王修喜，張研博，王 紅，劉慧明，龐博中，王領(lǐng)兵

（蘭州大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院西部環(huán)境教育部重點實驗室，甘肅蘭州 730000）

0 引言

青藏高原（本文中簡稱高原）最東北邊緣的西秦嶺處于松潘—甘孜地塊、鄂爾多斯地塊和祁連—柴達(dá)木地塊的交匯處，為一深部和淺部相互作用突出、地貌面保留完好、構(gòu)造變形活躍、地殼縮短和左旋走滑斷層作用強(qiáng)烈的區(qū)域，被認(rèn)為是青藏高原東北向擴(kuò)展的關(guān)鍵前緣［1-3］。因此，前人針對區(qū)域構(gòu)造隆升等科學(xué)問題，在西秦嶺及其鄰區(qū)開展了大量研究。主要表現(xiàn)在兩個方面，一是通過新生代盆地進(jìn)行的沉積-構(gòu)造分析，顯示該區(qū)從始新世開始經(jīng)歷了多期隆升事件，尤其是最近8 Ma以來加速構(gòu)造隆起［4-7］。另一方面是通過對該區(qū)山脈巖體的冷卻歷史進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)有些地質(zhì)地貌體在始新世即開始發(fā)生逆沖擠壓［1，8-9］，同時也發(fā)現(xiàn)有些點位的巖體直到中-晚中新世才開始構(gòu)造抬升［10-12］?？梢姡m然進(jìn)行了大量有關(guān)構(gòu)造變形的刻畫和厘定，但是依然無法從地球系統(tǒng)科學(xué)的角度審視這些信息從而進(jìn)行區(qū)域隆升的寫真還原，導(dǎo)致至今無法正確認(rèn)識高原在其最東北緣生長的時間、過程和方式。造成這種現(xiàn)象的主要原因是，長期以來忽視了最具關(guān)鍵紐帶意義的“內(nèi)外力耦合作用”研究。

由于包括西秦嶺在內(nèi)的青藏高原由不同的盆地和山體組成，高原隆起直接表現(xiàn)為山地變形抬升和侵蝕（地貌面形成或解體）以及盆地下沉與堆積。因此，同造山期的地貌發(fā)育及相關(guān)沉積為內(nèi)外營力作用于地表的最直觀結(jié)果，是研究高原隆起過程的最佳信號載體。尤其是終極地貌面發(fā)育過程受侵蝕基準(zhǔn)面的控制（空間大地貌格局尺度上為海平面）［13-16］，它們發(fā)育的停止是構(gòu)造抬升終止侵蝕旋回的結(jié)果，因此解體后殘留的夷平面可直接指示高原的抬升幅度，是研究區(qū)域乃至高原隆升的有效替代指標(biāo)。所以，抓住盆-山耦合中的夷平面發(fā)育過程，也就抓住了區(qū)域構(gòu)造隆起過程與機(jī)理的核心。

西秦嶺夷平面發(fā)育廣泛，保存完好，在高原東北緣最具代表性。前人已對幾個點位的地質(zhì)地貌體進(jìn)行了初步研究，在夷平面的確認(rèn)和分級方面取得許多進(jìn)展［1，4，7］，并認(rèn)為它們的發(fā)育過程跟高原東北向生長緊密相關(guān)［3，16］。但目前西秦嶺全區(qū)域夷平面的分布范圍和性質(zhì)尚不明確，發(fā)育時代尚需精確厘定。而近年來隨著計算機(jī)和遙感技術(shù)的發(fā)展，對夷平面分布范圍和特征的準(zhǔn)確界定逐漸從定性發(fā)展到定量化階段。前已述及，前人對該區(qū)進(jìn)行了大量有關(guān)構(gòu)造變形研究，這為深入探討該區(qū)夷平面的發(fā)育過程提供了基本資料。針對上述西秦嶺新生代夷平面發(fā)育過程對高原形成演化研究的重要價值以及該區(qū)相關(guān)研究的薄弱之處，本文首先利用地貌因子提取法和目視解譯法對該區(qū)關(guān)鍵的具有宏觀古高度指示意義的夷平面的特征、空間展布、級數(shù)進(jìn)行定量分析。其次，在綜合前人研究成果特別是關(guān)鍵的低溫?zé)崮甏鷮W(xué)證據(jù)的基礎(chǔ)上，確定夷平面發(fā)育的時代。最后綜合上述研究和前人有關(guān)結(jié)果，探討高原在西秦嶺隆起的過程，為正確理解高原形成演化提供最東北邊緣的構(gòu)造地貌證據(jù)。

