第四纪研究  2016, Vol.36 Issue (4): 907-916   PDF    
金塔南山河流砾石特征指示的青藏高原东北缘地貌演化
温振玲 , 胡小飞 , 潘保田 , 张建 , 曹喜林     
( 兰州大学资源环境学院, 西部环境教育部重点实验室, 兰州 730000)
摘要: 青藏高原的隆升扩展不但塑造了高原及其周边的地貌,影响了气候的变化,而且极大地改造了其周缘的水系格局。其中,河流沉积物最直接地记录了河流演化与水系演变的过程。本研究主要利用河流砾石层的沉积特征分析金塔南山地区水系演化对高原东北缘扩展过程的响应。金塔南山顶面普遍沉积一套磨圆度较好、分选较好的河流砾石层,其砾石岩性主要组分为岩屑砂岩、石英砂岩和硅质岩,在局部地区也存在较多的砾岩和灰岩。祁连山北部主要的7条河流出山口主河道的砾石组分统计结果显示砾石岩性主要组分存在较大差异; 河流之间的砾石岩性差异很好的解释了金塔南山顶面砾石岩性组分自东向西的变化。根据对比金塔南山顶面砾石组分和祁连山北部主要的7条河流主河道砾石组分中不同抗风化能力岩性的含量与分布,我们认为金塔南山顶面砾石主要来源于祁连山。对金塔南山顶面砾石ab面的测量发现:东段砾石倾向单一,指示古流向为北;而中西段倾向复杂。总体来说,砾石倾向指示的古水流方向是北向。结合砾石岩性组分与分布以及古流向,认为在金塔南山顶面沉积砾石层时,此处的河流处于摆荡状态且河流之间可能有汇合现象,造成局地砾石ab面指示的古流向与整体流向不一致;而后随着中更新世以来金塔南山的抬升,黑河和北大河下切分别形成正义峡和鸳鸯峡,形成两个相对独立和稳定的水系。
主题词砾石特征     金塔南山     地貌演化     水系变迁     高原扩展    
中图分类号     P512.2;P931.2                    文献标识码    A

1 前言

青藏高原的不断抬升与扩展深刻影响着高原及其周边的气候、环境及地貌演化[14]。青藏高原南部及内部的地貌演化已有较扎实的研究[57],但是对于高原东北缘的祁连山及其北部地区地貌演化目前研究薄弱。Wang等[89]利用磁性地层分析、沉积相分析、古水流测量及年代测定对高原内部可可西里沉积盆地等进行地貌演化研究得到40Ma以来的地形地貌演化过程;在高原东北缘祁连山等区域,方小敏等[10]和宋春晖[11]利用酒泉盆地玉门老君庙剖面的磁性地层学和沉积学对祁连山自13Ma以来的地貌演化进行了研究得到祁连山的地貌自3.66Ma开始发生快速改变;Hetzel等[12]和Palumbo等[13]利用21Ne和10Be暴露年代测定及对北山地区风口地形的判定认为高原东北缘自64万年来发生了重要的地貌改造和水系变迁;张会平等[14]、李琼等[15]、王一舟等[16]和苏琦等[17]利用构造地貌特征及相关地貌指数分别对祁连山、洪水坝河及党河的构造变形及地貌演化过程进行了研究,认为晚新生代以来的构造活动控制了这些区域的地貌演化。这些研究对于我们认识高原东北部的抬升变形过程和地貌演化过程提供了重要研究基础,但是目前还缺乏直接的河流沉积的空间证据,来进一步分析区域地貌与水系演化过程。

河流地貌面的沉积物指示地质历史时期的古河床,直接记录了河流演化的历史,可以作为河谷出现的直接证据[18],如河流砾石层的砾径、砾石ab面倾向和砾石岩性组分分析不仅可以恢复砾石层形成时的地质环境[1925],砾石层的砾径和磨圆度还可以确定物质来源的相对远近[21222628],砾石组构和岩性组成也可以确定砾石物质来源的相对方向[23242931]

金塔南山位于青藏高原东北缘,是青藏高原造山带最新卷入的山体[3238],山体顶部由同一时期堆积的河流砾石层组成[34],因此它为我们利用河流砾石特征来研究其物质来源及该地区地貌演化和水系变迁提供了较理想的条件。我们将根据金塔南山地区、祁连山北部主要河流出山口河道中砾石的岩性组成统计结果,同时结合金塔南山地区砾石指示的古流向统计结果,对沉积物物源进行讨论,并分析沉积该套砾石层前后该地区的地貌演化及水系变迁。

