作为动态地貌类型,排水系统对构造过程和气候变化非常敏感,其演化过程深受两者共同影响(例如:Bookhagen 和 Strecker, 2012; Whipple, 2004; Willett 等, 2014)。构造活动决定了基本的地貌格局,进而影响排水系统的发育(例如:Gallen 等, 2013; Kirby 和 Whipple, 2012; Schoenbohm 等, 2004);而气候则通过控制水文条件和沉积物输送,影响侵蚀或沉积过程,从而塑造河床和流域形态(例如:Bookhagen 和 Strecker, 2012; Ferrier 等, 2013; Goudie, 2006)。因此,排水系统记录了重要的区域构造信息和古气候数据,研究其演化过程有助于理解地貌在构造作用和气候影响下的演变机制(例如:Burbank 和 Anderson, 2011; Molnar 和 England, 1990; Willett 等, 2006)。
贡河盆地位于青藏高原东北部(图 1a)。该盆地的排水系统是一个典型的内流系统,与主干黄河分离,并展现出独特的河流地貌特征。主要河流为沙珠玉河,发源于周边山脉,最终流入盆地的东南部湖泊(图 1a, 2a)。先前研究表明,沙珠玉河最初将贡河排水系统与原始黄河相连(例如:Pan, 1994; Perrineau 等, 2011; Xu 等, 1984),但后来黄河的深切作用使两者分离,形成了现今的分水岭(图 1a)。贡河盆地的西部还拥有中国最著名的咸水湖——查卡咸水湖。查卡咸水湖与沙珠玉河上游地区隔离开来,目前海拔高度为 3065 米(图 1a, 2b)。该盆地的河流地貌主要由两条分水岭定义:东部的沙珠玉分水岭将贡河流域与黄河分隔开,西部的查卡分水岭将查卡咸水湖与沙珠玉河源头隔离开来。这种独特河流地貌的演化及其驱动力尚未得到充分研究。研究贡河排水系统的发育过程有助于理解构造活动与气候在地貌演化中的相互作用。
从构造角度来看,贡河盆地是一个狭窄的山间盆地,南侧被埃拉山(Ela Shan)环绕,北侧被青海南山(Qinghai Nan Shan)包围(图 1a)。这种山间地质构造形成于晚中新世,当时青海南山抬升(Zhang 等, 2012),使贡河盆地与青海盆地分离(图 1a)。黄河在贡河和贵德盆地深切侵蚀,形成了现今的分水岭(图 1a),导致这两个盆地的排水系统与现代黄河系统分离。Zhang 等(2014)的研究表明,黄河深切作用引起的等静力响应导致该地区地貌倾斜(图 1(b-2)),进而通过道塘河(Daotang River)的反向流动使上游青海排水系统与原始黄河分离(图 1a,b)。考虑到贡河盆地的明显等静力抬升(图 1(b-1)),这种等静力补偿作用可能也是贡河排水系统隔离的原因。
晚新生代期间,青海南山和埃拉山的山坡上形成了大量冲积扇(图 2a)。这些冲积扇的堆积在盆地内形成了屏障,可能促使高海拔地区形成了封闭的湖泊盆地,即现代的查卡咸水湖。
从区域气候来看,贡河盆地处于半干旱或干旱内陆地带,受到青藏高原的阻挡,免受印度季风和北太平洋的影响(图 1a 中的插图)。尽管缺乏新近纪贡河盆地气候变化的连续记录,但古湖泊退缩(例如:Perrineau 等, 2011)和沙丘扩张(例如:Craddock 等, 2010; Shi 等, 2025)等野外证据表明该地区逐渐趋于干旱。盆地内的沉积记录(图 1c)也显示更新世晚期干旱程度加剧(Liu 等, 2012),这种干旱趋势在更新世向全新世过渡期间达到顶峰(Liu 等, 2008)。干旱气候条件限制了周边山脉的径流输入,从而有助于贡河排水系统的隔离,使其免受黄河的上游侵蚀或沙珠玉河切割分水岭的影响。
本研究利用等静力 rebound 理论和地质年代学方法,将这些构造事件联系起来,分析了贡河盆地的地形演化过程,并评估了等静力抬升、区域干旱和冲积扇沉积对塑造该地区独特河流地貌的重要性。通过贡河排水系统的演化案例,我们展示了构造变化如何与气候变化共同作用于地貌演化中。