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1、青藏高原隆升及其环境灾害效应,青藏高原当代地球科学的热点,青藏高原戈壁沙漠黄土高原是一个成因上彼此相关的耦合系统。 黄河的起源，华北平原与黄海、渤海的充填以至北太平洋海底的粉尘堆积都是这一耦合系统的进一步延伸。 青藏高原周缘强烈地壳活动，冻土、沙漠土和黄土的形成，气候环境的周期性变化，地质灾害区域性和周期性的衍生也是这一耦合系统的动态变化表现。 青藏高原的隆起则是这一长串耦合系统的起动力。,青藏高原隆升共分为四大阶段，十五个隆升幕，经历了四次构造运动,喜马拉雅运动,青藏运动,昆仑黄河运动,共和运动,45Ma前后 35 Ma前后 21Ma前后 17Ma前后 13Ma前后 8Ma7Ma间,3.6M
2、a3.4Ma 2.6Ma2.5Ma 1.7Ma1.5Ma,1.2Ma1.1Ma 0.9Ma0.8Ma 0.6Ma0.5Ma,0.15Ma前后 0.05Ma前后0.01Ma现今,印度与欧亚两大板块碰撞，青藏高原开始隆升，形成冈底斯山脉及相关盆地。 构造变形效应： 南北向挤压缩短及向北推移，喜马拉雅地区缩短700km，姜塘地区缩短429km。 环境灾害效应： 更古老的地形面解体，地势低缓，气候暖湿，基本奠定现代自然格局。,第一幕,第一幕：45Ma前后,两大板块继续碰撞，并叠加了来自西方阿拉伯板块的俯冲作用，青藏高原缓慢抬升。 构造变形效应： 产生东西向走滑和南北向扭曲。 环境变化效应： 第一级夷平
3、面开始形成，南极大陆冰盖在此时已开始形成，全球进入一个相当长的冰冷时期（长达13Ma）。 地质灾害效应： 火山活动高发期。,第二幕,第二幕：35Ma前后,青藏高原第一阶段褶皱冲断抬升，地壳硬化程度大大增强，岩体的剥露速度突然加速【（0.070.025）mm.a1 2mm.a1 】。 构造变形效应： 红河、澜沧江等断裂大规模左旋走滑，拉分盆地形成，以此种方式吸收了两大板块汇聚时所产生的应变。,第三幕,第三幕：21Ma前后,两大板块继续碰撞挤压，欧亚板块由变形缩短转变为造山运动。 构造变形效应： 构造地体整体升降，垂直消化印度板块俯冲应力。 环境变化效应： 喜马拉雅山前出现沉积，第一级夷平面彻底解
4、体，高原还未强烈隆起，周缘盆地中无巨砾沉积，其后进入长期的剥蚀夷平期。,第四幕,第四幕：17 Ma 15 Ma间,两板块继续碰撞，进入青藏高原主要隆升时期之一。 构造变形效应： 青藏高原主边界断裂开始活动，大规模逆掩推覆。 环境变化效应： 地壳浅色花岗岩大规模侵位，火山活动强烈。,第五幕,第五幕：13 Ma 前后,青藏高原进一步隆升，近1000m。 构造变形效应： 在喜马拉雅山等地形成一系列断陷盆地和断裂谷地，开始了新的成湖时期。 环境变化效应： 水系变为呈河湖串珠状的外流水系。印度季风和东亚季风开始出现，中国风尘堆积开始（第三纪红粘土），第二级夷平面开始形成。 地质灾害效应： 火山强烈活动，
5、亚洲内部干旱化开始。,第六幕,第六幕：8 Ma7Ma间,青藏高原整体开始强烈隆起，横断山系开始隆起，昆仑山强烈抬升。隆升速率达到12mm.a1，隆升高度达1000m。 构造变形效应： 阿尔金断裂由逆冲转变为左旋走滑，对南来的挤压起到了阻挡和转换作用，使南来挤压力转变为北东向水平力，青藏高原开始向东滑移挤出，川滇地区强烈活动，泥河湾盆地、榆社盆地、三门峡盆地形成。,第七幕,第七幕：3.6Ma3.4Ma间,环境变化效应： 红层沉积结束，并褶皱变形遭受剥蚀，青藏高原普遍出现与山岭上升相伴的磨拉石沉积；统一的高原主夷平面开始解体； 来自海洋的季风湿润气流进入亚洲内部，青藏高原水体扩大，同时进入第六冰期