2 研究区概况

金塔南山位于青藏高原东北缘(图 1),为不对称背斜山体,总体表现为北陡南缓,走向近东西,长度约70km,宽约5~10km。山体两侧与盆地边界没有形成明显的陡坎,向南逐渐降低与酒泉盆地相连,向北逐渐降低与花海盆地相连。流经该区域的较大型河流有北大河和黑河,其中北大河将金塔南山分割为东西两段,而黑河为东段的东边界。这两条河流经金塔南山时下切山体,分别在金塔南山中西段和东段形成了鸳鸯峡和正义峡(图 2)。

图 1 青藏高原东北部地貌特征及砾石岩性统计点位置 Fig. 1 The geomorphological features of the northeastern margin of the Tibet Plateau and the sample locations for counting gravel lithology

图 2 金塔南山和周边地质概况以及砾石组构测量点(图中玫红色圆点) 资料来源于《1!20万高台幅地质图》1)和《1!20万酒泉幅地质图》2);Q4为全新统冲洪积物和风积物,Q3为上更新统冲洪积物,Q2为酒泉砾岩,Q1为玉门砾岩,K为下白垩统庙沟群砾岩、砂岩等,J为中侏罗统青土井群含煤的灰绿-暗色碎屑岩、页岩层等,AnZ为前震旦系变质岩,γ4为海西期花岗岩1)甘肃省地矿局第一区域地质测量队一分队.酒泉幅(J-47-Ⅲ)1!20万地质矿产图,1969 2)甘肃省地矿局第一区域地质测量队一分队.高台幅(J-47-Ⅳ)1!20万地质矿产图,1969 Fig. 2 Geological map of the Jinta'nanshan Mountains and the surrounding areas (modified from the 1!200000 Geological Maps of Gaotai and Jiuquan), and the situations of the measuring point of the gravel fabric with Rose Red dots. Q 4 is Holocene alluvium and wind sediment; Q 3 is Late Pleistocene sandy gravel layer; Q 2 is Mid-Pleistocene Jiuquan gravel layer; Q 1 is Early Pleistocene Yumen gravel layer; K is lower Cretaceous glutenite and sandstone; J is mid-Jurassic conglomerate folder sandstone; An Z is preSinian layer; γ4 is Hercynian granite

区域内构造活动主要由向南倾的金塔南山北缘断裂和向北倾的合黎山南缘断裂这两条高角度逆冲断裂控制[353940]。山体主要形成于更新世,是在活动铲式逆冲断裂相关褶皱上盘响应构造活动过程中形成的山体[1234]。金塔南山山体出露的基岩地层类型较少(图 2)。其中前震旦纪片岩、片麻岩、混合岩和大理岩主要出露于鸳鸯峡附近;下白垩统砾岩、砂砾岩、砂岩、泥质砂岩和页岩总体呈条带状出露于山体大部;华力西期花岗岩体出露于正义峡附近。在基岩之上普遍覆盖第四系冲洪积物、风积物和砾岩,第四系沉积物在局地未见底。

野外考察发现金塔南山顶面分布着较连续的砾石层。这套砾石层主要呈条带状分布于金塔南山两侧。从正义峡向西约20km范围内(东段,图 2),砾石层分布连续且宽广;从鸳鸯峡向东30km范围内(中段),砾石层分布零散;鸳鸯峡向西至金塔南山西端(西段),砾石层分布连续。这套砾石层砾石磨圆度较好,分选较好,砾石平均砾径为4~5cm,局地砾石层具有弱胶结性质,砾石具有定向排列特征。砾石岩性较复杂,以岩屑砂岩、硅质岩和石英砂岩为主。砾石层厚度在1~5m之间。这些特征显示,金塔南山顶面砾石层为较大型河流所沉积。

3 研究方法

我们采用样方的方法对金塔南山顶面的砾石层11个地点(位置见图 1统计点A~K)和发育于祁连山中段的7条河流(黑河、梨园河、摆浪河、马营河、丰乐河、洪水坝河和北大河)出山口主河道(位置见图 1)的砾石岩性成分及含量进行了统计。采样过程中首先确定一个1×1m2的统计范围,然后取得该范围内20cm深度内所有砾径大于2cm的砾石,进行岩性分类统计。

