胡春生

（1.安徽師范大學(xué) 國土資源與旅游學(xué)院，蕪湖 241000；2.安徽自然災(zāi)害過程與防控研究省級實驗室，蕪湖 241000）

河流階地研究進(jìn)展綜述

胡春生1,2

（1.安徽師范大學(xué) 國土資源與旅游學(xué)院，蕪湖 241000；2.安徽自然災(zāi)害過程與防控研究省級實驗室，蕪湖 241000）

河流階地是地貌學(xué)研究的熱點問題之一，其在研究新構(gòu)造運(yùn)動、古氣候變化、古水系演化以及侵蝕基準(zhǔn)面變化等方面具有不可替代的優(yōu)勢。近年來，隨著宇生核素測年、計算機(jī)模擬等先進(jìn)技術(shù)手段相繼應(yīng)用到河流階地研究中，河流階地研究在年代學(xué)、發(fā)育模式、指示水系演化以及數(shù)值模擬等方面取得了顯著進(jìn)展，并將在精確測年應(yīng)用和數(shù)值模擬研究上進(jìn)一步深入。

河流階地；年代學(xué)；發(fā)育模式；數(shù)值模擬；水系演化

河流系統(tǒng)不但是陸地沉積循環(huán)的主要通道，同時也是塑造地貌形態(tài)重要的外營力（楊景春和李有利，2001），它能夠?qū)ν獠恳蛩刈兓鐨夂蜃兓?、?gòu)造抬升和基準(zhǔn)面變化等做出積極而敏感的響應(yīng)（Schumm et al，2000），并將這些變化信息記錄到河流形態(tài)、河流沉積物以及所塑造的地貌之中（Cohen et al，2002）。而河流階地作為河流系統(tǒng)演化的產(chǎn)物，是這些河流檔案中重要的組成部分（Bull，1990），在理解河流地貌對氣候變化和構(gòu)造抬升響應(yīng)機(jī)制方面擁有不可替代的優(yōu)勢（Maddy et al，2008；Pan et al，2009），因此，河流階地研究對于揭示區(qū)域古環(huán)境變化信息有十分重要的意義。河流階地自19世紀(jì)中葉被人們所認(rèn)識以來，伴隨著先進(jìn)測年技術(shù)的發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，河流階地研究在廣度和深度上都得到了深入發(fā)展，并在其年代學(xué)、發(fā)育模式、數(shù)值模擬以及指示水系演化等方面取得了重要進(jìn)展。

1 測年技術(shù)的發(fā)展

河流階地年代學(xué)是河流地貌學(xué)研究的重點之一，因為階地年代不但能構(gòu)建河流地貌演化的時間序列，而且還是階地序列與氣候記錄和構(gòu)造事件對比的時間標(biāo)尺，是探討河流對驅(qū)動因素的響應(yīng)機(jī)制和階地形成原因的基本依據(jù)，地學(xué)工作者可以通過年代學(xué)研究重建相關(guān)河流長尺度發(fā)育和演化歷史（Pan et al，2005；Westaway et al，2009）。但是確定河流階地的年代，一般比較困難（Burbank，2002），受到不同發(fā)展階段技術(shù)手段的限制，河流階地年代學(xué)研究先后經(jīng)歷了定性描述和定量研究兩個發(fā)展階段，發(fā)展出相對定年和絕對測年。

1.1 相對定年的深化

在絕對測年出現(xiàn)之前，相對定年在河流階地研究中起到關(guān)鍵作用。通過相對定年法可以判定階地發(fā)育的先后順序，進(jìn)而得出階地序列，常用的方法主要有孢粉法、相對沉積法、構(gòu)造—氣候旋回法、黃土古土壤對比法、古生物法等。例如，貴德盆地黃河第五級階地沖積物中孢粉組合的分析，確定了其形成年代（潘保田，1994），而延懷盆地河流階地的年代研究也采用了此方法（計鳳菊等，2000）?？死镅藕又卸蔚貐^(qū)寬谷河床上覆的玄武巖年齡，則約束了該區(qū)河流階地的最老年齡為1.09 Ma 前后（潘燕兵等，2008）。而祁連山地區(qū)河流階地的研究則表明構(gòu)造—氣候旋回法確定階地年代基本可行（劉小鳳和劉白篪，2001）。河流階地礫石表面生長的地衣厚度也可以用來推算階地沉積物脫離水面的時間（Nicholas and Butler，1996），近年來此方法得到了實際的應(yīng)用（Astrade et al，2011），但其測年范圍一般僅能達(dá)到幾百年，最多也不會超過二千年（Gob et al，2003；Innes，2006）。同時對歐洲的一些河流研究發(fā)現(xiàn)，在階地沉積物中會經(jīng)常埋藏有某些軟體動物的殼體，通過殼體中的氨基酸也可以估算階地上河流沉積物的年代（Bates，1994）。值得一提的是，在黃土高原地區(qū)，堆積于階地面上的風(fēng)成黃土的底界年齡可以近似地認(rèn)為是階地形成的年齡（潘保田等，2005；胡春生等，2009），而黃土古土壤調(diào)諧年齡的確定更為大區(qū)域的河流階地年代確定提供了相對年代（Ding et al，2002）。然而，相對定年畢竟不能提供比較精確的年代控制，因此絕對測年技術(shù)相繼應(yīng)用到階地研究中。

