(gè)區(qū)域更高的現(xiàn)狀。東北部有一條帶狀明顯的起伏度高值區(qū)域?yàn)槔拙艛嗔眩‵70），而卡多拉多斷裂和F70斷裂之間比較平坦的區(qū)域?yàn)橐焕峙璧亍曈X盆地，分布主要巖層為貢覺組和然木組的紅色砂巖。地貌特征為高原中部的低山盆地區(qū)域。本區(qū)的地表特征顯示中部低山盆地區(qū)具有明顯的線性特征，顯示為近NW向的巨大條帶狀的紅層盆地（貢覺盆地），主要由同為NW走向的瀾滄江結(jié)合帶西界斷裂和卡多拉多斷裂帶的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所致。該區(qū)在大地構(gòu)造上主要由昌都-芒康盆地和貢覺盆地組成，因此整體地勢平坦，僅有東北區(qū)域由于瀾滄江結(jié)合帶的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成局部地勢起伏和西北部由于較多中小褶皺造成的地勢起伏。區(qū)內(nèi)分布有Ⅰ級山頂面、Ⅱ級山前剝蝕面和Ⅲ級深切河谷剝蝕面，中部山頂面高程為4 896～5 026 m; 山前侵蝕面高程為4 463～4 603 m;深切河谷剝蝕面高程分布在3 594～3 766 m。BE519F72-15C0-44BF-B687-59DFE141D795

3.3 Ⅰ-2區(qū)

分布在研究區(qū)的東北部，以金沙江高山地區(qū)為主體，西側(cè)以卡多拉多斷裂帶為邊界，與昌都-芒康盆地相鄰。該區(qū)包括西北部的地勢平緩區(qū)域和東南部地勢起伏區(qū)域，地勢起伏相對較大。地表特征顯示2個(gè)主要方向，NW向的地表特征主要由NW走向的卡多拉多斷裂帶所致，NS向的地表特征主要由NS走向的洛納-布虛斷裂所致。該區(qū)在大地構(gòu)造上主要由江達(dá)-德欽巖漿弧和金沙江結(jié)合帶組成，金沙江結(jié)合帶由北至南縱穿本區(qū)，造成大部分區(qū)域的強(qiáng)烈地勢起伏。區(qū)內(nèi)分布有Ⅰ級東部山頂面、Ⅱ級山前侵蝕面和Ⅲ級深切河谷剝蝕面，Ⅰ級山頂面高程為4 852～4 974 m; 山前侵蝕面高程為4 436 m;深切河谷剝蝕面高程分布在3 567～3 727 m。

4 結(jié)論

瀾滄江以東、金沙江以西的昌都地塊總體構(gòu)造地貌呈北西向展布，研究區(qū)中部為昌都-芒康盆地，東西兩側(cè)分別為金沙江高山地區(qū)和瀾滄江高山地區(qū)，地勢特征整體呈現(xiàn)東西兩側(cè)較高、中部較低、局部深切割等特點(diǎn)。基于SRTM3-DEM數(shù)據(jù)并運(yùn)用ArcGIS空間分析方法、三維表面分析方法和剖面形態(tài)分析方法，再結(jié)合地質(zhì)資料和野外實(shí)地調(diào)查，研究區(qū)共劃分出三級夷平面。三級夷平面的類型及高程范圍分別為：Ⅰ級夷平面為山頂面，高程為4 896～5 315 m;Ⅱ級夷平面為山前侵蝕面，高程為4 392～4 603 m; Ⅲ級夷平面為深切河谷剝蝕面，高程3 670～3 766 m。根據(jù)地表特征分析，并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，研究區(qū)被劃分為3個(gè)構(gòu)造地貌分區(qū)：西南部瀾滄江高山地區(qū)（Ⅰ-1區(qū)）、中部低山盆地區(qū)域（Ⅱ區(qū)）、東部金沙江高山地區(qū)（Ⅰ-2區(qū)），3個(gè)分區(qū)分別以NW向的瀾滄江結(jié)合帶西界斷裂和卡多拉多斷裂帶為分界，3個(gè)分區(qū)的地貌特征受地質(zhì)構(gòu)造的影響均顯示NW向的展布特征。

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