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理解青藏高原东北缘河流侵蚀与流域整合对气候和构造变化的响应机制是地貌学关键问题。本文通过高分辨率地貌制图和22个子流域河流剖面反转分析，揭示早更新世 (~2Ma) 气候转型触发侵蚀波，整合黄远与党岭盆地，形成 Yellow River 入侵基础。研究证实气候驱动下的流域重组是高原边缘地貌演化的主控因素。
苏强|王贤燕|余阳|蔡东旭|李正晨|吴浩瀚|卢华宇
南京大学地理与海洋科学学院，南京，210023，中国
摘要
了解排水网络演化如何响应气候和构造变化仍然是地貌学中的一个关键问题。本研究通过探讨更新世气候转变如何影响河流侵蚀和排水网络演化，解决了青藏高原东北缘观察到的河流侵蚀过程缓慢与快速之间的悖论。我们以黄河流域为例，整合了22个子流域的高分辨率地貌测绘数据以及河流剖面反演分析结果。研究结果表明，在约200万年前，西宁盆地开始出现了一个短暂的侵蚀波，这从下游到上游的河床切割点迁移时间（约218万年至28万年前）和阶地年龄的系统性变化中得到了证实。这一侵蚀脉冲打破了黄源盆地和大同盆地之间的古地理分界，导致约140万至167万年前这两个盆地的排水系统开始整合。我们将这种加速的侵蚀和排水重组归因于更新世早期气候转变期间径流变化的增加以及沉积物输送效率的提高，这些因素加剧了侵蚀速率并推动了区域基准面的下降。这种由气候驱动的排水系统整合不仅为黄河向高原边缘有效传输侵蚀信号创造了条件，也为黄河随后深入青藏高原内部提供了关键动力。我们的发现表明，气候驱动的排水系统重组是影响地貌短期变化的首要因素，并将第四纪气候变化与高原边缘的不稳定直接联系起来，为理解构造活跃地区地貌对气候强迫的敏感性提供了更深入的见解。
引言
河流系统在地貌演化中起着基础性作用，通过侵蚀、搬运和沉积作用，在构造和气候的驱动下塑造地形（Whipple等人，2022年；Willett等人，2018年）。在造山高原边缘，排水网络会经历复杂的重组过程，从内部排水、地势低缓的盆地转变为外部侵蚀明显的山坡（Giachetta和Willett，2018年；Heidarzadeh等人，2017年；Lease和Ehlers，2013年；Liu-Zeng等人，2008年；Seagren和Schoenbohm，2021年）。理解这种排水系统整合的机制和时间过程对于解码地形发育历史和构造应变的传播至关重要（Prince等人，2011年；Seagren和Schoenbohm，2021年；Yang等人，2015年）。
青藏高原东北缘（NETP）为研究排水系统整合机制提供了理想的实验室。现代黄河系统的形成过程——包括深切峡谷的形成和先前孤立盆地的整合——至今仍存在争议，不同的假说提出了不同的触发因素，如更新世时期的湖泊溢出（Craddock等人，2010年）、区域构造抬升（Li等人，2020年；Su等人，2023年）或古排水系统的收缩（Liu-Zeng等人，2008年；Ye和Tan，2025年）。在NETP，排水系统的整合主要归因于三种可能相互补充的机制：（1）由于气候调节导致的湖泊水位上升而引起的自上而下的溢出效应（Craddock等人，2010年）；（2）通过分水岭突破的自下而上的侵蚀作用，这种侵蚀作用通过渐进的河流侵蚀作用向上游传播（Guo等人，2026年；Li等人，2020年）；（3）与上述任一机制相关的深切作用可能引发等静力响应，从而破坏支流、孤立内部盆地并触发进一步的排水系统重组（Zhang等人，2014年）。虽然第四纪冰期-间冰期周期对区域侵蚀和沉积作用的影响已得到充分证实（Pan等人，2003年；Wang等人，2015年），但气候在触发高原边缘特定排水系统整合事件中的具体机制作用仍不明确。一个关键不确定性在于，气候是作为直接催化剂（例如引发湖泊溢出）还是作为一种间歇性促进侵蚀作用突破高原边缘的机制。
黄河是上游黄河的一条外部支流，流经内部的青海湖盆地，其流域内保存有完好的阶地结构和一系列珠状盆地，为研究第四纪冰期-间冰期气候波动期间的排水系统整合机制提供了宝贵的资料。通过地貌测绘、22个子流域的河流剖面反演以及阶地年代学分析，我们重建了黄河的整合历史。我们的研究验证了更新世气候转变是否通过自下而上的侵蚀作用促进了排水系统的重组，为高原边缘的演化提供了机制上的解释。
地质背景
黄河流域位于青藏高原东北缘的一个关键地貌过渡带，将高原内部的平坦表面与边缘的深切峡谷连接起来。作为上游黄河外部排水系统最大的支流，它与内流型的青海湖盆地形成了鲜明对比（图1a）。该流域受到三条主要断层系统的塑造（图1b）：
地形分析
我们使用了分辨率为30米的Forest and Buildings Removed Copernicus数字高程模型（FABDEM）进行地形分析（Hawker等人，2022年）。为了最佳捕捉河段尺度和山谷尺度的地形特征，分别使用了90米和1公里的矩形移动窗口来计算坡度和局部起伏（DiBiase等人，2010年）。通过定义最小排水面积的河床起点阈值，从排水网络中提取了河流河道。
河床切割点分布与河流剖面反演
通过χ-elevation（χ-z）图中的陡峭坡度变化，共识别出23个非岩性类型的河床切割点（图2），排除了与岩性差异相关的特征（例如抗侵蚀的基岩露头）。这些切割点显示出明显的空间聚集现象：在黄河支流中，切割点主要分布在2900至3400米海拔范围内，包括一个显著的干流河床切割点（图2b），表明存在一个活跃的上游迁移侵蚀波。相比之下，巴俄克河...
方法可靠性和局限性
我们的河流剖面反演结果得到了独立的地貌和地层证据的强有力验证。在黄河流域重建的古河道与西宁盆地约200万年前的T12阶地高度一致（图2b），而来自流域1（218±0.4万年）和流域2（206±0.34万年）的切割点迁移时间在时间上也与T12阶地年龄相符（图7）。切割点迁移时间从下游到上游逐渐变早（约218万年...
结论
通过对切割点迁移时间、最高阶地年龄和阶地砾石岩性的综合分析，我们发现更新世早期（约200万年前），黄河流域内的排水系统开始扩张，这一过程是由气候驱动的基准面下降引起的。下游到上游的切割点迁移时间逐渐变早（约218万年至28万年前），以及阶地年龄的变化记录了一个自上游向下游传播的侵蚀波。这一侵蚀脉冲突破了西宁盆地、黄源盆地和大同盆地之间的地形分界...
CRediT作者贡献声明
苏强：撰写——审稿与编辑、原始草稿撰写、调查、数据分析、概念构建。王贤燕：撰写——审稿与编辑、可视化处理、数据获取、概念构建。余阳：撰写——审稿与编辑、调查。蔡东旭：撰写——审稿与编辑、调查。李正晨：撰写——审稿与编辑、调查。吴浩瀚：撰写——审稿与编辑、调查。卢华宇：撰写——审稿与编辑，
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
我们谨将本文献给今年早些时候去世的Jef Vandenberghe教授，以纪念他对河流地貌学领域的杰出贡献。本项工作得到了国家自然科学基金（项目编号：42430513、42021001）的财政支持。