1.2 絕對測年的運(yùn)用

絕對測年是直接測定河流階地面上堆積物的年代，常用的測年方法主要有14C測年法、釋光測年法（TL，OSL），電子自旋共振測年法（ESR），宇宙核素測年法、古地磁測年法等方法等（表1）。其中，14C測年尤其是14C AMS測年具有很高的精度（Scott et al，2004），全新世期間的樣品測年精度普遍能達(dá)到0.5%左右（陳鐵梅，1995），能夠達(dá)到年—十年際的分辨率（向榮等，2006），但是這種測年技術(shù)的測年范圍一般不能超過五萬年，無法對整個第四紀(jì)期間的河流階地序列進(jìn)行年代測定，因此常用于測定低級河流階地的年代（Wegmann and Pazzaglia，2009；Erkens et al，2011）。同時河流沉積物中富含大量的石英顆粒，它們所記錄的釋光信號可以用來計算階地沉積物脫離水面的時間，即階地形成的年代（Wang et al，2010；Guo et al，2012），其測年盡管精度較高，可達(dá)1 ka（鄭公望等，2000），但是釋光測年法在實際應(yīng)用中也很難超過十五萬年（Stokes，1999），測年范圍常局限于晚更新世。因此，測年范圍廣的電子自旋共振測年法被引入河流階地年代學(xué)研究中，基于此測年方法，昆侖山鴨子泉河河流階地的研究（王軍等，2013）以及川西高原河流下切速率的研究（趙志軍等，2013）都取得了較好的研究成果。當(dāng)階地面上沒有或很少堆積物時，確定河流下切年齡最有效的方法是宇生核素測年，宇宙成因生成核素測年技術(shù)由于具有很寬的可測年范圍，可以涵蓋第四紀(jì)期間大部分時間段內(nèi)沉積物的測年要求（Gosse and Phillip，2001），近年來此方法也被廣泛地應(yīng)用于測定河流階地基座暴露年代和上覆河流沉積物埋藏年代，解決了階地上無覆蓋物質(zhì)或少量物質(zhì)時階地的測年問題（Burbank，2002；Balco and Shuster，2009；Rixhon et al，2011；潘家偉等，2013）。當(dāng)階地面上覆有保存完好的堆積物，這樣可以通過測定堆積物的堆積年齡來推斷河流下切年齡。例如黃土高原地區(qū)河流階地一般都上覆一定厚度的黃土，對此古地磁是一種行之有效的測年方法，李吉均等運(yùn)用此方法確定了蘭州地區(qū)最老黃河階地的下切年齡為1.7 Ma（Li et al，1999）。潘保田也運(yùn)用此方法測定扣馬地區(qū)最高黃河階地的年齡至少為1.165 Ma（Pan et al，2005）。在上述測年方法中，目前能普遍應(yīng)用到河流階地測年的主要有14C測年、 OSL測年、ESR測年，古地磁測年，而宇生核素測年也正在得到逐步應(yīng)用。

2 發(fā)育模式研究的評述

2.1 傳統(tǒng)河流階地發(fā)育模式

河流階地的發(fā)育必須具備兩個階段，即堆積階段和下切階段（圖1a），而引起河流下切的原因主要有地面上升、氣候變化和侵蝕基準(zhǔn)面下降等。

表1 河流階地測年方法適用范圍及其優(yōu)缺點Table 1 Application scope, advantage and disadvantage of river terrace dating methods

圖 1 河流階地發(fā)育模式(a)河流階地發(fā)育階段，(b) 地面上升驅(qū)動階地發(fā)育模式，(c) 氣候變化驅(qū)動階地發(fā)育模式，(d)基準(zhǔn)面下降驅(qū)動階地發(fā)育模式Fig.1 Development model of river terrace(a) stage of river terrace formation, (b) driven model of land uplift, (c) driven model of climate change, (d) driver model of base level fall

2.1.1 地面上升驅(qū)動階地發(fā)育

河流階地最易使人認(rèn)為是由于地面上升引起河流下切形成的，而沿河分布的河流階地序列則反映了地面的間歇性上升（圖1b）?！疤m州式階地”即代表地盤穩(wěn)定上升條件下階地有規(guī)律地出現(xiàn)在不同高度，蘊(yùn)含著階地與新構(gòu)造運(yùn)動的關(guān)系（黃汲清，1957），并進(jìn)一步認(rèn)為蘭州黃河每一級階地是一次構(gòu)造抬升旋回的結(jié)果，并由此得出青藏高原東北部更新世以來的階段性抬升過程（Li，1991），同時在西寧和阿什庫勒的階地研究也表明階地形成與構(gòu)造抬升有直接關(guān)系（鹿化煜等，2004；潘家偉等，2013）。渭河階地研究亦認(rèn)為，河流階地的形成完全是受控于構(gòu)造抬升，是青藏高原向東擴(kuò)展的結(jié)果（Sun，2005）。伊比利亞半島特茹河河流階地的研究表明，無論是氣候變化還是海平面升降都不能解釋該河流下切模式，河流階地發(fā)育是源于脈沖式的構(gòu)造抬升（Cunha et al，2008）。

2.1.2 氣候變化驅(qū)動階地發(fā)育

彭克首次將多瑙河發(fā)育的四級河流階地與四次冰期對應(yīng)起來，認(rèn)為四級河流階地所代表的四次沉積—侵蝕旋回很可能與四次冰期—間冰期存在著極其密切的關(guān)系（Penck，1910）。Büdel（1977）堅信冰期時河流發(fā)生沉積，間冰期河流侵蝕下切，冰期—間冰期氣候變化與河流沉積—下切行為存在著嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系（圖1c）。與此相反，Dogan（2011）卻發(fā)現(xiàn)齊茲立馬克河在冰期發(fā)生下切，而間冰期發(fā)生堆積?？梢?，對于河流在何時下切，目前仍然沒有形成比較一致的觀點。對泰晤士河（Bridgland and Westaway，2008）、萊茵河（Erkens et al，2009）、蓋迪茲河（Maddy et al，2005）、密西西比河（Knox，2006）、黃河、渭河、沙溝河與昆侖河（Pan et al，2009；Gao et al，2008；Pan et al，2003；Wang et al，2009）等河流的研究發(fā)現(xiàn)河流的下切和階地的形成往往是發(fā)生在氣候由冰期向間冰期的轉(zhuǎn)型期。對塞納河、約訥河、索姆河和摩澤爾河等河流的研究卻發(fā)現(xiàn)河流下切形成階地很可能發(fā)生在從間冰期向冰期過渡的氣候轉(zhuǎn)型階段（Cordier et al，2006；Antoine et al，2007）。然而對索倫特河的研究又揭示了在一次冰期—間冰期旋回下可發(fā)育多級河流階地，河流很可能在逐漸變暖和逐漸變冷的兩個氣候轉(zhuǎn)型期都發(fā)生下切形成階地（Vandenberghe，2008），對波蘭卡梅尼察等河谷的研究也得出了相似的結(jié)果（Olszak，2011）。