6、，沉积M6冰碛层。 地质灾害效应： 为泥石流发育期，塔里木盆地、阿拉善地区已有相当规模的沙漠戈壁，为黄土形成提供了物源。,第七幕,青藏高原隆升加强，祁连山隆起，第一级阶梯状地貌形成。隆升速率：27mm.a1，隆升高度达到15002000m。 构造变形效应： 青藏高原此时开始由加厚缩短、逆冲推覆为主的塑性变形转变为刚性块体的滑移挤出，断裂带性质全面转变： 1.青藏中南部SN向地堑和裂谷开始形成； 2.阿尔金断裂带左旋走滑增大； 3.南部的雅鲁藏布江、喀拉昆仑嘉黎及红河等三条断裂带全部由压扭转为右旋走滑。,第八幕,第八幕：2.6Ma2.5Ma间,4.中北部的金沙江鲜水河、昆仑山南缘及祁连山北缘断裂
7、带均由压扭转变为左旋走滑； 5.在六盘山和龙门山形成强烈的具左旋性质的挤压推覆构造。 整个青藏高原转变为以伸展变形和向东挤出的运动体制。,第八幕,环境变化效应： 季风环流出现，红土沉积结束，黄土沉积开始（午成黄土，2.5Ma），东亚冬季风持续增强，青藏高原进入寒冻剥蚀作用为主的时期，次早冰期出现； 青藏高原区出现巨型近东西向磨拉石建造，周缘沉积盆地沉积结束并斜列，黄土高原开始形成。 地质灾害效应： 青藏高原山谷泥石流发育，黄土高原进入第一侵蚀高峰期，昆仑山及云南等地火山强烈活动。,第八幕,青藏高原隆持续隆升，27mm.a1。 构造变形效应： 鄂尔多斯地体因青藏高原的向东运动而旋转并隆升，影响到
8、华北块体内部的变形。 环境变化效应： 黄土高原主隆起，兰州九州台黄土开始堆积，第二阶梯状地貌形成； 临夏东山古湖被切穿排干，黄河诞生，扫荡于古湖沉积面上，形成高原水系，黄河第7级阶地形成，到1.5Ma黄河第6级阶地形成，青藏高原进入第五冰期（M5）。,第九幕,第九幕：1.65Ma1.5Ma间,长江上游金沙江水系切穿连通昔格达各湖面而诞生，从而形成巨大水系雏形； 高原季风的下沉气流及北东西风绕流高压加强，高原西北部及亚洲内陆开始向干旱化演化。 地质灾害效应： 黄土高原进入第二侵蚀高峰期，崩滑流灾害活跃。,第九幕,青藏高原加速隆升，昆仑山再度隆起。隆升速度：1030mm.a1，高原上升至3000m
9、，局部达5000m以上。 构造变形效应： 发生在高原东部和黄河流域的构造运动十分引人注目，各主要断裂仍以走滑运动为主。,第十幕,第十幕：1.2Ma1.1Ma间,环境变化效应： 离石黄土堆积，柴达木盆地沉积加速；黄河中游切穿三门峡东流入海，在上游切穿积万峡进入循化盆地，黄河第五级阶地形成；长江此时切开三峡东流入海，两大江河形成； 青藏高原进入波阳冰期（M4），多年冻土发育在高山区。,第十幕,青藏高原持续上升，平均高度达3000m以上。 环境变化效应： 1.第四纪最显著的气候转型期，青藏高原大范围进入冰冻圈（大姑冰期），多年冻土广泛发育，发育山地冰川（M3）； 2.亚洲干燥增加，严重干冷的气候事件
10、与恶劣的草原、荒漠草原环境突然发生；,第十一幕,第十一幕：0.9Ma0.8Ma间,3.沙漠和戈壁不断扩大，湖泊收缩，发育盐类沉积和雅丹地形，塔克拉玛干沙漠、巴丹吉林及腾格里等沙漠形成； 4.黄土高原再度隆起，昆仑山北坡黄土堆积，黄土向东南扩展并首次越过秦岭和太行山。 地质灾害效应： 青藏高原周缘山地崩滑流发育。,第十一幕,昆仑山再度强烈隆起，帕米尔高原和天山强烈隆升。 构造变形效应： 近东西向断层持续走滑，青藏地体继续向东挤出。 环境变化效应： 黄土高原进入新一轮隆起期，黄河切开李家峡，第四级阶地形成，黄河面貌基本形成； 气候转暖，除少数高山区外，高原多年冻土几乎完全消失，中昆仑山进入冰冻圈（
