Research on Geomorphological Morphology and Regionalization of Hoh Xil Based on Digital Elevation Model (DEM)

XU Li1,2, LI Jianghai 1,2,†, LIU Chiheng1,2, CUI Xin1,2

1. The Key Laboratory of Orogenic Belts and Crustal Evolution (MOE), School of Earth and Space Sciences, Peking University, Beijing 100871; 2. Institute of Oil and Gas, Peking University, Beijing 100871; † Corresponding author, E-mail: jhli@pku.edu.cn

Abstract The geomorphological morphology was analyzed quantificationally and the geomorphological regionalization was studied detailedly based on Digital Elevation Model (DEM) of Hoh Xil area combinated with platform of Geographic Information System (GIS). Research suggests that the Hoh Xil area composes of three types in terms of absolute altitude: the middle, the high and the highest, and the high altitude type makes up about 69.38%. Due to the formation of planation surface, the relief amplitude in this area is less than 200 m mainly included plain, tableland and hill. Rivers headward erosion caused by strong uplift of Qinghai-tibet plateau was not exert an influence on the Hoh Xil except Sanjiangyuan region. So the primary compose of slope type are micro slope, slow slope and slope which all less than 15°. According to regional differentiation of the essential geomorphological types and their genesis, the Hoh Xil is divided into four major geomorphological regions: the Qiangtang plateau (Region Ⅰ), the east Kunlun mountains (Region Ⅱ), Sanjiangyuan hill mountains (Region Ⅲ) and Qaidam plateau and basins (Region Ⅳ). Moreover, the Region Ⅰ is divided into Hoh Xil plateau lake basin (Subregionⅰ ) and Dangla high mountains (Subregionⅰ ). The Region Ⅱ is divided into southern highest 1 2

mountain (Subregion Ⅱ1) and northern high mountains (Subregion Ⅱ2). The morphology research which reflect altitude, relief and slope and regionalization research which show geomorphological pattern and horizontal differentiation of plateau, mountain land, mountain plateau and basin will be of great significance in geomorphic, landform type and exploitation, protection in Hoh Xil. Key words DEM; Hoh Xil; geomorphological morphology; geomorphological regionalization

地貌是陆地表面各自然地理要素相互作用最活跃的界面, 不仅复杂多变, 而且在很大程度上控制着其他生态、环境因子的分布和变化, 进而控制着

[12]自然环境的分异 。形成地貌的过程复杂多样,使得地貌类型与自然景观极为繁多, 不同区域的地貌既有相似性, 又存在差异性, 根据这种异同进行地貌分区, 能更深刻地认识地貌的区域特征及区域间差异, 对地貌研究具有重要的价值[34]。

目前, 利用数字高程模型(digital elevation model, DEM)进行地貌要素的自动提取是地貌科学研究的热点, 在基本地貌形态分析中的应用已日趋成熟[56]。基于 DEM 进行基本的地貌要素分析, 能快速、准确地获取传统地形图无法表征的相关信息,易于进行可视化研究、统计分析和区域分析[78], 在进行大范围地貌研究或交通不便区域地貌普查工作中具有重要的应用价值[910]。青藏高原的地貌形成与演化一直是我国构造地

[1112]貌研究最活跃的领域 。可可西里地区位于青藏高原腹地, 是青藏高原夷平面保存最好的地区,并完整地保存着世界上最长、最新的古地震断裂带遗迹, 同时发育温泉、火山地貌、冰川、冰缘地

[1318]貌、高原湖泊群等特殊的地貌类型 。这种地貌特点和地貌类型的形成, 直观地记录了青藏高原隆升的地质演化过程及气候、环境的变化过程。然而, 可可西里地区面积广阔, 交通条件差, 地貌普查工作存在诸多困难, 对可可西里地区地貌形态的定量分析及地貌区划研究都欠缺。本文基于数字高程模型(DEM), 应用地理信息系统(geographic information system, GIS)方法, 对可可西里地区地貌要素进行量化分析, 并对其地貌区划进行研究。

1 可可西里地区地质背景

可可西里自然保护区位于青海西南部的玉树藏族自治州境内, 其范围为昆仑山脉以南, 乌兰乌拉山以北, 东起青藏铁路, 西迄青海省界。这里海拔高, 气候寒冷而干燥, 环境恶劣, 人迹罕至, 是青藏高原最大的高寒地区。本文研究区包括西藏北部

被称为“羌塘草原”的部分、青海昆仑山以南地区以及新疆与西藏、青海毗邻的地区。在构造位置上, 可可西里核心区北部以昆仑山

覆盖西金乌兰‒南缘缝合带为界, 南部以唐古拉断层为界, 横跨巴颜喀拉地体西段和羌塘地体北部,过晚石炭世‒晚二叠世古特提斯洋盆关闭、晚三叠金沙江缝合带[19]。构造演化上, 可可西里地区经历世‒早侏罗世前陆盆地的形成和新生代青藏高原的

[2022]隆升等三期重要构造运动 。频繁的构造运动在区内形成广泛的构造变形, 其中主要以逆冲断裂、走滑断裂、褶皱等构造样式为主, 并形成现今盆地复杂的构造格局。可可西里地区是中国西部现代构造运动最活跃‒ ‒的地带之一, 新生代青藏高原的 3 次抬升运动在布喀达坂峰 库赛湖 昆仑山口等地形成多处活动性断裂。这些断裂具有强烈的活动性, 其频繁活动也使得研究区成为地震较为频发的区域。1920 年以来, Ms≥6.0 级的地震共发生过 8 次, 占青海省地震的 1/3; Ms 5.0~5.9 级的地震 15 次, 其中 1998 年 11月 5 日 Ms 7.0 级的地震在地表出现9 km的地震破裂形变带。地震造成的地表变形痕迹保存完整, 规模壮观, 自然灾害现象特殊而丰富[2324], 是特殊的地质历史记录景观。如 2001 年 11 月 14 日发生于昆仑山口西的 Ms 8.1 级强烈地震造成地表破裂带长达 426 km, 是目前世界上最长、最新的断裂带。该地震遗迹已被国际地质学界公认为研究喜马拉雅造山运动和强地震机理的天然课堂[25]。

2 可可西里地貌形态特征分析2.1 DEM数据来源

目前, 不同国家和地区利用不同的数据采集方法, 都成功地获取相关尺度的 DEM 数据。本研究利用的 DEM 数据由美国航天飞机雷达地形测绘任务(Shuttle Radar Topography Mission, SRTM)获得。SRTM 是 2000 年 2 月由 NASA (美国国家航空航天局)和 NIMA (美国国防部国家测绘局)联合发射的“奋进”号航天飞机测量得到。该任务获取的 SRTM-