2.1.3 基準(zhǔn)面下降驅(qū)動階地發(fā)育

海平面變化會驅(qū)動河流周期性的下切與堆積并形成階地（Ballatyne and Harris，1994）。對密西西比河的研究便認(rèn)為第四紀(jì)海平面下降導(dǎo)致河流發(fā)生下切侵蝕并以裂點的形式向上游朔源侵蝕，進(jìn)而形成階地（Fisk，1951）。河流沉積物的堆積被認(rèn)為是間冰期海平面上升造成河流沉積所致，而河流下切則被歸因于冰期時陸地冰蓋的顯著積累所造成的全球海平面下降（Blum and Rnqvist，2000）（圖1d）。對歐洲主要外流河的研究也證實全球海平面變化引發(fā)了靠近海岸的下游河段堆積和下切的河流行為，因而導(dǎo)致了相應(yīng)階地的形成（Bridgland and Westaway，2008；Cunha et al，2008；Demoulin and Hallot，2009）。

2.2 傳統(tǒng)河流階地發(fā)育模式存在的問題

隨著越來越多的學(xué)者開始接受地面上升可能是呈漸變的形式，而非幕次或者間歇性的上升（Maddy，1997；Maddy et al，2000；Maddy et al，2001），河流單純響應(yīng)間歇式（或階段性）地面上升而發(fā)育階地的模式受到了挑戰(zhàn)。盡管地面上升在河流階地形成中的重要作用毋庸置疑（Bridgland et al，2004），但是單純從地面上升角度來解釋河流階地形成是不全面的。

第四紀(jì)期間并非只發(fā)生過四次冰期，而是存在多次冰期—間冰期旋回和千年—百年尺度的氣候變化事件（Zochos et al，2001），但是在一些地區(qū)河流在這段漫長的時間跨度里并沒有或很少有河流階地發(fā)育（Hey，1997；Li et al，1999）。因此，Bridgland et al（2004）認(rèn)為在遠(yuǎn)離海岸的內(nèi)陸地區(qū)，除了長尺度冰期—間冰期氣候旋回以外，地面上升在河流階地形成過程中可能是必不可少的。由此看來，河流對氣候變化響應(yīng)并發(fā)育階地并非是一個簡單的線性關(guān)系，而是相當(dāng)復(fù)雜的非線性關(guān)系（Bridgland and Westaway，2008；Vandenberghe，2008），單純從氣候變化的角度來解釋河流階地形成也是不夠充分的。

侵蝕基準(zhǔn)面下降影響河流下切范圍具有一定的局限性，在以海洋為侵蝕基準(zhǔn)的河流中，侵蝕基準(zhǔn)面下降所引起的河流下切僅發(fā)生在靠近海岸的下游河段，不會向上游傳播很遠(yuǎn)，而且只有在大陸架相對較窄的近海岸才能引起河流明顯的下切（Leopold and Bull，1979；Takeshi et al，2012）。而且水系規(guī)模越大對基準(zhǔn)面變化引起的效應(yīng)越有更大吸收和調(diào)整的余地，河流系統(tǒng)受基準(zhǔn)面變化的影響越微乎其微（Schumm，1993）。

可見，傳統(tǒng)河流階地發(fā)育模式并不能很好地解釋河流階地的形成，河流階地的形成可能是多方面因素共同作用的結(jié)果。

2.3 構(gòu)造—氣候驅(qū)動階地發(fā)育

上述傳統(tǒng)河流階地發(fā)育模式對于河流階地成因的解釋都存在一定的局限性，因此即便在構(gòu)造活躍的山區(qū)，學(xué)者們也傾向于把河流階地看成是氣候變化和地面上升共同作用下河流響應(yīng)的結(jié)果（Pan et al，2003；Maddy et al，2008；Wang et al，2009）。對此，一些學(xué)者推測氣候變化很可能控制著河流堆積—下切河流行為的轉(zhuǎn)變（河流階地的形成年代），而地面上升則很可能為河流持續(xù)下切提供驅(qū)動力，在河流階地發(fā)育過程中二者同樣重要（Maddy，1997；Bridgland et al，2004）。

根據(jù)蘭州黃河階地的研究結(jié)果（圖2），棗樹溝階地和五一山階地河漫灘相粉砂層頂（風(fēng)成黃土底部）都發(fā)育了古土壤S8。由于古土壤層一般反映了暖濕的間冰期環(huán)境（劉東生，1985），那么可以推斷得出上述階地的下切（階地的年代）是發(fā)生在冰期向間冰期的轉(zhuǎn)型期，并最終形成于間冰期環(huán)境，這表明氣候變化是階地發(fā)育的重要因素之一。同時，棗樹溝階地和五一山階地均為基座階地，基座拔河都超過80 m，階地沉積學(xué)特征表明其具有典型的構(gòu)造運(yùn)動成因?qū)傩?。因此，我們認(rèn)為棗樹溝階地和五一山階地是構(gòu)造運(yùn)動和氣候變化共同作用的產(chǎn)物，其中地面上升為河流下切提供了驅(qū)動力，而氣候變化則控制著河流下切的時間（河流階地的形成年代），構(gòu)造運(yùn)動和氣候變化共同驅(qū)動了河流階地的發(fā)育。

圖 2 蘭州棗樹溝階地和五一山階地沉積學(xué)及年代學(xué)特征Fig.2 Characteristics of sedimentology and chronology of Zaoshugou terrace and Wuyishan terrace in Lanzhou

