大型河流、构造活动和气候变化的相互作用塑造了活动造山带地貌。普遍接受的观点是，构造抬升增加河流坡度、导致侵蚀基准面下降，促进了河流溯源侵蚀。但是在长时间尺度上，为什么河流没有下切的更深入或者更远进入高原内部、破坏高原内部高海拔-低起伏地形？为什么溯源侵蚀的外流水系没有和高原内流水系连通？目前仍然存在争议。河流溯源侵蚀的过程中，往往会发育一系列河流裂点、形成向上游迁移的侵蚀波。很多大型河流裂点通常位于区域构造特别活跃的位置，最为明显就是青藏高原南部雅鲁藏布江，多个河流裂点发育在藏南南北向裂谷（图1）。我们推测高原抬升背景下多样活动性质的断层系统可能抑制了河流裂点的迁移，导致高原深切峡谷与高海拔-低起伏地形长期共存。
图 1 青藏高原南部地貌、水系和低温热年代学结果
为了验证这个假说，我们沿雅鲁藏布江中游河谷系统采集了花岗岩样品，开展了磷灰石和锆石低温热年代学测试，结果显示晚中新世以来随着加查峡谷的快速冷却，峡谷上游和下游冷却速率明显减小（图 2）；三维热动力学模拟结果显示高角度正断层控制了加查峡谷的快速剥蚀（图3）。晚中新世也是喜马拉雅东构造结快速剥露的时间。据此，我们认为随着青藏高原持续隆升，晚中新世开始垮塌、向外生长，高原南部、中部地堑断陷和喜马拉雅东构造结抬升活动增强，抑制了河流裂点的迁移和溯源侵蚀，使得高海拔高原面与陡峭峡谷地形得以保留（图4）。我们的研究表明，构造活动不一定总是增强河流的侵蚀，造山带构造活动的多样性也可能减小河流的侵蚀速率。这个发现也为解释世界上很多大型造山高原长期维持高海拔-相对低起伏地形提供了新的机制。
图2 雅鲁藏布江河谷基岩冷却-剥露历史
该研究受到国家自然科学基金创新群体项目、第二次青藏高原综合科学考察研究专项等联合资助。研究成果以“Fault systems impede incision of the Yarlung river into the Tibetan Plateau”为题于近日发表在Nature旗下期刊《Communications Earth & Environment》(https://www.nature.com/articles/s43247-023-00861-y)。通讯作者为bwin王先彦教授和地球科学与工程学院李广伟教授，第一作者是博士生蔡东旭。参与工作的还有来自bwin、墨尔本大学、根特大学和维多利亚大学等其他研究人员。
图 3 三维热动力学模型正演和反演的结果
图 4 断层系统活动抑制河流溯源侵蚀示意图