我们同时统计了金塔南山顶面砾石层及黑河阶地砾石的组构(位置见图 2测量点1~12)。进行砾石组构测量时,尽量选择具有叠瓦状的砾石层进行测量,并且回避已松动的砾石,选择长轴(a轴)直径大于6cm的砾石进行测量,因为这种尺度的扁平状河流砾石才能较准确的指示古水流的方向[4142]。测量的数据量基本大于50,叠瓦状构造稳定的露头测量产状个数在40~50个之间[43]

4 统计结果 4.1 砾石岩性统计结果

砾石岩性统计结果见图 3表 1,得到金塔南山地区砾石层中砾石的主要成分为岩屑砂岩、石英砂岩和硅质岩,它们的平均含量分别为36.1%、23.3%和15.2%;次要成分为灰岩、凝灰岩、花岗岩、火成岩和区域变质岩; 局地保存的成分有砾岩和闪长岩。由于统计岩石类型过程中出现岩石种类过多,使得分析处理的难度增加,因此我们将砾石岩性组分中部分含量很少的岩石类型合并为大类进行对比分析,其中石英岩、片岩、片麻岩和角闪岩归为区域变质岩; 流纹岩、安山岩、英安岩、伟晶岩和次火山岩归为火成岩; 未识别的岩石类型归为其他。

表 1 金塔南山及周边砾石层砾石统计结果 Table 1 The statistical results of lithology components for gravels from the Jinta'nanshan Mountains and the surrounding areas

图 3 祁连山北部主要河流出山口主河道砾石和金塔南山及周边河流砾石岩性组成统计结果 Fig. 3 The statistical results of the lithology components for gravels from the Jinta'nanshan Mountains, the surrounding areas close to the Jinta'nanshan Mountains and 7 modern riverbeds in the front of the northern Qilian Shan Mountains

由砾石岩性统计结果(图 3表 1)可以看出, 金塔南山顶面砾石岩性组分呈东、中、西三段式分布, 与野外考察结果一致(图 2)。各岩性组分的分布特征描述如下。

主要成分中的岩屑砂岩含量由东到西逐渐减小; 石英砂岩含量中段高, 东、西段低; 硅质岩含量及分布较复杂, 在东段的统计点A~E处分布比较均匀, 在东段的统计点F处、中段的统计点H处及西段的统计点J处含量达到20%以上, 明显高于周边。次要成分中的灰岩在东段含量较低, 中西段较高; 凝灰岩在东段较高, 中西段较低; 花岗岩在东段较低, 在中西段较高; 火成岩在东段含量较少, 在中西段含量相对较高些; 区域变质岩在东段含量较低, 在中西段含量明显增高, 最高达18%。局地保存的砾岩只在中、西段的统计点H、I、K处保存, 并且中段(H、I)含量明显高于西段(K); 闪长岩总体含量偏低, 但是在东段的分布比中西部的还是要少些, 尤其是在统计点K处闪长岩明显增多; 而其他类型的组分含量, 由于没有辨别岩石类型因此没有对比分析的可行性。

祁连山北部中段7条主要河流出山口现代主河道砾石岩性统计结果显示(图 3表 2), 这7条河流的砾石岩性组成中主要成分(含量≥10%)存在较大差异。下面由东向西分别介绍各条河流主河道出山口砾石的主要组分:黑河的砾石主要组分为岩屑砂岩、花岗岩、石英砂岩和硅质岩; 梨园河的砾石主要组分为岩屑砂岩; 摆浪河的砾石主要组分为岩屑砂岩; 马营河的砾石主要岩性组分为岩屑砂岩、灰岩和石英砂岩; 丰乐河的砾石主要组分为花岗岩、岩屑砂岩、硅质岩和灰岩; 洪水坝河的砾石主要组分为岩屑砂岩、砾岩、区域变质岩和石英砂岩; 北大河的砾石主要组分为石英砂岩、灰岩、岩屑砂岩和区域变质岩。

表 2 发育于祁连山的主要河流河道砾石统计结果 Table 2 The statistics results of lithology componentsfor gravels from the modern riverbeds developedfrom the Qilian Shan Mountains
4.2 砾石组构测量结果