3 指示水系演化研究進(jìn)展

河流階地是河流曾經(jīng)古河道的所在地，包含著豐富的古水文變遷和水系演化方面的信息，因此研究河流階地可以重建河流水系演化的歷史。在英國，根據(jù)對泰晤士河階地的研究，推斷在早中更新世之交（約870 ka），其流域范圍發(fā)生了重要改變，泰晤士河廢棄了自倫敦向北到諾?？说睦虾拥溃牡老驏|穿過艾塞克斯直接注入英吉利海峽（Maddy et al，2000，2001），而歐洲大陸的萊茵河中上游地區(qū)自更新世以來經(jīng)歷了4次主要的水系格局改變，并發(fā)育有9級河流階地（Peters and Balen，2007）。同時對黃河階地的研究發(fā)現(xiàn)，黃河上游水系是通過一級級河流襲奪相繼貫通的，其中共和盆地與貴德盆地間黃河古道始于中更新世末期，龍羊峽河段始于60 ka，瑪多與唐乃該間的峽谷河段是20 ka才得以貫通（楊達(dá)源等，1996），因此通過對黃河不同河段河流階地的研究，基本重建了黃河水系的發(fā)育歷史（潘保田，1991），并揭示黃河?xùn)|流入海的格局最遲在0.865 Ma前就已形成（潘保田等，2005）。渭河上游隴西段河流階地的沉積特征分析及年代學(xué)研究則表明，渭河在該地區(qū)出現(xiàn)的年代不晚于0.87 Ma，并在其后發(fā)生了6次水系格局的改變（潘保田等，2007）。金沙江和川江高位階地和低位階地重礦物組合的研究揭示了長江上游水系的變遷，金沙江下段以及川江在貫通前存在一些獨立的水系，當(dāng)時形成的高位階地重礦物成分有較大差異，當(dāng)金沙江下段以及川江貫通后匯流東流后，形成現(xiàn)代長江上游水系，其發(fā)育了重礦物成分比較相近的低階地（任雪梅等，2006），并且金沙江水系貫通東流的時間約0.73 Ma前后（胥勤勉等，2011）。而長江三峽段水系研究則比較復(fù)雜，大體可以得出長江在此經(jīng)歷了7次水系變遷（Li et al，2001；楊達(dá)源，2004；向芳等，2005），并最遲于0.8 Ma切穿三峽東流（楊達(dá)源，2004）?？梢?，河流階地是研究水系演化的直接證據(jù)，如果能夠應(yīng)用更為精確的測年手段，那么河流水系演化研究將會取得更為豐富且可信的成果。

4 實驗與數(shù)值模擬研究進(jìn)展

河流階地主要是由于氣候變化、構(gòu)造抬升等變化打破了河流平衡狀態(tài)而下切形成的，因此模擬河流階地的形成過程也是河流階地研究的熱點問題。當(dāng)前河流階地的模擬研究主要有實驗?zāi)M和計算機(jī)數(shù)值模擬。實驗?zāi)M主要是實驗室水槽模擬，通過改變水槽的基準(zhǔn)面、流沙量、來水量以及水槽高度來觀察階地的形成及河流的加積和侵蝕過程。而數(shù)值模擬主要是通過計算機(jī)重建現(xiàn)實系統(tǒng)，以建立理想狀態(tài)下階地的發(fā)育模式。自然系統(tǒng)非常復(fù)雜其發(fā)展需要經(jīng)歷很長時間，實驗室模擬只能夠揭示這些復(fù)雜系統(tǒng)的一個短期的函數(shù)關(guān)系（Schumm et al，1987），而計算機(jī)模擬則可恢復(fù)長時間尺度的河流過程，迅速地成為研究者們理解地貌系統(tǒng)演化的重要途徑。通過在模擬中輸入不同的氣候和構(gòu)造作用的結(jié)果，就會產(chǎn)生特定的階地河谷形式，所以完全可以確定氣候和構(gòu)造因素對河谷形成的影響（Boll和張祖陸，1990）。Hancock and Anderson（2002）基于一維河道演化模型并運(yùn)用溫德河的數(shù)據(jù)，揭示了第四紀(jì)氣候變化所引起的流量與沉積物量變化對河流階地形成之間的影響，其結(jié)果表明階地的形成一般會滯后于氣候變化數(shù)千年。

當(dāng)在輸入氣候變化因子的基礎(chǔ)上進(jìn)一步輸入構(gòu)造抬升因子時，研究發(fā)現(xiàn)在不同的地面抬升背景下，河流對不同尺度的氣候變化具有不同的響應(yīng)（Starkel，2003）。當(dāng)抬升速率為零時，河流沉積物能夠記錄氣候變化信息，但是河流沒有空間下切形成河流階地；當(dāng)抬升速率加大后，氣候變化能夠形成大量的河流階地，河流沉積物同時能夠反映出氣候變化信息；當(dāng)抬升速率進(jìn)一步加大，河流也能夠形成多級河流階地，但是河流沉積物明顯變薄，并且河流沉積物很難記錄到次一級的氣候變化信息（Starkel，2003）。Veldkamp and Vermeulen（1989）認(rèn)為當(dāng)?shù)孛嫣俾蔬_(dá)到0.1 m·ka?1時，一些階地能夠很好地保存下來。因此，Veldkamp and Dijke（2000）設(shè)置了不同的地面抬升速率背景，再輸入10次冰期—間冰期旋回氣候記錄，模擬結(jié)果表明當(dāng)抬升速率為0.02 m·ka?1時不能形成河流階地；當(dāng)抬升速率為0.18 mm·ka?1時只能形成少量的河流階地；當(dāng)抬升速率為0.11 m·ka?1時，河流能夠?qū)夂蜃兓龀鋈娴捻憫?yīng)，形成多達(dá)10級河流階地，即每次氣候變動導(dǎo)致一級河流階地的形成。通過上述模擬研究可以得出，河流階地的形成是在構(gòu)造和氣候共同作用下形成的，只有當(dāng)構(gòu)造抬升和氣候變化達(dá)到一個合適的數(shù)值時，河流對外界的響應(yīng)才最為敏感，進(jìn)而形成多級的河流階地。渭河階地研究證實了構(gòu)造抬升為河流的下切提供垂直空間，準(zhǔn)0.1 Ma周期的氣候變化控制著渭河階地的發(fā)育，因此中更新世以來發(fā)育了多達(dá)7級河流階地（劉小豐等，2010）。可見，河流階地是在構(gòu)造抬升和氣候變化兩種因素共同驅(qū)動下發(fā)育形成的，并且只有當(dāng)構(gòu)造抬升和氣候變化達(dá)到一個適合的閾值，河流系統(tǒng)才能形成大量的河流階地并保存下來。