1 西秦嶺地質(zhì)地貌概況

地處我國自然區(qū)劃的天然分界線的西秦嶺位于昆侖—秦嶺—大別山緯向構(gòu)造帶的東端（圖1），東北與華北地塊相接，西北與祁連山帶相連，西臨柴達(dá)木地塊，南部以松潘—甘孜褶皺帶與青藏高原、揚子地塊毗鄰，是構(gòu)成中國大陸主要造山帶及地塊的十字交匯區(qū)［17］，被認(rèn)為是高原東北向擴(kuò)展的前沿［1，3，8］，橫跨長江和黃河流域。

圖1 西秦嶺地質(zhì)簡圖Fig.1 Simplified geologic map of West Qinling

西秦嶺造山帶主要由古中生代火山巖沉積構(gòu)成，并有晚三疊—侏羅紀(jì)花崗巖侵入（圖1）。其北部以西秦嶺北緣斷裂帶為界［18-19］，斷裂帶以南廣布古生代及早中生代地層（主要是三疊系地層，侏羅系及白堊系地層分布范圍較小），以北則以新生代沉積為主，以隴中盆地最為典型。個別殘留的山間盆地也有新生代沉積物分布。

西秦嶺地區(qū)的層狀地貌面主要包括夷平面、剝蝕面、盆地面和河流階地面［7，20］。野外考察發(fā)現(xiàn)（圖2），夷平面廣泛分布于不同時代巖體頂部。主夷平面在澤庫—河南一帶分布高度為3 600～3 400 m，而到合作—迭部一帶主要分布在3 600～3 500 m，直到岷縣—武都一帶降低為2 800～2 700 m，山頂面也呈現(xiàn)由西南向東傾斜狀，由澤庫一帶的4 100 m逐漸過渡到武都一帶的3 600 m。夷平面之下是分布較廣的剝蝕面，由西南部的2 400 m以下逐漸延伸到東北方向的海拔2 000 m以下。剝蝕面以下是現(xiàn)代河流系統(tǒng)，切割新生代地層，形成天然剖面和多級階地［21］。

2 西秦嶺及其周緣地貌面解譯和分析

地貌因子指標(biāo)提取法是基于數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)（DEM）和地理信息系統(tǒng)空間技術(shù)分析，選定若干地貌指標(biāo)（坡度、起伏度、高程、面積等），在軟件中自動提取夷平面［14，22-24］。而目視解譯法是利用夷平面各指標(biāo)（高度、區(qū)位等）對遙感或DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行人工判讀并手動標(biāo)繪［25］。前者對大范圍夷平面的解譯效率高，但是由于同一夷平面在不同區(qū)域或巖體的地貌因子指標(biāo)存在差異，導(dǎo)致提取精度較低。后者精確度高，但是提取耗時費力。因此，本文在充分進(jìn)行野外考察的基礎(chǔ)上，結(jié)合上述兩種方法進(jìn)行夷平面分析。即選取幾個夷平面分布典型的區(qū)域進(jìn)行分區(qū)域地貌因子指標(biāo)的提取、比對，并跟目視解譯法相互驗證，確定適合參數(shù)后結(jié)合西秦嶺漸變的夷平面海拔高度特征進(jìn)行全區(qū)域的夷平面解譯。為了提高結(jié)果的可靠性，最后再選取幾個代表性點位進(jìn)行目視解譯驗證。

