Remote Sensing: 沿阿尔金断裂的水系系统位错与水系演化

      青藏高原晚新生代期间的持续向东挤出，导致了高原物质向东的不断扩展，并引发了水系变迁、环境变化和地震迁移等一系列的环境与灾害问题。全长约2000km阿尔金断裂作为强烈左旋走滑的全新世活动断裂，是调节高原物质向东挤出的主要边界走滑断裂（图1）。因此，准确厘定该断裂晚新生代以来的最大左旋走滑位移，对于限定青藏高原向东挤出的规模非常重要。长期以来，前人通过地质构造、构造地貌和大地观测等手段从不同学科角度探索着这一科学问题，但对其一直存在诸多争议。

      沿走滑断裂的水系位错是一种典型的活动构造地貌标志，在国内外活动构造研究领域得到了广泛应用。然而，前人研究主要是集中在利用某些局部的水系位错来计算断裂滑动速率，抑或是研究活动断裂位移分布特征。然而，关于水系位错大小和水系规模的关系研究却鲜有报道。在水系累积走滑位移的同时，也不断发生着溯源侵蚀作用，导致地貌特征和水系河道的改变，这一构造-地貌过程是彼此伴生的，但其时空演化特征、不同岩石条件对水系河道演化和位错累积的影响仍不清楚。

      针对以上问题，中国地质科学院地质力学研究所陈鹏博士以青藏高原北缘的阿尔金断裂为研究对象，通过DEM数据处理和遥感影像解译（图2），系统采集了沿阿尔金断裂全段水系位错大小和断错点上游长度（the channels from the headwater to the deflected point），共获得了数百个水系的位错大小—上游长度数据对（153个），并对其进行了数理学的统计分析。同时，为确定河道路径演化对不同岩石条件的依赖性，根据河道发育路径所在区域的岩石类型，将其划分为基岩河道（bedrock channel），非基岩河道（non-bedrock channel）和非基岩下游河道（non-bedrock downstream）三种，以区分和检验不同岩石条件下水系位错大小与河流上流长度的相关性。

图2. 沿阿尔金断裂具有不同规模位移大小的水系系统位错

图3. （a）水系位错大小与上游长度双对数投影图；（b）不同类型水系河道水系位错大小与上游长度相关系数分布图

      基于断错水系的遥感解译和数百个水系位错数据的数理统计分析，得出以下主要新认识：

      1. 受控于阿尔金断裂左旋走滑活动，不同规模的水系河道均发生了系统性位错，位错值介于7 m-72 km之间。由于河流袭夺和河道废弃，推测阿尔金断裂晚新生代以来最大累积位错应该大于72 km。 这一结果对于约束青藏高原晚新生代以来向东挤出的规模具有重要参考意义。

      2. 水系位错大小与其河流上游长度具有正相关关系，并且基岩河道通常具有更好的线性相关性，而非基岩河道更易发生河道的废弃和袭夺，造成断层位错累积过程的干扰、中断或抹除。

新的研究成果将水系的系统位错作为可靠的地貌标志，很好地限定了阿尔金断裂晚新生代以来的累积位错，进而为更好地认识青藏高原向东挤出幅度提供了新的支撑。也为研究水系演化与活动断层位错累积之间的关系提供了典型范例。

      以上研究成果已发表于国际一区地学/遥感学期刊 Remote Sensing（影响因子IF：4.848），该成果得到了国家自然科学基金（41873063, 41872225）和中国地质科学院地质力学研究所基本科研业务费（No. DZLXJK202107）的资助。

Chen, P; Yan, B; Liu, Y. Active Strike-Slip Faulting and Systematic Deflection of Drainage Systems along the Altyn Tagh Fault,Northern Tibetan Plateau. Remote Sens. 2021, 13, 3109. https://doi.org/10.3390/rs13163109.