5 結(jié)論與展望

綜上所述，可以看出當(dāng)前河流階地研究在年代學(xué)、發(fā)育模式、指示水系演化以及數(shù)值模擬等方面都已經(jīng)做了許多卓有成效的研究工作，并產(chǎn)生了的大量的研究成果。根據(jù)對國內(nèi)外河流階地研究進(jìn)展的分析，本文認(rèn)為河流階地研究未來發(fā)展的趨勢將更關(guān)注以下兩個方面：第一，河流階地的精確定年仍是未來研究工作的重點。河流階地的測年問題是河流階地研究的重中之重，其決定著河流階地發(fā)育模式的探討，如果沒有比較精確的年代控制，那么河流階地發(fā)育機(jī)制探討將失去可信度，由此可見未來研究重點之一就是進(jìn)一步探索和發(fā)展河流階地的精確定年，并將更多地應(yīng)用宇生核素測年等先進(jìn)測年技術(shù)于研究工作中。第二，河流階地形成過程的模擬研究是另一個重要發(fā)展方向。當(dāng)前國內(nèi)外關(guān)于河流階地的模擬研究相對比較薄弱，未來河流階地研究將基于野外考察和實驗數(shù)據(jù)，更多地開展河流階地形成發(fā)育過程的數(shù)值模擬研究，進(jìn)一步對河流階地的影響因素進(jìn)行定量化。

Boll J, 張祖陸. 1990. 河流階地發(fā)育的模擬[J].地理譯報, 9(3): 55–61. [Boll J, Zhang Z L. 1990. Simulation of river terraces development [J]. Progress in Geography, 9(3): 55–61.]

陳鐵梅. 1995.第四紀(jì)測年的進(jìn)展與問題[J].第四紀(jì)研究, (2): 182–191. [Chen T M. 1995. Progress and problems in Quaternary dating [J]. Quaternary Sciences, (2): 182–191.]

胡春生, 潘保田, 蘇 懷, 等. 2009.蘭州盆地黃河800 ka BP階地的發(fā)現(xiàn)及其古地磁年代[J].地理科學(xué), 29(2): 278–282. [Hu C S, Pan B T, Su H, et al. 2009. Discovery and Paleomagnetic Dating of 800 ka BP terrace of the Yellow River in Lanzhou Basin [J]. Scientia Geographica Sinica, 29(2): 278–282.]

黃汲清. 1957.中國新構(gòu)造運(yùn)動的幾個類型[C]// 中國科學(xué)院第一次新構(gòu)造運(yùn)動座談會發(fā)言記錄.北京: 科學(xué)出版社. [Huang J Q. 1957. Several types of neotectonic movement in China [C]// Record of the first neotectonic movement Forum, Chinese Academy of Sciences. Beijing: Science Press.]

計鳳桔, 鄭榮章, 李建平, 等. 2000.滇東、滇西地區(qū)主要河流低階地地貌面的年代學(xué)研究[J].地震地質(zhì), 22(3): 265–276. [Ji F J, Zheng R Z, Li J P, et al. 2000. Chronological research of geomorphic surface of lower terraces along several major rivers in the East and West of Yunnan Province [J]. Seismology and Geology, 22(3): 265–276.]

劉東生. 1985. 黃土與環(huán)境[M].北京:科學(xué)出版社. [Liu T S. 1985. Loess and environment [M]. Beijing: Science Press.]

劉小豐, 李明永, 劉洪春, 等. 2010. 渭河隴西段河流對構(gòu)造—氣候變化的響應(yīng)[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境, 24(11): 68–72. [Liu X F, Li M Y, Liu H C, et al. 2010. Response of Weihe River to climatic change in Longxi zone [J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 24(11): 68–72.]

劉小鳳, 劉百篪. 2001.應(yīng)用“構(gòu)造—氣候旋回”年代學(xué)方法確定河流階地形成年代的初步研究[J].西北地震學(xué)報, 23(4): 395–403. [Liu X F, Liu B C. 2001. A preliminary study on terraces formed ages with the chronology method of tectonic-climate circle [J]. Northwestern Seismological Journal, 23(4): 395–403.]

鹿化煜, 安芷生, 王曉勇, 等. 2004.最近14 Ma青藏高原東北緣階段性隆升的地貌證據(jù)[J].中國科學(xué)(D), 34(9): 855–864. [Lu H Y, An Z S, Wang X Y, et al. 2004. Geomorphic evidences of stage uplift at northeastern Qinghai-Tibetan Plateau since last 14 Ma [J]. Science in China, Ser.D, 34(9): 855–864.]

潘保田, 劉小豐, 高紅山, 等. 2007. 渭河上游隴西段河流階地的形成時代及其成因[J].自然科學(xué)進(jìn)展, 17(8): 1063–1068. [Pan B T, Liu X F, Gao H S, et al. 2007. Dating and genesis of the upper Weihe River terraces in Longxi basin,China [J]. Progress in Natural Science, 17(8): 1063–1068.]

潘保田, 王均平, 高紅山, 等. 2005.從三門峽黃河階地的年代看黃河何時東流入海[J].自然科學(xué)進(jìn)展, 15(6): 700–705. [Pan B T, Wang J P, Gao H S, et al. 2005. Terrace dating as an archive of the run-through of the Sanmen Gorges [J]. Progress in Natural Science, 15(6): 700–705.]

潘保田. 1991.黃河發(fā)育與青藏高原隆升問題[D].蘭州: 蘭州大學(xué). [Pan B T. 1991. Development of the Yellow River and uplift of the Qinghai-Tibet Plateau [D]. Lanzhou: Lanzhou University.]