常用的地貌因子參數(shù)主要有海拔、坡度和地形起伏度。比如，馮金良等［26］將山頂上坡度介于0°～7°，連續(xù)大區(qū)域分布的平緩面視為夷平面；van der Beek等［14］認(rèn)為喜馬拉雅西北地區(qū)分布在4 200 m以上小于17°的地貌面都為夷平面；Clark等［13］將坡度介于0°～10°、地形起伏度小于690 m作為識別高原東南緣夷平面的主要判據(jù)，而劉芬良［23］認(rèn)為該區(qū)夷平面參數(shù)大多數(shù)處于0°～10°（坡度）、-0.2～0.2 m-1（地表曲率）、＜120 m（地形粗糙度）和250～750 m（相對高度）；馬振華等［22］利用高程變點和最小誤差法對青藏高原東北緣馬銜山夷平面進(jìn)行了提取，認(rèn)為該區(qū)兩級夷平面識別的最佳坡度邊界是12°。由于夷平面在形成后常遭受后期改造作用，特別是高原地廣，發(fā)育不同的構(gòu)造帶和侵蝕活躍區(qū)域，因此在識別夷平面時無法使用統(tǒng)一的判別標(biāo)準(zhǔn)，需要不同的人員根據(jù)研究區(qū)域?qū)嶋H設(shè)定不同的參數(shù)閾值。

本文通過ArcGIS軟件分析SRTM DEM數(shù)據(jù)（從CGIAR-CSI GeoPortal下載）提取地貌面信息。為了確定西秦嶺地區(qū)的夷平面參數(shù)邊界條件，選擇野外考察確認(rèn)的澤庫—河南、瑪曲—碌曲和岷縣—閭井三個典型夷平面分布區(qū)域進(jìn)行分析（圖2）。首先根據(jù)上述前人研究的不同判斷標(biāo)準(zhǔn)分別對這三個區(qū)域的夷平面進(jìn)行識別，通過反復(fù)調(diào)試參數(shù)，發(fā)現(xiàn)使用3×3分析窗口時，坡度≤15°和地形起伏度≤60 m，配合對應(yīng)的海拔即可將它們很好的識別。結(jié)果可跟前人［7，20-21，26］的研究相互驗證。為進(jìn)一步確定它們的閾值，根據(jù)劉芬良［23］、Haider等［24］推薦的方法，分別在研究區(qū)的層狀地貌面解譯中廣泛分布但又容易混淆的夷平面、山間嶺谷及河道或山間盆地上選取地貌單元相對完整、易于區(qū)分、等大的矩形試驗區(qū)域（26 km2）提取其中的像元進(jìn)行分析，分別獲得它們的海拔、坡度及地形起伏度的相互關(guān)系。

由圖3可以發(fā)現(xiàn)，與夷平面區(qū)域?qū)Ρ龋介g嶺谷區(qū)的坡度及地形起伏度范圍明顯更大，而河道或山間盆地雖然坡度和地形起伏度也較小，但其海拔明顯低于夷平面。表明海拔、坡度和地形起伏度三大地貌因子參數(shù)可很好的識別該區(qū)地貌面。根據(jù)圖3所示的夷平面的坡度及地形起伏度特征關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，這三個代表性夷平面的絕大多數(shù)像元點分布在坡度0°～20°和地形起伏度0～80 m范圍內(nèi)，從而確定了這兩個參數(shù)的邊界條件。在ArcGIS軟件中利用坡度工具提取坡度，并利用焦點統(tǒng)計工具提取地形起伏度。提取西秦嶺及其鄰區(qū)的主控因子參數(shù)并分類統(tǒng)計和圖示（圖4）。值得注意的是，研究區(qū)出現(xiàn)成塊分布的非夷平面成因面的干擾［22-23］，比如高海拔地區(qū)的滑坡臺地、人工平臺或小池塘，根據(jù)野外考察結(jié)合目視解譯評估，它們一般表現(xiàn)為坡度0°～1°或者面積≤0.3 km2，本文予以剔除。而海拔的邊界條件則根據(jù)如前所述的野外考察、前人研究［1，7，16，20-22，26-27］和Google Earth影像進(jìn)行綜合分析。由于該區(qū)夷平面東北向傾斜，因此海拔高程東北向遞減。為方便解譯，本文將研究區(qū)劃片（分為鄂拉山一帶、拉脊山一帶、澤庫—河南、瑪曲—碌曲—迭部、合作—臨夏、岷縣—武都、六盤山、最東北部），分別獲得各片區(qū)控制點位的海拔高程數(shù)值，并導(dǎo)入軟件中逐個片區(qū)提取。將以上得到的幾個柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為面數(shù)據(jù)，并作交集運算。再根據(jù)地質(zhì)圖（圖1）進(jìn)行對比，去除某些殘余的高海拔的河谷面和盆地沉積面，先提取各分區(qū)夷平面，最后綜合獲得如圖5所示的夷平面分布范圍。