对金塔南山及周边叠瓦状砾石层的ab面倾向自东向西进行测量与统计, 共测量了12个点(见图 2)。研究区内虽然受到褶皱作用影响, 但是褶皱翼的倾角很小[30], 因此认为褶皱作用对砾石ab面倾向基本没有影响。将统计数据逐个输入PC99软件中得到每个测量点的倾向矢量平均值(表 3)及砾石ab面倾向玫瑰花图(图 4, 玫瑰花图的花瓣宽度设置为10°)。玫瑰花图中花瓣的集中区间为ab面的主体倾向, 而根据计算得到的平均值代表了测量处的总体古水流来向。我们根据计算得到的平均值做一个反向的向量得到古水流流向(图 4中红色箭头所示)。玫瑰花图结果(图 4)显示, 金塔南山顶面东段古流向为北向, 玫瑰花瓣较集中; 金塔南山顶面中段古流向较混乱, 玫瑰花瓣较分散; 西段古流向为南向, 玫瑰花瓣较集中。

表 3 砾石ab面统计结果 Table 3 The statistics results of gravel trends

图 4 金塔南山周边河流砾石层ab面玫瑰花图 红色箭头指示古水流方向 Fig. 4 The rose diagram of the gravel attitudes in the Jinta'nanshan Mountains and the surrounding areas.The red arrows indicate the paleocurrents direction
5 分析与讨论 5.1 砾石来源与河流演化

在黑河切穿花岗岩地区的正义峡附近砾石岩性统计结果显示, 沿着黑河流向(图 3中统计点A到D)河流进入花岗岩地区(图 2), 花岗岩含量并未急剧增加, 而砂岩含量相对减少。这一现象表明, 下白垩统砾岩、砂砾岩、砂岩、泥质砂岩和页岩及华力西期花岗岩体对黑河砾石岩性组分贡献量不大。野外考察及《甘肃省区域地质志》[44]均发现合黎山、龙首山地区出露的基岩主要为花岗岩和白垩系紫红色砂岩、砂砾岩等。而我们在野外统计砾石岩性过程中发现砂岩主要为青灰色、灰绿色岩屑砂岩和石英砂岩, 因此合黎山和龙首山对黑河砾石岩性组分的贡献量不大。

由砾石岩性组成(表 1表 2)可以看出, 金塔南山顶面砾石各岩性组分由东到西的变化趋势与7条河流主河道砾石岩性组分由东到西的变化趋势较一致。其中岩屑砂岩、石英砂岩和硅质岩这些抗风化能力较强的岩石, 其含量在金塔南山地区与祁连山的7条河流主河道中的变化趋势一致; 并且在金塔南山地区统计的砾石岩性组分中抗风化能力强的岩石含量比现代河流主河道中高。硅质岩在统计点A~E处含量相当, 但是在统计点F、G及J处含量明显高于周边, 对比7条河流主河道硅质岩的空间分布及含量, 发现这3处硅质岩含量高的地点与丰乐河(硅质岩含量达23%)距离较近, 因此我们认为丰乐河为此处的硅质岩提供了部分物源。石英砂岩在金塔南山地区的空间分布及含量与其在7条河流主河道的分布及含量基本一致, 只是在统计点I、J及K处出现递减的现象, 这可能与周边石英砂岩含量极少的丰乐河汇入有关系。岩屑砂岩在金塔南山地区由东到西出现逐渐递减的现象, 在7条河流中由东到西出现增加后减少的现象, 这可能是因为黑河主河道中花岗岩含量相对较高, 而后在搬运过程中花岗岩被风化, 导致岩屑砂岩的含量相对增高。

砾岩、灰岩、泥岩、闪长岩和花岗岩这类抗风化能力弱的岩石在祁连山7条河流主河道中出现, 但是在金塔南山地区只有局部保存甚至没有。砾岩在黑河、摆浪河、马营河、洪水坝河以及北大河均有出现; 但是在金塔南山顶面只有统计点H、I和K处出现, 且只有靠近洪水坝河的统计点Ⅰ处的砾岩含量特别高, 这与洪水坝河中砾岩组分含量很高一致, 因此我们认为洪水坝河为统计点H、I和K砾岩提供了物源。灰岩在7条河流河道中均有保存, 尤其是在北大河和马营河其含量达到20%以上; 在金塔南山顶面东段(统计点A~F)灰岩含量极少甚至没有, 中西段(统计点G~K)含量较高, 这与7条河流主河道中灰岩含量的空间分布一致, 尤其是统计点H处的灰岩含量达到18%, 这与北大河主河道的灰岩含量达23%相一致, 因此推测统计点H处灰岩主要来源于北大河。在金塔南山中西段(统计点G~K), 花岗岩含量相对北大河和洪水坝河有所增加, 而局地未有花岗岩出露(图 2), 因此丰乐河有可能为金塔南山顶面中西段提供了花岗岩。