潘保田. 1994.貴德盆地地貌演化與黃河上游發(fā)育研究[J].干旱區(qū)地理, 17(3): 43–50. [Pan B T. 1994. A study on the geomorphic evolution and development of the Upper reaches of Yellow River in Guide Basin [J]. Arid Land Geography, 17(3): 43–50.]

潘家偉, 李海兵, 孫知明, 等. 2013. 青藏高原西北部晚第四紀(jì)以來的隆升作用——來自西昆侖阿什庫勒多級河流階地的證據(jù)[J].巖石學(xué)報, 29(6): 2199–2210. [Pan J W, Li H B, Sun Z M, et al. 2013. Late Quaternary uplift of the northwestern Tibetan Plateau: evidence from river terraces in the Ashikule area, West Kunlun Mountain [J]. Acta Petrologica Sinica, 29(6): 2199–2210.]

潘燕兵, 黎敦朋, 郭芳芳, 等. 2008.克里雅河河谷地貌與塔里木盆地早—中更新世大湖環(huán)境[J].地質(zhì)通報, 27(6): 814–822. [Pan Y B, Li D P, Guo F F, et al. 2008. Geomorphological features of the Keriya River valley and the early-middle Pleistocene great lake of the Tarim Basin [J]. Geological Bulletin of China, 27(6): 814–822.]

任雪梅, 楊達(dá)源, 韓志勇. 2006.長江上游水系變遷的河流階地證據(jù)[J].第四紀(jì)研究, 26(3): 413–420. [Ren X M, Yang D Y, Han Z Y. 2006. Terrace evidence of river system change in the upper reaches of Changjiang River [J]. Quaternary Sciences, 26(3): 413–420.]

王 軍, 孫新春, 潘保田, 等. 2013. 鴨子泉河階地的發(fā)育年代及其意義[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境, 27(12): 106–111. [Wang J, Sun X C, Pan B T, et al. 2013. The signif cance of the Yaziquan River terraces development, North frank of the Kunlun Moutain [J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 27(12): 106–111.]

向 芳, 朱利東, 王成善, 等. 2005.長江三峽階地的年代對比法及其意義[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 32: 162–166. [Xiang F, Zhu L D, Wang C S, et al. 2005. Terrace age correlation and its significance in research of Yangtze Three Gorges, China [J]. Journal of Chengdu University of Technology (Science & Technology Edition), 32: 162–166.

向 榮, 楊作升, Saito Y, 等. 2006. 濟(jì)州島西南泥質(zhì)區(qū)近2300 a來環(huán)境敏感粒度組分記錄的東亞冬季風(fēng)變化[J].中國科學(xué)(D輯: 地球科學(xué)), 36(7): 654 – 662. [Xiang R, Yang Z S, Saito Y, et al. 2006. Recent 2300 a records of the East Winter Monsoon from the grain-size component in the mud area Southwest off Cheju Islan, ECS [J]. Science in China (Series D: Earth Sciences), 36(7): 654 – 662.]

胥勤勉, 楊達(dá)源, 葛兆帥. 2011. 金沙江雅礱江河口—金坪子河段貫通過程[J]. 地質(zhì)力學(xué)學(xué)報, 17(2): 185–199. [Xu Q M, Yang D Y, Ge Z S. 2011. Run-through along the estuary of the Yalong River-Jingpingzi reach of the Jinsha River [J]. Journal of Geomechanics, 17(2): 185–199.]

楊達(dá)源. 2004. 長江研究[M].南京: 河海大學(xué)出版社. [Yang D Y. 2004. Study of the changjiang river [M]. Nanjing: Hohai university press.]

楊達(dá)源, 吳勝光, 王云飛. 1996. 黃河上游的階地與水系變遷[J]. 地理科學(xué), 16(2): 137–143. [Yang D Y, Wu S G, Wang Y F. 1996. On river terraces of the upper reaches of the Huanghe river and change of the river system [J]. Scientia Geographica Sinica, 16(2): 137–143.]

楊景春, 李有利. 2001. 地貌學(xué)原理[M].北京: 北京大學(xué)出版社. [Yang J C, Li Y L. 2001. Principle of geomorphology [M]. Beijing: Peking University Press.]

趙志軍, 劉 勇, 陳 曄, 等. 2013. 基于ESR年代的川西高原河流下切速率[J]. 蘭州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 49(2): 160–165, 172. [Zhao Z J, Liu Y, Chen Y, et al. 2013. Quaternary fluvial incision rates of the Western Sichuan Plateau inferred from ESR chronology [J]. Journal of Lanzhou University (Natural Sciences), 49(2): 160–165, 172.]

鄭公望, 朱忠禮, 任秀生, 等. 2000. 釋光方法在地學(xué)研究中的應(yīng)用[J]. 福建地理, 15(3): 33–52. [Zheng G W, Zhu Z L, Ren X S, et al. 2000. Application of luminescence method on geological study [J]. Fujian Geography, 15(3): 33–52.]

Antoine P, Lozouet L N, Chausse C, et al. 2007. Pleistocene fluvial terraces from northern France (Seine, Yonne, Somme): synthesis, and new results from interglacial deposits [J]. Quaternary Science Reviews, 26(22–24): 2701–2723.

Astrade L, Jacob-Rousseau N, Bravard J, et al. 2011. Detailed chronology of mid-altitude fluvial system response to changing climate and societies at the end of the Little Age (Southwest Alps and Cevennes, France) [J]. Geomorphology, 133(1–2): 100–116.

Balco G, Shuster L D. 2009.26Al-l0Be-21Ne burial dating [J]. Earth and Planetary Science Letters, 286(3–4):570–575.

Ballantyne C K, Harris C. 1994. The Periglaciation of Great Britain [J]. Cambridge: Cambridge University Press.

Bates M R. 1994. Quaternary aminostratigraphy in northwestern France [J]. Quaternary Science Reviews, 12(9): 793–809.

Blum M, T Rnqvist T. 2000. Fluvial responses to climate and sea-level change: a review and look forward [J]. Sedimentology, 47( S1): 2–48.