圖4 西秦嶺地區(qū)坡度、地形起伏度圖Fig.4 Slope and relief results of West Qinling

圖5 西秦嶺及周緣夷平面解譯結(jié)果和檢驗Fig.5 Distribution and certification of the planation surfaces of West Qinling and its neighboring regions

為了進(jìn)一步提高解譯結(jié)果的可信度，選擇澤庫—河南和瑪曲—碌曲一帶的夷平面繼續(xù)深入分析，并增加合作周緣的夷平面進(jìn)行目視解譯驗證（圖5）。澤庫—河南一帶的主夷平面分布高度為3 700～3 500 m，分布范圍較大（圖5）。主要切割三疊系和古近紀(jì)地層，表層土壤下有紅色風(fēng)化殼發(fā)育，其下為基巖露頭［圖2（a）］。此類紅色風(fēng)化殼被認(rèn)為形成于低海拔的熱帶或亞熱帶濕熱環(huán)境中［26］，而該區(qū)現(xiàn)為干冷的高海拔氣候而上覆蓋層為上新世沉積物。該處主夷平面一直向西北方向延伸至貴德盆地附近。主夷平面周邊山脈頂部分布山頂面，海拔高度約4 300～4 100 m，范圍較小。切面圖AA'和BB'顯示夷平面分布于現(xiàn)代分水嶺上部或山脈巖體頂部［22］［圖5（c），（d）］，以斷層或陡崖區(qū)別于周圍地形。同一夷平面西南方向海拔基本相同，而東北向逐漸降低，暗示高原抬升由內(nèi)部向東北邊緣具差異性。根據(jù)上述特性和邊界條件，運用目視解譯法在Google Earth影像中選擇一個分布連續(xù)區(qū)域手繪夷平面總面積為298.32 km2，而地貌因子法提取的夷平面總面積為310.39 km2，兩者計算誤差為3.8%［圖5（a）］。同時將地貌因子法提取的夷平面投至Google Earth影像上進(jìn)行對比［圖5（b）］，發(fā)現(xiàn)跟手繪范圍基本吻合，這充分證明地貌因子法提取結(jié)果可靠。而瑪曲縣一帶地貌以陡峻山地圍限山間盆地為特征，上覆第四系地層［圖1，圖2（d）］，現(xiàn)代河流在盆地中流過但尚未下切，為堆積還在進(jìn)行的盆地面。人類聚落多位于盆地面之上［圖2（d）］?，斍登饕钠矫娣植几叨燃s3 400 m，坡度極為平緩，切割三疊紀(jì)巖體，個別島狀殘丘分布于起伏和緩的主夷平面之上。山頂面海拔高度約為4 100～3 900 m。主夷平面與山頂面高差平均約600 m，以陡坡相連［圖2（c）］，不受地層和巖性的限制，說明主夷平面和山頂面不是一個夷平面經(jīng)后期變異的結(jié)果，而是兩個夷平階段分別發(fā)育到終極的產(chǎn)物［27］；圖5（e）中的切面圖CC'顯示該區(qū)域在地形上表現(xiàn)為盆地面—陡坡—主夷平面。同樣，合作市東部地區(qū)主夷平面保存完整，構(gòu)成美武高原主體，分布高度約3 700～3 500 m。水系以該夷平面為中心呈放射狀流向四周，是一個典型的四周以陡坡為界的分水高地，主要切割古生代地層和侏羅紀(jì)火成巖。山頂面分布范圍狹小，僅存在于美武高原東北部的高山頂部，海拔約4 000 m。圖5（f）和（g）的切面圖可以看到主夷平面以明顯的陡坡與周邊地形區(qū)別，并且夷平面東北向傾斜。

據(jù)上述兩級夷平面分布范圍和特征可知，在青藏高原東北部西秦嶺一帶夷平面保存較好，主要分為兩級。越靠近高原主體，兩級夷平面分布海拔越高，反之，遠(yuǎn)離高原主體處夷平面分布海拔較低，呈東北向傾斜狀。山頂面多分布于區(qū)域高山頂部。主夷平面普遍分布在西秦嶺山脈主體部分。有些地區(qū)的主夷平面上發(fā)育紅色風(fēng)化殼指示其形成于低海拔濕熱環(huán)境條件，與現(xiàn)在的海拔和環(huán)境完全不同。因此夷平面的發(fā)育對區(qū)域隆升具重要指示意義［16，27］。

