新生代的扩展构造导致汾渭地堑断陷并持续沉陷和拉张。现代豫西段黄河西起三门峡,东至小浪底,贯通地堑、深切萧山,形成了东西展布的三门峡谷。它沟通了上下的游水系,是黄河东流入海的标志河段。揭示现代黄河东流入海水系格局的形成过程和动力机制,对于深入理解青藏高原向东挤出的远程构造效应具有重要意义。实验室潘保田教授地貌研究团队的胡振波副教授等,开展了大量豫西段黄河沿岸地貌面和河流沉积物的研究工作,认为该区域的萧山是现代黄河东流入海的最后地貌屏障,相关的阶地、夷平面等河流最直接地貌档案也能可靠地记录三门峡谷的贯通过程。根据上覆风成沉积物的底界年龄,限定下伏夷平面和T5-T1阶地分别形成于3.63 Ma、1.24 Ma、0.86 Ma、0.62 Ma、129 ka 和12 ka;基于此年代框架,进而提出了黄河东流入海水系格局形成的概念模型(图4)。由于青藏高原向东挤出,汾渭地堑被进一步拉张,周边山地和部分内部地堑开始抬升,造成地堑缩窄,夷平面在3.63 Ma开始瓦解;地势起伏加剧,为河流注入强大能量。之后,随着萧山相对以西的汾渭地堑和以东的华北平原持续隆升,东麓水系开始向西扩展,于3.63-1.24 Ma 切开萧山,袭夺了黄河中上游水系;至此,三门古湖瓦解,黄河东流入海格局出现。大量内陆沉积物倾泻入海,导致沉积速率在1.0 Ma左右剧增,为洋盆陆相沉积物的堆积速率变化找到了除构造活动和气候变化的第三个控制因素。
该项工作以“The linking of the upper-middle and lower reaches of the Yellow River as a result of fluvial entrenchment”为题于2017年6月发表在《Quaternary Science Reviews》上,该成果对于探讨全球陆相沉积物的空间分布和控制因素具有重要意义。
图1 汾渭地堑地貌演化示意图
(A)汾渭地堑断陷、侵蚀和填充(I, 由于早上新世扩展构造,地堑断陷; II, 夷平面于3.63 Ma形成);(B)3.63 Ma以来,周边山地和部分内部地堑抬升,夷平面瓦解;(C)地堑侵蚀,填充和切割(I, 缩窄的地堑进一步侵蚀和堆积过程; II, 黄河于1.2 Ma深切三门组形成最初河谷);(D)黄河1.2 Ma以来下切和阶地发育过程