Bridgland R D, Maddy D, Bates M. 2004. River terrace sequences: templates for Quaternary geochronology and marine-terrestrial correlation [J]. Journal of Quaternary Science, 19(2): 203–218.

Bridgland R D, Westaway R. 2008. Climatically controlled river terrace staircases: A worldwide Quaternary phenomenon [J]. Geomorphology, 98(3–4): 285–315.

Büdel J. 1977. Klima-Geomorphologie [M]. Berlin: Gebrüder Bomtrager.

Bull B W. 1990. Stream-terrace genesis: implications for soil development [J]. Geomorphology, 3(3–4): 351–367.

Burbank D W. 2002. Rates of erosion and their implications for exhumation [J]. Mineralogical Magazine, 66(1): 25–52.

Cohen M K, Stouthamer E, Berendsen A J H. 2002. Fluvial deposits as a record for Late Quaternary neotectonic activity in the Rhine-Meuse delta, The Netherlands [J]. Netherlands Journal of Geosciences, 81(3–4): 389–405.

Cordier S, Harmand D, Frechen M, et al. 2006. Fluvial system response to Middle and Upper Pleistocene climate change in the Meurthe and Moselle valleys (Eastern Paris Basin and Rhenish Massif) [J]. Quaternary Science Reviews, 25(13–14): 1460–1474.

Cunha P P, Martins A A, Huot S, et al. 2008. Dating the Tejo river lower terraces in the Rodao area (Portugal) to assess the role of tectonics and uplift [J]. Geomorphology, 102(1): 43–54.

Demoulin A, Hallot E. 2009. Shape and amount of the Quaternary uplift of the western Rhenish shield and theArdennes (western Europe) [J]. Tectonophysics, 474(3–4): 696–708.

Ding Z L, Derbyshire E, Yang S L, et al. 2002. Stacked 2.6 Ma grain size record from the Chinese loess based on five sections and correlation with the deep-sea δ18O record [J]. Paleoceanography, 17(3): 501–521.

Dogan U.2011. Climate-controlled river terrace formation in the Kizilirmak Valley, Cappadocia section, Turkey: Inferred from Ar-Ar dating of Quaternary basalts and terraces stratigraphy [J]. Geomorphology, 126(1–2): 66–81.

Erkens G, Dambeck R, Volleberg P K, et al. 2009. Fluvial terrace formation in the northern Upper Rhine Graben during the last 20000 years as a result of allogenic controls and autogenic evolution [J]. Geomorphology, 103(3): 476–495.

Erkens G, Hoffmann T, Gerlach R, et al. 2011. Complex f uvial response to Lateglacial and Holocene allogenic forcing in the Lower Rhine Valley (Germany) [J]. Quaternary Science Reviews, 30(5–6): 611–627.

Fisk H N. 1951. Loess and Quaternary geology of the Lower Mississipi Valley [J]. Journal of Geology, 59: 333–356.

Gao H S, Liu X F, Pan B T, et al. 2008. Stream response to Quaternary tectonic and climatic change: Evidence from the upper Weihe River, central China [J]. Quaternary International, 186(1): 123–131.

Gob R, Petit F, Bravard P J, et al. 2003. Lichenometric application to historical and subrecent dynamics and sediment transport of a Corsican stream (Figarella River—France) [J]. Quaternary Science Reviews, 22(20): 2111–2124,

Gosse C J, Phillip M F. 2001. Terrestrial in situ cosmogenic nuclide: theory and application [J]. Quaternary Science Reviews, 20(14): 1475–1560.

Guo Y J, Zhang J F, Qiu W L, et al. 2012. Luminescence dating of the Yellow River terraces in the Houkou area, China [J]. Quaternary Geochronology, 10: 129–135.

Hancock G S, Anderson R S. 2002. Numerical modeling of fluvial strath-terrace formation in response to oscillating climate [J]. Geological Society of America Bulletin, 114(9): 1131–1142.

Hey R W. 1997. The lower Wye valley: geomorphology and Pleistocene geology [M]// Lewins S G, Maddy D. The Quaternary of the South Midlands and the Welsh Marches. Field Guide, Quaternary Research Association, London, 61–62.

Innes J L. 2006. Lichenometric dating of debris f ow deposits in the Scottish Highlands [J]. Earth Surface Processes and Landforms, 8(6): 579–588.

Knox J C. 2006. Floodplain sedimentation in the Upper Mississippi Valley: natural versus human accelerated [J]. Geomorphology, 79(3–4): 286–310.

Leopold L B, Bull W B. 1979. Base level, aggradation and grade [J]. Proceedings of the American Philosophical Society, 123(3): 168–202.

Li J J, Xie S Y, Kuang M S. 2001. Geomorphic evolution of the Yangtze Gorges and the time of their formation [J]. Geomorphology, 41: 125–135.

Li J J. 1991. The environmental effects of the uplift of the Qinghai-Xizang Plateau [J]. Quaternary Science Reviews, 10(6): 479–483.

Li J J, Zhang B, Zhu J J, et al. 1999. Magneto-and pedostratigraphy of paleosol-loess sequences in the Lanzhou Basin: evidence for evolution of Huang He [J]. Chinese Science Bulletin, 44(S1): 119–128.

Maddy D, Bridgland R D, Green P C. 2000. Crustal uplift in southern England: evidence from the river terrace records [J]. Geomorphology, 33(3–4): 167–181.

Maddy D, Bridgland R D, Westaway R. 2001. Uplift-driven valley incision and climate-controlled river terrace development in the Thames Valley, UK [J]. Quaternary International, 79(1): 23–36.

Maddy D, Demir T, Bridgland R D, et al. 2005. An obliquitycontrolled Early Pleistocene river terrace record from Western Turkey? [J]. Quaternary Research, 63(3): 339–346.

Maddy D, Demir T, Bridgland R D, et al. 2008. The Early Pleistocene development of the Gediz River, Western Turkey: An uplift-driven, climate-controlled system? [J]. Quaternary International, 189(1): 115–128.

Maddy D. 1997. Uplift-driven valley incision and river terrace formation in southern England [J]. Journal of Quaternary Science, 12(6): 539–545.