3 夷平面發(fā)育時代的確定

3.1 低溫?zé)崮甏鷮W(xué)證據(jù)

近年來低溫同位素?zé)崮甏鷮W(xué)方法理論和技術(shù)均獲得了突破。由于這類方法能夠相對精確的恢復(fù)出地質(zhì)地貌體在有效探測深度和年齡范圍內(nèi)所經(jīng)歷的時間-溫度歷史，已初步運用到高原部分區(qū)域的殘留地貌面分析中［10，13-15］，為高原構(gòu)造地貌研究提供了新的絕對年代學(xué)手段［28］。并且它們揭示的地質(zhì)地貌體的剝露歷史，是內(nèi)外力作用的最直接結(jié)果［29］，因此在夷平面研究中獲得越來越廣泛的應(yīng)用。Wang等［30］對天水—西河一帶的磷灰石裂變徑跡熱史模擬顯示有些巖體在大約85～52 Ma時段逐個快速剝露（≥5℃·Ma-1）到地下約120℃處，一部分巖體以中速（5～1℃·Ma-1）通過部分退火帶，最后剝露到地表；一部分巖體先以低速（≤1℃·Ma-1）后以中高速通過部分退火帶，轉(zhuǎn)折點分別大約發(fā)生在37 Ma、30 Ma和5 Ma，之后剝露出地表［圖6（a），（b）］。而有些巖體大約在37～30 Ma快速剝露到地下約120℃處，一部分巖體以中速通過部分退火帶，最后剝露出地表；一部分巖體先以低速后以中高速通過部分退火帶，轉(zhuǎn)折點分別發(fā)生在＜10 Ma左右，之后剝露出地表［圖6（b）］。Enkelmann等［10］利用相同方法對武都—康縣—成縣一帶的地貌體進(jìn)行熱史模擬發(fā)現(xiàn)，這些巖體在95～88 Ma發(fā)生快速剝露或熱重置作用，之后以低速率剝露或埋藏，最后大約在9～3 Ma發(fā)生大規(guī)模熱重置后快速剝露出地表［圖6（a），（b）］。Chen等［31］在更東部的東岔—兩當(dāng)—略陽一帶的熱史模擬發(fā)現(xiàn)，該區(qū)大部分巖體大約在＞105 Ma、97～60 Ma發(fā)生快速剝露事件，并快速通過120～80℃，之后速率突變降低，大部分樣品在＜10 Ma后剝露速率再次加快并出露于地表。而Zattin等［19］在西秦嶺中西部循化—同仁—合作—岷縣一帶得到的磷灰石裂變徑跡數(shù)據(jù)顯示出西秦嶺北緣斷裂南北兩側(cè)剝露歷史不同，斷裂北側(cè)最晚于90 Ma便剝露至部分退火帶以上，之后緩慢剝露到地表；斷裂以南則在120～84 Ma經(jīng)歷一次熱事件，最后以中速緩慢剝露。上述研究揭示的區(qū)域巖體時間-溫度歷史給夷平面發(fā)育過程提供了直接證據(jù)：不同部位的巖體在白堊紀(jì)—新生代的不同時間段快速剝露或者熱重置，集中發(fā)生的時段約為＞52 Ma、38～26 Ma、＜10 Ma三段。相對平靜期僅有52～38 Ma和26～10 Ma［圖6（b）］。

這種快速剝露期—相對平靜期相間的特性也獲得了盆地碎屑低溫?zé)崮甏鷮W(xué)研究的支持。Wang等［30］利用裂變徑跡熱年代學(xué)方法對天水—西和—禮縣盆地的磷灰石碎屑分析發(fā)現(xiàn)，盆地物源區(qū)分布在西秦嶺北部，新生代以來區(qū)域巖體在＞70 Ma、66～49 Ma、38～29 Ma、約22 Ma和13～8 Ma陸續(xù)發(fā)生持續(xù)時間相對短暫的快速剝露事件（即地體“淬火”）。而在這些事件間隔期，再無代表剝露事件的其他年齡組分出現(xiàn)，為相對靜止期。類似的盆地碎屑磷灰石裂變徑跡信號也在西秦嶺東北部的武都山間盆地［32］、西秦嶺西部貴德盆地［33］、西秦嶺北緣斷裂中部以北的蘭州盆地［34］均有記錄［圖6（a），（c）］。雖然受限于地層沉積斷續(xù)、地層時代跨度不同以及地層個別層位的磷灰石含量過低導(dǎo)致信號丟失等問題，造成這些盆地揭示的信號不完整，并且活躍時間間隔存在微小差異，但是總體來看，長時間的靜止期僅發(fā)生在47～38 Ma和22～13 Ma［圖6（a）～（c）］。

