学术前沿 | Earth-Science Reviews 黄河的新生代演化

学术   2024-11-27 08:00   陕西  

河流的演变与盆地构造和气候变化密切相关。因此,了解大型河流的形成和演变(可以穿越不同的地质单元和潜在的复杂气候带)可以为区域到大陆的构造活动和气候变化提供有价值的见解。黄河发源于青藏高原,流入西太平洋,是中国北方最长的河流,全长约 5464 公里。研究表明,黄河的关键发展阶段在始新世、中新世和上新世至更新世期间以断断续续的方式发生,但尚未对其驱动因素进行全面调查。在研究大型河流的发育时,必须对这些河流的上游、中游和下游进行全面分析,以防止将河流特定部分的年龄与整个流域的形成年龄混为一谈。在这项研究中,我们检查了来自黄河上游、中游和下游沉积盆地和钻孔的已发表的 U-Pb 碎屑锆石数据 (n = 15,976)。然后将这些数据与来自潜在产区 (n = 16,976) 的 U-Pb 锆石数据进行比较,同时考虑该地区报告的沉积学、气候和构造背景,以创建更全面的黄河系统演变模型。结果表明,黄河流域发育于大尺度前陆盆地和断裂盆地内,主要受古近纪印度板块和太平洋板块向亚洲大陆俯冲的影响。古近纪干旱气候条件有利于黄河流域内流河流系的发展。在中新世中期,受青藏高原东北部扩张的影响,现在被认为是黄河上游的地方从青藏高原东北部流入银川盆地。尽管如此,在此期间,“原始黄河”(相当于黄河上游和中游的时间)一直处于东亚夏季风的雨影侧,导致干旱气候和内流河流的形成。现在被认为是黄河下游的地区,包括开封、渤海湾和南黄海流域,形成了独立的沉积中心,在中新世期间没有相互连接。现在的黄河上游、中游和下游在中新世中期没有相互连接。上新世时期,黄河上游发源于榛子流域和西宁流域,流入银川流域。然而,河套盆地干燥的气候和断层洼地阻碍了目前的黄河上游流入中游的金山峡谷。在上新世时期,相当于前身黄河中游的地区已经延伸到三门峡流域,被定义为 eo-黄河。然而,干燥的气候阻碍了它向东流向渤海湾流域和/或南黄海流域。因此,在上新世期间,前身黄河并没有在其上下游以及中下游之间建立完整的联系。在更新世早期和中期,青藏高原的挖掘和东亚夏季风推动了今天黄河上游和中游沿线多层次以砾石为主的河流阶地的发展,黄河下游沉积速率的增加和厚厚的沙层记录了这条河强大的水动力输送能力。在更新世早期,黄河实现了今天上、中、下游的连通。黄河流域的新生代演化体现了构造活动和气候变化对河流系统以及最终对大陆剥蚀的复杂影响。这项研究极大地促进了我们对新生代东亚青藏高原挖掘、河流演变和季风气候之间相互作用的理解。

图 1.(a) 黄河流域位置图;(b) 黄河流域内的主要造山带(掸邦)和沉积盆地。Shan 在中文中是山的意思。上游、中游和下游区域分别表示为 U、M 和 L。黄河上中游的划分位于河口镇,而中下游的划分位于郑州市。A-A' 表示黄河纵断面的位置;(c) 紧邻黄河边界的地形的纵向剖面。黄河从青藏高原流向华北平原,途经 U、M 和 L 三个不同的地形。(有关此图例中对颜色的引用的解释,读者请参阅本文的网络版本。

图 2.黄河演化模型。

图 3.(a) 该地图显示了黄河流域的主要构造单元,包括青藏高原的东北边缘和华北克拉通(Zheng et al., 2013a)。(b) 黄河上游地区经历了亚洲大陆的干旱气候条件,而中下游地区主要受到东亚夏季风潮湿气候的影响(Wu et al., 2022)。

图 4.临夏、吴山和天水盆地的地质。

图 5.(a) 兰州盆地地质图

新生代渭河盆地的结构构型

三门峡盆地的地层结构

图 14.示意图说明了沉积物从其起源点(源)到其最终沉积位置(汇)的扩散

黄河流域沉积盆地古近纪地层锆石 U-Pb 年龄概率密度图

沉积盆地中新世地层锆石 U-Pb 年龄的概率密度图

黄河更新世演化的重建

图 32.重建古近纪黄河流域的构造背景。华北克拉通由于太平洋板块在亚洲大陆下向西俯冲而发育了断层盆地。此外,受印度-亚洲大陆碰撞的影响,青藏高原东北缘形成了前陆盆地。这些流域建立了自己的沉积中心,阻碍了古近纪黄河流域的连通性。

图 33.(a) 黄河流域新生代构造和气候背景;(B-E)黄河在整个新生代的各个演化阶段。(b) 在古近纪,青藏高原东北缘出现了短河。(c) 黄河上游发源于中新世青藏高原的东北缘,这一时期被称为原始黄河。(d) 在上新世,黄河的上、中、下游独立出现,尚未相互连接。在此期间,黄河被称为 eo-Yellow River。(e) 在早更新世,整个黄河流域完全相连,被称为黄河流域。字母 U、M 和 L 分别代表上游、中游和下游的路段。


本研究整合了黄河流域沉积盆地的碎屑锆石物源、构造、地貌和岩石学数据,重建了黄河自新生界以来的演变。主要结果如下:

  • (1)

    古近纪时期,黄河流域前陆和断裂盆地的发育受到印度板块和太平洋板块向亚洲大陆俯冲的影响。干旱气候也促成了古近纪黄河流域多个独立沉积中心的建立。在此期间,黄河上游已经开始沿着青藏高原的东北缘发展。

  • (2)

    在中新世期间,由于青藏高原东北缘的扩张,前身黄河上游向银川盆地移动。然而,在此期间,盛行的干旱气候影响了中新世黄河的上游和中游,导致了内流河流系统的形成。在等效黄河下游,开封、渤海湾和南黄海流域作为独立沉积中心的发展受到构造断层坳陷的影响。在此期间,这些盆地在沉积学上彼此隔离。黄河的前身上下游和中游在中新世开始出现,被定义为原始黄河。

  • (3)

    在上新世,前身黄河的上游发源于导流域和西宁流域,流入银川流域。河套流域干旱气候和显著的断层凹陷阻止了前体黄河上游流入黄河中游的金山峡谷。同样,前身黄河的中下游在上新世也没有连接,主要是由于干燥的气候。上新世时期,前身下游黄河已经流入三门峡。黄河在上新世过渡到 eo-Yellow River 阶段。

  • (4)

    在更新世早期和中期,前身黄河上中段经历了青藏高原的挖掘和东亚夏季季风的加剧。这导致了主要由砾石组成的多级河流阶地的发展。在位于前身黄河下游的开封、渤海湾和南黄海流域,厚沙层的存在和增加的沉积速率表明黄河可以有效地输送沉积物。黄河形成于更新世早期,因此被称为黄河。

漫谈工程地质
本平台专注于工程地质领域研究前沿、专业技能、升学就业及地学资讯等内容。欢迎投稿与合作。小编VX:REG200602
 最新文章