分水岭迁移对构造过程和气候变化的响应敏感，对地貌过程、河流形态及沉积物传输有重要影响。分水岭迁移是一个长期动态过程，在自然条件下难以直接观察。以往研究多采用模拟手段，鲜有典型地质地貌实例。秦岭地区新构造活动强烈，是中国南北气候的分界带。秦岭造山带发育诸多近东西走向不同时代的变质岩带，山前盆地中堆积了连续的新生代沉积，记录了长时间尺度山体剥蚀、河流侵蚀和搬运历史（图1）。本研究通过分析渭河盆地沉积序列中碎屑金红石U-Pb年龄分布揭示的物源变化，探讨新生代秦岭南北流域分水岭迁移过程，提供了理解新生代以来构造-气候相互作用下中国中部地貌演变的新案例。
图1 研究区构造背景及地形特征。(a)秦岭及周边地区地形图。(b)秦岭和渭河盆地地形及水系。(c)秦岭山脉-渭河盆地地质图。(d)秦岭-渭河流域盆山系统地形条带剖面，条带状剖面的宽度为10 km。
本研究通过对秦岭山前渭河盆地内新生代地层的碎屑金红石U-Pb年代的测试，并将其与秦岭源区的变质年龄进行对比，推断新生代以来秦岭分水岭的迁移过程。结果显示，始新世至早中新世，红河组至冷水沟组沉积物的碎屑金红石U-Pb年龄峰值主要分布于110-300 Ma、350-680 Ma、800-840 Ma、1000-2500 Ma及2500-3000 Ma（图2）。此时，渭河盆地沉积中的金红石可能来自勉略缝合带西段、商丹缝合带及现今分水岭以南的汉中地区（图3）；秦岭南北分水岭可能位于南秦岭。晚中新世灞河组沉积物的碎屑金红石U-Pb年龄峰值变化为150 Ma和400 Ma（图2），其源区可能为勉略缝合带西段和商丹缝合带（图3）。这表明秦岭南北分水岭此时在向北迁移。上新世蓝田组沉积物的年龄峰值主要分布在110-300 Ma、350-680 Ma及少量1000-2500 Ma（图2），源区可能为勉略缝合带西段和商丹缝合带变质带，以及始新世和渐新世地层再循环沉积（图3）。
图2 渭河盆地沉积序列和秦岭变质岩中金红石U-Pb年龄核密度图
图3 秦岭不同时代变质岩带的分布
根据这些结果，本研究提出了始新世以来秦岭分水岭的迁移模式。在始新世到晚中新世之前，渭河盆地内碎屑金红石U-Pb年龄谱由多个年龄组分构成，表明当时分水岭的位置比现今偏南，秦岭及其周边地区的各变质岩带均为渭河盆地提供了沉积物（图4a）。晚中新世，盆地内碎屑金红石U-Pb年龄分布变窄，表明此时分水岭向北迁移，南秦岭对渭河盆地的碎屑物质贡献减少（图4b）。在晚中新世至上新世期间，碎屑金红石U-Pb年龄分布仍较为集中，表明分水岭仍位于北秦岭。此时骊山发生隆升并伴随地层倾斜，始新世至渐新世地层出露（图4c）。渭河盆地的主要物源来自北秦岭，盆地内部和周围抬升的始新世和渐新世地层的再循环沉积也有少量贡献（图4c）。
晚中新世以来，秦岭分水岭向北迁移可能受到北秦岭快速隆升和区域气候逐渐变干的共同驱动。随着山脉在晚中新世的生长，形成了大气环流的地形屏障，阻挡了北上的水汽，导致秦岭分水岭两侧的气候条件显著差异，产生 “雨影效应”。其中隆升量较小的分水岭南侧降水较多，而隆升量较大的分水岭北侧降水较少。因此，分水岭北侧河流的径流量减少，河流的侵蚀速率降低，使秦岭分水岭在长时间尺度下向高抬升速率/干旱一侧（北侧）迁移。
图4 新生代以来秦岭分水岭迁移模式。白色箭头表示构造隆升的相对强度。(a)始新世期间，分水岭位于南秦岭，且相对稳定。(b)中新世晚期，由于北秦岭的快速隆升，气候变得干旱，分水岭向北迁移。(c)晚中新世至上新世，盆地内骊山隆起，使沉积层倾斜，分水岭仍位于北秦岭。
该研究成果以“Drainage divide migration between the Yellow and Yangtze Rivers at Eastern Qinling Mountains (central China): Insights from U-Pb ages of detrital rutile”为题发表于《Geomorphology》期刊。第一作者是博士生陈莹莹；通讯作者为bwin李一泉副教授，其他合作者包括鹿化煜教授、王先彦教授和张瀚之特聘研究员和地球科学与工程学院章荣清副教授，以及赣南师范大学赖文博士等。该研究获得国家自然科学基金项目（42171001, 42021001, 42372126）资助。
论文信息：
Yingying Chen, Yiquan Li, Xianyan Wang, Rongqing Zhang, Wen Lai, Hanzhi Zhang, Hengzhi Lyu, Huayu Lu, Drainage divide migration between the Yellow and Yangtze Rivers at Eastern Qinling Mountains (central China): Insights from U-Pb ages of detrital rutile, Geomorphology, Volume 467, 2024, https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2024.109483.