表 12可以看出,在金塔南山地区石英砂岩、硅质岩明显比7条河流主河道中的含量要高;而花岗岩、灰岩和凝灰岩则出现相反的情况,在金塔南山顶面的含量明显低于7条河流中的含量。由于在经历长距离搬运过程中抗风化能力较弱的岩石逐渐被风化分解成细小颗粒,而我们在统计过程中只统计2cm及以上砾径的砾石,因此这类岩石含量较源区会降低。抗风化能力较强的岩石在搬运过程中能够尽量保持原有状态,因此在抗风化能力弱的岩石较少的情况下,抗风化能力较强的岩石含量会相对增加。其他成分的砾石岩性组分,在7条河流主河道中未出现,却在金塔南山顶面出现,可能是由局地或者其他河流/冲沟带过来的,但是其含量很低,对砾石的岩性组分贡献很小,这也帮助我们排除了其他河流或冲沟对金塔南山顶面砾石组分贡献较大的可能性。

河流砾石ab面的玫瑰花图显示金塔南山古水流方向呈现有规律变化(图 4)。东段(图 4测量点1~4和7)玫瑰花瓣分布比较集中,指示的古流向为北西和北东;中段(图 4中测量点5、6、11和12)玫瑰花瓣比较分散,古流向比较复杂;西段(图 4中测量点8~10)玫瑰花瓣分布比中段集中,指示的古流向为南东和南西。虽然古流向在中西段比较复杂,但是总体来说古流向为北。导致ab面倾向分散的原因可能是,沉积这套砾石层时河流处于摆荡状态,导致局地的流向不稳定,并出现整体流向存在一定的偏差(图 5A所示)。因此,金塔南山地区砾石指示的古流向总体为北向,局地河流摆荡导致ab面倾向分散,甚至出现古流向与总体呈现相反的现象。

图 5 金塔南山形成过程中地貌与水系格局演化示意图 (A)金塔南山开始形成前水系和地貌格局;aa′为地形剖面(图 5A′)的位置;(A′)金塔南山开始形成前的地形特征;(B)金塔南山造山后,在造山作用下水系格局发生改变,形成独立的水系,并形成鸳鸯峡和正义峡;bb′为地形剖面(图 5B′)的位置;(B′)金塔南山造山后现今的地形特征 Fig. 5 The schematic diagram of the geomorphology and drainage evolution during the Jinta'nanshan Mountains building. (A) The drainage and landscape patterns before the Jinta'nanshan Mountains starting build; aa′sites the topography profile of the A′; (A′) The topography profile before the Jinta'nanshan Mountains starting build, the profile sited in(A); (B) The drainage and landscape patterns after the Jinta'nanshan Mountains building, in this period, the drainage pattern has changed and developed the Yuanyang Valley and the Zhengyi Valley; bb′sites the topography profile of the B′; (B′) The topography profile in the modern time, the profile sited in (B)

综合上述分析发现,金塔南山东段砾石层可能主要由黑河沉积而成[12],而中、西段砾石可能主要由北大河、洪水坝河和丰乐河共同搬运形成。因此金塔南山顶面砾石层不是由某一条河流沉积形成的,而是由发源于祁连山且搬运距离较长的河流共同沉积形成。而在沉积这套砾石层时,河流通过摆荡沟通各条河流,使得各河流携带的物质得到融合;或者也有可能河流之间在到达金塔南山地区前已经汇合成大河,然后在金塔南山地区摆荡沉积。

5.2 地形地貌演化

对金塔南山山顶砾石层砾石特征的上述研究已表明,中更新世之前金塔南山地区[12]是由发源于祁连山的河流共同形成的向北流的宽广古河道(图 5A)。随着青藏高原造山带向北扩展,构造作用增强[3435]使得金塔南山地区开始抬升造山,改变了区域的地貌格局,将相对沉降或稳定的盆地改造成相对隆升的山体。同时由于本地区的剥蚀速率很小[12],对地表地形改造较小,随着构造活动(断层中段活动比两端强)增强,沿断层走向及垂直断层走向开始形成新的分水岭,并迫使原来融合在一块的水系分开成独立的水系即开始形成现今的水系格局——北大河和黑河(图 5B5B′)。因此,在构造及气候作用下,金塔南山地区自早中更新世以来地形地貌及水系格局发生了重大改变。金塔南山阶地面被废弃的时代约为23万年[12],此时期处于MIS 7开始由冷变暖阶段[4546],可能指示阶地面被废弃之前气候相对稳定,河流以侧蚀摆荡为主。在气候转型期,河流径流与沉积物通量变化较大,河流有可能改变原来的状态发生下切[4748]