11、庐山冰期）；,第十二幕,第十二幕：0.6Ma0.5Ma间,沙漠黄土扩大，塔克拉玛干沙漠扩大加厚，与今天相当。 地质灾害效应： 山西、云南、昆仑山等地火山活动； 黄土高原迎来主侵蚀期（），地形大切割，崩滑流发育； 长江、黄河流域滑坡、泥石流发育 最盛，西秦岭、川西泥石流集中发育。,第十二幕,青藏高原急剧隆升，接近或达到现代高度。 构造变形效应： 金沙江、鲜水河、昆仑山南麓、祁连山北缘、阿尔金等断裂带左旋走滑量达到最大。 环境变化效应： 黄河切穿龙羊峡溯源侵蚀，第三级阶地形成，在晚更新世将源头延伸到现在的位置；,第十三幕,第十三幕：0.15Ma前后,黄土高原再度隆起，气候急剧变干，高原盐湖、沙漠和
12、黄土大规模向南向东扩展，塔里木盆地全沙漠化，柴达木盆地消失，巴丹吉林和腾格里沙漠扩展为大规模沙漠，毛乌素沙漠、科尔沁沙地出现； 喜马拉雅山成为印度洋季风北进的严重障碍，高原内部变得更干旱，冰川大规模萎缩，雪线上升，土壤向荒漠化演进，马兰黄土向东扩展直达长江中下游地区，是一次非常严峻的变干时代。,第十三幕,地质灾害效应： 黄土高原进入第五侵蚀高峰期，崩滑流灾害活跃；青藏高原山地及长江、黄河流域崩滑流频发；昆仑山及山西等地火山活动，马兰黄土中有地震记录。,第十三幕,青藏高原隆升，但幅度较小。 环境变化效应： 黄河第二级阶地形成，侧蚀作用强烈，阶地面宽；气候温暖湿润，黄土堆积速率明显降低；32000
13、16000a间为末次盛冰期，青藏高原多年冻土下界比现在降低1400m。 地质灾害效应： 黄土高原第六侵蚀高峰期，侵蚀面发育，黄土滑坡，尤其是黄河峡谷中的滑坡十分发育；长江流域和西南山地滑坡泥石流活跃，可见滑坡堵江现象。,第十四幕,第十四幕：0.05Ma前后,青藏高原仍持续上升，上升速率：69mm.a1。 构造变形效应： 地壳挤压缩短作用仍存在，但由南向北逐渐变小；近东西向断裂仍左旋走滑或右旋走滑，如鲜水河小江断裂带现今左旋走滑速率达10 15 mm.a1 ，控制了有史以来17次7级以上地震的发生；红河断裂左旋走滑速率为7 8 mm.a1 ；祁连山北缘断裂带左旋走滑速率为5 7 mm.a1 ，控
14、制了祁连山北缘地区全部强震和大震的发生；六盘山构造带左旋走滑达5 6 mm.a1 ，控制了南北构造带北段的全部强震和大震的发生。,第十五幕,第十五幕：0.01Ma现今,青藏高原东北缘地震震中分布图,环境变化效应： 黄土高原隆起，第一级阶地形成，升温迅速，降水增加，湖水淡化，植被繁茂； 7 6ka最暖湿，冻土大面积消退，3ka变干，沙丘重新活动；近40a来，青藏高原平均气温平均上升0. 3 0.4C，多年冻土退化迹象明显。 地质灾害效应： 黄土高原进入第七侵蚀高峰期，同时迭加了人类工程活动；80005000a为崩滑流高发期，200a以来泥石流高发期；1万年以来西南山谷出现多期滑坡堵江现象。,第十
15、五幕,现实中的青藏高原隆升的工程环境灾害问题,将出现一系列工程环境灾害链： 高原隆升地形格局改变青藏高原和黄土高原将进一步抬升剥蚀加强水土流失加重； 高原隆升山盆地形高差变大重力势差增加高山峡谷反差变大崩滑流频繁发生深埋特长隧道病害加重，施工难度加大高陡边坡问题突出；,高原隆升周缘活动构造增强地壳稳定性变差地震活动频繁活断层灾害严重场地建筑适宜性变差工程抗震问题突出； 高原隆升冬季冷源与夏季热源的青藏高原气候驱动器加强活动西北干旱加剧戈壁、沙漠、荒漠化扩大；,此外，还有既成事实的活断层广泛发育与强烈活动，高烈度区的工程抗震，冻土、黄土、沙漠土的工程灾害，广泛分布的崩滑流地质灾害，缓变型的地面沉降和地裂缝灾害等等工程地质问题急需研究和解决。 总之，西部大开发面临着一系列重大环境和工程地质问题，工程地质学家在这片热土上将大有作为！,谢谢大家！,