Nicholas J W, Butler D R. 1996. Application of relative-age dating technique on rock glaciers of the La Sal Mountains, Utah: an interpretation of Holocene palaeoclimates [J]. Geography Annual, 78: 1–18.

Olszak J. 2011. Evolution of fluvial terrace in response to climate change and tectonic uplift during the Pleistocene: Evidence from Kamienica and Ochotnica River valleys (Polish Outer Carpathians) [J]. Geomorphology, 129(1–2): 71–78.

Pan B T, Burbank D R, Wang Y, et al. 2003. A 900 ka record of strath terrace formation during glacial-interglacial transitions in northwest China [J]. Geology, 31(11): 957–960.

Pan B T, Su H, Hu Z B, et al. 2009. Evaluating the role of climate and tectonics during non-steady incision of the Yellow River: evidence from a 1.24 Ma terrace record near Lanzhou, China [J]. Quaternary Science Reviews, 28(27–28): 3281–3290.

Pan B T, Wang J P, Gao H S, et al. 2005. Terrace dating as an archive of the run-through of the Sanmen Gorge [J]. Progress in Natural Science, 15(12): 1096–1103.

Penck A. 1910. Versuch einer Klimaklassifikationauf Physiographische Grundlage, Preussische Akademie der Wissenschaften [J]. Sitz der Phys Math, Kl, 12: 236–246.

Peters G, Van Balen R T. 2007. Pleistocene tectonics inferred from f uvial terraces of the northern Upper Rhine Graben, Germany [J]. Tectonophysics, 430(1–4): 41–65.

Rixhon G, Braucher R, Bourles D, et al. 2011. Quaternary river incision in NE Ardennes (Belgium)-Insights from10Be/26Al dating of river terraces [J]. Quaternary Geochronology, 6(2): 273–284.

Schumm S A, Dumont J F, Holbrook J M. 2000. Active Tectonics and Alluvial Rivers [M]. Cambridge, U. K.: Cambridge University Press.

Schumm S A, Mosley M P, Weaver W E. 1987. Experimental f uvial geomorphology [M]. New York: John Wiley.

Schumm S A. 1993. River response to baselevel change: implications for sequence stratigraphy [J]. Journal of Geology, 101: 279–294.

Scott M E, Bryant C, Carmi I, et al. 2004. Precision and accuracy in applied14C dating: some findings from the Fourth International Radiocarbon Inter-comparison [J]. Journal of Archaeological Science, 31(9): 1209–1213.

Starkel L. 2003. Climatically controlled terraces in uplifting mountain areas [J]. Quaternary Science Reviews, 22(20): 2189–2198.

Stokes S. 1999. Luminescence dating applications in geomorphological research [J]. Geomorphology, 29(1–2): 153–171.

Sun Jimin. 2005. Long-term fluvial archives in the Fen Wei Graben, central China, and their bearing on the tectonic history of the India-Asia collision system during the Quaternary [J]. Quaternary Science Reviews, 24(10): 1279–1286.

Takeshi I, Toshihiko S, Shoichi H. 2012. Fluvial response to sea-level changes since the latest Pleistocene in the near-coastal lowland, central Kanto Plain, Japan [J]. Geomorphology, 147–148: 49–61.

Vandenberghe J. 2008. The fluvial cycle at cold-warm-cold transitions in low land regions: A ref nement of theory [J]. Geomorphology, 98(3–4): 275–284.

Veldkamp A, van Dijke J. 2000. Simulating internal and external controls on fluvial terrace stratigraphy: a qualitative comparison with the Maas record [J]. Geomorphology, 33(3–4): 225–236.

Veldkamp A, Vermeulen S E. 1989. River terrace formation, modeling, and 3D graphical simulation [J]. Earth Surface Processes and Landforms, 14: 641–654.

Wang A, Smith A J, Wang G, et al. 2009. Late Quaternary river terrace sequences in the eastern Kunlun Range, northern Tibet: A combined record of climatic change and surface uplift [J]. Journal of Asian Earth Science, 34(4): 532–543.

Wang P, Jiang H C, Yuan D Y, et al. 2010. Optically stimulated luminescence dating of sediments from the Yellow River terraces in Lanzhou: Tectonic and Climatic implications [J]. Quaternary Geochronology, 5(2–3): 181–186.

Wegmann W K, Pazzaglia J F. 2009. Late Quaternary fluvial terraces of the Romagna and Marche Apennines,Italy: Climatic, lithologic, and tectonic controls on terrace genesis in an active orogen [J]. Quaternary Science Reviews, 28(1–2): 137–165.

Westaway R, Bridgland R D, Sinha R, Demir T. 2009. Fluvial sequences as evidence for landscape and climatic evolution in the Late Cenozoic: A synthesis of data from IGCP 518 [J]. Global and Planetary Change, 68(4): 237–253.

Zachos J, Pagani M, Sloan L, et al. 2001. Trends, rhythms, and aberrations in global climate 65 Ma to present [J]. Science, 292(5517): 686–693.

Progress in research on river terraces

HU Chun-sheng1,2
(1. College of Territorial Resources and Tourism, Anhui Normal University, Wuhu 241000, China; 2. Anhui Key Laboratory of Natural Disaster Process and Preventing and Controlling, Wuhu 241000, China)

River terrace, which is one of the hot issues of the study on river geomorphology, has irreplaceable advantages in the studies on neotectonic movement, paleoclimate change, evolution of palaeo-drainage system and erosion base level change. In recent years, along with cosmogenic radionuclide dating and computer simulation applied to the study of river terraces, the researches on river terraces have gained signif cant progresses in the chronology, development model, indicating evolution of drainage system and numerical simulation, and will strengthen the precise dating application and numerical simulation of the river terrace research in the future.

river terrace; chronology; development model; numerical simulation; evolution of drainage system

P931.1

：A

：1674-9901(2014)05-0353-10

10.7515/JEE201405007

2014-05-27

國家自然科學(xué)基金項目（41301011）

胡春生，E-mail: huchsh03@163.com