由于碎屑和基巖低溫?zé)崮甏鷮W(xué)年齡計算方法以及探測靈敏度存在差異，導(dǎo)致獲得的時間間隔和分辨率存在些許差別。針對方法特征、誤差范圍、年齡匯聚度和結(jié)果可靠性，對這些信息進(jìn)行仔細(xì)梳理、比對，認(rèn)為新生代以來該區(qū)主要的快速剝露期為66～47 Ma、38～22 Ma和≤13 Ma，它們的間隔為相對靜止期。

而依據(jù)地層年界法、殘留風(fēng)化殼法等相對年齡法，崔之久等［35］、潘保田等［20］和李吉均［7］初步推斷青藏高原及其周緣分布的山頂面形成時間不晚于漸新世末期，而分布廣泛的主夷平面大致形成于中新世中期至上新世早期。本文獲得的西秦嶺快速剝露—靜止期次可為這些夷平面的發(fā)育過程提供更多年代學(xué)制約［圖6（b），（c）］：即發(fā)生在66～47 Ma、38～22 Ma、≤13 Ma剝露活躍的事件期次為該區(qū)部分巖體經(jīng)歷“地體淬火”的造山階段［10，13，19，28］；而期間的47～38 Ma和22～13 Ma相對平靜期指示削高填低的夷平過程［7，20，28］。

圖6 西秦嶺及其周緣低溫?zé)崮甏鷮W(xué)和構(gòu)造變形事件匯總Fig.6 Compilation of the existed studies of low-temperature thermochronology and other tectonic and deformation evidences

3.2 構(gòu)造變形證據(jù)

事實上，準(zhǔn)平原的形成需要經(jīng)歷一個相當(dāng)長的構(gòu)造抬升平靜期［7，16，20］。針對部分殘留于高原上的夷平面研究發(fā)現(xiàn)，這一過程需要持續(xù)10～15 Ma左右的時間［13，15］。而李吉均等［16］通過現(xiàn)代高原侵蝕作用和河流的搬運能力進(jìn)行的估算認(rèn)為該過程需要8 Ma。因此，準(zhǔn)平原意義上的夷平面發(fā)育至少需要8～10 Ma的構(gòu)造抬升相對穩(wěn)定期。

本文收集整理了近期西秦嶺及其鄰區(qū)有關(guān)構(gòu)造變形的事件和證據(jù)［圖6（d）］，包括巖體的（UTh）/He等低溫?zé)崮甏鷮W(xué)、盆地磁性地層學(xué)、物源示蹤（鋯石U-Pb法，重礦物等）和沉積-構(gòu)造分析方面的研究。獲得的構(gòu)造事件主要以斷裂逆沖、盆地掀斜或褶皺、沉積物源區(qū)生成或改變?yōu)樘卣?。由于研究目的和研究手段的不同，有些點位獲得多期次信號，而有的點位僅有單一事件。但是總體而言這些信號可以按照發(fā)生的時間進(jìn)行歸納（分別發(fā)生在63～48 Ma、36～33 Ma、29～27 Ma、24～22 Ma、約13 Ma、10 Ma、＜8 Ma），并發(fā)現(xiàn)它們在研究區(qū)均有分布［圖6（d）］，表明區(qū)域構(gòu)造變形具同時性。由于發(fā)生在36～33 Ma、29～27 Ma、24～22 Ma的事件間隔很短（≤4 Ma），可歸類為發(fā)生在同一造山期（36～22 Ma）中的三個相對集中的構(gòu)造活動期次。同樣，發(fā)生在約13 Ma、10 Ma、＜8 Ma的構(gòu)造活動共同組成一個≤13 Ma的造山期。很明顯這些造山期次跟碎屑低溫?zé)崮甏鷮W(xué)限定的區(qū)域快速剝露事件的時間范圍基本一致（圖6），代表區(qū)域構(gòu)造活躍—巖體“淬火”—山體侵蝕剝露—盆地沉積（有時伴有變形）的上地殼物質(zhì)循環(huán)過程。而造山相對靜止期圍限在48～36 Ma和22～13 Ma，時長分別約為12 Ma和9 Ma，具備發(fā)育準(zhǔn)平原的前提條件，再次驗證了對該區(qū)夷平面發(fā)育過程時代限定的準(zhǔn)確性。

