河流系统作为塑造地貌的重要动力和人类赖以生存的水资源,其水系在构造和气候影响下的重组过程不仅涉及流域地貌演化的机制探索,而且对河道科学管理也有重要的指导意义,是地学基础理论研究和工程应用都极为关心的热点。目前针对叠置河水系重组过程研究已基本达到地质实证与概念模型相互印证的层面。相比之下,先成河响应构造活动和气候变化耦合作用下的水系重组过程仍然停留在概念模型构建阶段,缺乏构造边缘带河流演化的记录验证。兰州大学潘保田教授和胡振波教授团队创新性的将地貌、沉积和物源记录集合,在宇生核素、光释光和14C-AMS交叉测年的限定下,系统重建了南北向纵贯青藏高原东北边缘酒东盆地的水系重组过程。

图1酒东盆地构造及地貌图
酒东盆地作为青藏高原东北边缘典型活动构造带的代表,其南北缘分别被祁连山和正在隆起的金塔南山限定,构成了盆山相间的地貌格局。起源于北祁连山的系列河流作为这一地貌系统的先成河向北贯通金塔南山,发育7处风口和沿程阶地序列。研究团队系统研究了这些风口内的河流阶地序列、构造变形模式、形成年代和上覆河流相沉积物的物源,发现:1、金塔南山作为青藏高原向东北扩展的最外围山体,其南北部分别表现出滑脱和断弯褶皱变形模式,并从36万年前开始在东西方向上分段出现山体地貌;2、金塔南山东西方向分段隆起的山体地貌限定了来自北祁连山的分散水系,形成彼此独立北流的双井子河、讨赖河和洪水坝河;3、伴随金塔南山构造隆起,这些河流先以下切、然后改道、最后再并流的响应方式完成水系重组,形成现今统一的北大河才能向北继续贯通不断抬升的山体;4、河流下切发育阶地对应于气候由间冰阶向冰阶的过渡期,而河流改道遗弃原河谷成为风口的时代发生在更冷的冰阶并耦合强烈的构造抬升,从而提出流经构造边缘带的先成河水系重组是快速构造抬升与气候冷-干变化耦合驱动的结果。

图2先成河水系重组模式示意图
这一成果不仅以地质实证的形式揭示了流经青藏高原东北边缘活动构造带的先成河响应年轻山体隆起的水系重组过程,而且系统论证了其响应过程无时间延迟,推动了困扰地貌学多年有关地貌演化与河流发育历史间是否存在年代滞后的认识。

图3河流下切和风口遗弃年代与区域构造活动和气候记录对比图
研究成果以“青藏高原东北缘先成河响应演化地貌的水系重组”(Reorganization of antecedent rivers in response to the evolving landscape at the northeastern margin of the Tibetan Plateau)为题,通过review article的形式发表在地学著名期刊《Earth-Science Reviews》上(IF = 10.8)。兰州大学资源环境学院潘保田教授为论文第一作者,胡振波教授和博士研究生董子娟为共同通讯作者。该成果受到国家自然科学基金项目(41730637)的资助。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2025.105153IF: 10.8