我们根据对阶地变形的研究发现此区域自中更新世以来在金塔南山北缘断裂作用下开始形成山体并以逆冲断裂相关褶皱形式记录了这一过程[1234]。因此认为中更新世时期气候和构造共同作用加剧了河流的下切行为,并且在金塔南山地区开始形成正义峡和鸳鸯峡(图 5B)。

6 结论

金塔南山顶面河流砾石岩性组分主要为岩屑砂岩(平均含量为36.1%)、石英砂岩(平均含量为23.3%)和硅质岩(平均含量为15.2%)。对该套砾石层岩性组分的空间分布与含量分析表明金塔南山顶面砾石层由发源于祁连山河流沉积形成。这套砾石层ab面倾向结果表明山体东段倾向单一,指示古流向为北向;山体中段倾向复杂;山体西段指示古流向为南向;总体来说,古流向为北向。砾石特征表明这套砾石层来源于祁连山,但不是由单一河流携带至金塔南山。结合砾石层砾石组分来源及砾石ab面倾向,我们认为这些砾石通过祁连山地区的大型河流(北大河、黑河等)的摆荡融合或者河流之间汇合之后的摆荡过程被携带至金塔南山地区沉积。而后在逆冲构造及气候条件共同作用下,金塔南山地区自早中更新世以来地形地貌及水系格局发生了重大改变。在青藏高原造山带向北扩展过程中,金塔南山地区被最新卷入青藏高原造山带,早中更新世时金塔南山开始形成。金塔南山的形成迫使原本处于摆荡状态且已相互融合的河流或者已汇合的河流水系在金塔南山地区分开成独立的北大河和黑河等水系,与此同时这两条河在金塔南山下切并分别形成了鸳鸯峡和正义峡。

致谢: 感谢审稿老师建设性的修改意见。

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The fluvial gravels features of Jinta'nanshan Mountains and its implication on the landform evolution in the NE Tibetan Plateau
Wen Zhenling, Hu Xiaofei, Pan Baotian, Zhang Jian, Cao Xilin     
( Key Laboratory of Western China's Environmental Systems, Ministry of Education, College of Earth and Environmental Sciences, Lanzhou University, Lanzhou 730000)

Abstract

The extension and uplift of the Tibetan Plateau has not only shaped the landforms of the plateau and surrounding areas, induced climate changes, but also greatly changed the drainage pattern around the plateau edges. River sediments are the most direct evidences in recording river evolutions. In this study, we focus on the drainage evolution of Jinta'nanshan Mountains, northeastern margin of the plateau. The main methods we used are lithology components and fabric statistics of fluvial gravels from an old gravel layer and modern rivers. In the field we found that a layer of rounded and well sorted fluvial gravels was preserved on the top surface of the Jinta'nanshan Mountains. The gravels are composed by different kinds of rocks, which are far more complicated than the local lithology. Results of gravel lithology statistics show that main components are litharenite, quartz sandstone and chert, which are not derived from local areas. In order to find their sources, we also counted lithology components of fluvial gravels in 7 major river of the northern Qilian Mountains. The results indicate the differences between the main components of the rivers are large. But the differences well coincide with the differences of the lithology components for gravels lying on the Jinta'nanshan Mountains. Correlations of the content and the spatial distribution for gravel lithology components on the surface of the Jinta'nanshan Mountains with that in the 7 rivers indicate that some parts of the gravels were derived from these rivers. Additionally, the gravel layer fabric showed that the ancient flows were northward in eastern part of the Jinta'nanshan Mountains, while the flows in western part are relatively complex. Based on the gravel lithology and fabric analysis, we speculate that Jinta'nanshan Mountains gravels were mainly derived from the rivers draining the Qilian Mountains. Combining the upper analysis, we can conclude that when the gravels were depositing on the surface of the Jinta'nanshan Mountain, rivers draining the Qilian Mountains were swinging or joining together around the Jinta'nanshan Mountains, which caused the paleo-flows have complex flow directions. During Mid-Pleistocene, uplifting of the Jinta'nanshan Mountain caused the Heihe River and Beida River incised the mountain and formed the Zhengyi Gorge and the Yuanyang Gorge, respectively. Since then, the two relatively independent and stable drainage systems were formed in this region.
Key words: gravels features     Jinta'nanshan Mountains     landform evolution     drainage evolution     plateau extension