值得注意的是，造山相對平靜期并不意味著構(gòu)造活動完全停止。Dupont-Nivet等［49］和Duvall等［8］分別通過古地磁和伊利石測年方法研究該區(qū)在始新世左旋走滑斷層活躍并順時針構(gòu)造旋轉(zhuǎn)。而Yan等［58］、Li等［59］通過貴德—臨夏—天水盆地的古地磁研究發(fā)現(xiàn)中新世早-中期該區(qū)再次順時針構(gòu)造旋轉(zhuǎn)。同時，Clark等［1，13］、Royden等［60］認(rèn)為中新世早-中期高原下地殼發(fā)生流變并向周緣流動，受揚子地塊的阻擋，其東北向分支通過西秦嶺“通道”向外流動。這表明在印度-歐亞大陸碰撞并持續(xù)東北向擠壓的條件下，該區(qū)在上述時段分別構(gòu)造轉(zhuǎn)換或調(diào)整，由擠壓造山變?yōu)闃?gòu)造旋轉(zhuǎn)/擠出狀態(tài)。這些時段此類地球動力學(xué)過程均為準(zhǔn)平原的發(fā)育提供了條件。

4 西秦嶺夷平面發(fā)育對高原隆升的啟示

綜合上述證據(jù)和分析，可以梳理出該區(qū)夷平面的發(fā)育過程。從白堊紀(jì)至古新世（＞47 Ma），該區(qū)構(gòu)造活躍，不同的巖體在不同的時段逐次快速剝露，整個區(qū)域年齡隨機(jī)分布，無明顯規(guī)律（圖6），表明區(qū)域經(jīng)歷“地體淬火”的造山階段［10，13，19，28］。Qi等［52］利用湖相沉積的碳氧同位素重建的跟西秦嶺相接的中祁連山東緣的古高度顯示，有些地區(qū)曾經(jīng)隆升到2 200～3 500 m。隨后該區(qū)進(jìn)入約12 Ma（47～36 Ma）的構(gòu)造抬升相對靜止期，巖體也經(jīng)歷緩慢的蝕頂作用，形成準(zhǔn)平原狀態(tài)的地貌面。這與其他證據(jù)相符合：數(shù)值模擬結(jié)果顯示約40 Ma時的高原整體處于＜3 000 m的低海拔狀態(tài)［61］；而近年來在高原及其周緣發(fā)現(xiàn)大量該時期的動植物化石顯示，高原當(dāng)時南北動植物交流活躍，氣候溫暖濕潤，海拔高度不超過2 300 m［62-63］；柴達(dá)木盆地的碳酸鈣和哺乳動物化石的氧同位素的古高度結(jié)果顯示高原東北緣部分區(qū)域低于1 500 m［52，62］。參考這些證據(jù)推斷當(dāng)時西秦嶺地貌面應(yīng)夷平到低海拔狀態(tài)（＜1 500 m）。

該區(qū)在38～22 Ma再次構(gòu)造變形活躍（圖6），部分巖體快速剝露，進(jìn)入“地體淬火”階段，統(tǒng)一的地貌面遭受抬升而解體，個別依然殘留在現(xiàn)今的山頂處（圖2，圖5），產(chǎn)生新的記錄該期次事件的磷灰石顆粒并被快速侵蝕搬運到盆地中堆積。蘭州和西寧盆地的孢粉記錄揭示該時段大部分物源區(qū)巖體隆升到可以生長針葉林的高度（2 000～3 000 m）［49，64］。而此時高原東北緣的柴達(dá)木盆地北部和中祁連山個別區(qū)域也同步隆升到2 800～3 300 m［40，65］。之后該區(qū)在22～13 Ma再次構(gòu)造抬升相對靜止，經(jīng)歷了約9 Ma的夷平過程，形成一個接近準(zhǔn)平原狀態(tài)的地貌面［7，20］，該面的有些殘山上仍保留有山頂面（圖2，圖5）。Hui等［51］通過澤庫盆地的孢粉記錄估算西秦嶺西南部在早-中中新世海拔處于1 200～1 400 m，而西寧盆地基于生物標(biāo)志化合物重建的古高度結(jié)果顯示該區(qū)在中中新世之前不超過1 km［46］。據(jù)此推斷，本期次形成的大地貌面的海拔低于1 500 m。

中新世中晚期—上新世以來（≤13 Ma），包括西秦嶺在內(nèi)的青藏高原東北緣經(jīng)歷了頻率密集的脈動性隆升過程（分別發(fā)生在約13 Ma、約10 Ma、8～6 Ma、約3.6 Ma和約2.6 Ma）［7，59］。柴達(dá)木盆地沉積物的古高度研究顯示該區(qū)西部在8.1～2.5 Ma已經(jīng)從以前的＜1 500 m隆升到＞2 000 m，東北部在13～10 Ma由海拔700～1 100 m隆升到3 300～4 000 m［66］，西寧盆地在10～8 Ma強(qiáng)烈抬升1 km［46］。這些強(qiáng)烈的構(gòu)造抬升活動被譽為“青藏運動”［16］，導(dǎo)致統(tǒng)一的大地貌面及其之上的殘留面解體并隆升到現(xiàn)代高度，指示高原東北緣夷平面發(fā)育完成（圖2，圖5）。夷平面東北向傾斜表明本期次抬升幅度由高原內(nèi)部向邊緣逐漸降低。高原在其最東北邊緣的西秦嶺一帶最終隆起，奠定了我國現(xiàn)代西高東低的大地貌格局。

近年來大量研究顯示高原在不同的區(qū)域可能存在差異性的生長過程和多種生長機(jī)制［63］。而新生代西秦嶺夷平面發(fā)育過程顯示，印度-歐亞板塊碰撞的遠(yuǎn)程效應(yīng)同步傳遞到高原最東北邊緣［1-2，19］。隨著板塊匯聚和作用力的持續(xù)東北向傳遞，西秦嶺表現(xiàn)出構(gòu)造抬升活躍期與平靜期間隔出現(xiàn)的生長特性，既對應(yīng)深部的擠壓—隆升—構(gòu)造轉(zhuǎn)換/擠出過程，也對應(yīng)著地表系統(tǒng)的隆升—剝露—夷平旋回。對不同點位的各種信息進(jìn)行時空對比和梳理（圖6），將已有的大量貌似無關(guān)甚至相互矛盾的信息進(jìn)行鑒別和關(guān)聯(lián)，勾勒出相對完整的高原在其最東北邊緣西秦嶺的生長過程。這對正確評鑒和分析高原其他部位的大量類似的證據(jù)和現(xiàn)象具啟發(fā)性。本研究也揭示出重建夷平面發(fā)育過程，對深刻理解高原隆起過程和機(jī)制具有重要意義。

5 結(jié)論

地貌因子提取法和目視解譯法相結(jié)合可很好的定量解譯夷平面。西秦嶺及其周緣夷平面殘留在坡度小于20°，地形起伏度小于80 m，最小面積閾值為0.3 km2的高海拔區(qū)域。綜合前人有關(guān)該區(qū)低溫?zé)崮甏鷮W(xué)和構(gòu)造變形證據(jù)，獲得該區(qū)新生代以來造山期次主要發(fā)生在66～47 Ma、38～22 Ma、≤13 Ma，而期間的47～38 Ma和22～13 Ma為夷平期。結(jié)合現(xiàn)有的古高度結(jié)果初步推斷，在造山期有些區(qū)域的巖體曾經(jīng)抬升到3 km乃至更高海拔，而造山平靜期以夷平作用為主，形成統(tǒng)一的大地貌面的海拔低于1 500 m?，F(xiàn)存的山頂面在約47 Ma開始經(jīng)歷剝蝕作用，主夷平面的發(fā)育始于22 Ma的夷平過程。青藏運動導(dǎo)致這兩級地貌面隆升到現(xiàn)代高度，夷平面東北向傾斜表明本期次抬升幅度由高原內(nèi)部向邊緣逐漸降低。

謹(jǐn)以此文，紀(jì)念李吉均先生！