青藏高原新生代隆升研究现状

新生代青藏高原的隆升过程倍受世界关注。国内外学者从不同角度围绕青藏高原成为统一整体(印度-欧亚碰撞)的时限、隆升阶段性和空间差异性、青藏高原作为高海拔高原形成的时间、青藏高原隆升的动力机制等重大事件进行了深入的研究。对印度板块-欧亚板块的碰撞时间存在70Ma、65Ma、55Ma、50Ma、45Ma和40～34Ma等多种观点。印度板块与欧亚板块碰撞不是在某个时间点完成的,其碰撞持续时间约10～15Ma。碰撞方式存在由西向东迁移、由东向西迁移等多种观点。青藏高原的隆升过程具有强烈的时空差异性。青藏高原新生代隆升阶段存在多种划分方案,流行的有3阶段、4阶段和5阶段强隆升过程。青藏高原作为高海拔高原形成的时间可归纳为约3.6Ma以来、13～8Ma、26～20Ma、40～35Ma和55～45Ma 5类观点。青藏高原的形成机制模型存在较大分歧,流行的模式可分为碰撞、俯冲、挤出和拆沉-板片断离4类。青藏高原多阶段隆升及构造-岩浆演化造就了高原复杂多样的大陆成矿作用。高原隆升与环境和气候演变具耦合关系。     

敦煌盆地早更新世沉积物粒度分析、36Cl定年及其构造隆升意义

青藏高原早更新世末期的快速隆升对全球气候变化、中国西部盆山地貌形成与荒漠化的发展有着重大影响。高原东北缘敦煌盆地早更新世河湖相沉积物粒度分析和红色泥岩³⁶Cl 断代法定年结果表明：早更新世晚期（1.164 ~1.087 Ma B.P.）,青藏高原北部党金山快速隆升,砾石层和粗砂层发育,沉积速率加快;1.087~ 0.809 Ma B. P.,山脉隆升速度变缓,沉积速率降低;0.809 Ma B. P.以来,受山脉隆升的影响,敦煌盆地气候逐渐变得干旱,沙漠形成。区域分析表明,沉积速率所反映的中国中西部山脉隆升最新的年代存在差别,不同时期高原的隆升产生不同的气候效应。因此,构造隆升和气候变化的细节尚待进一步研究。     

青藏高原隆升三阶段模型的数值模拟

研究表明 ,青藏高原的隆升不仅是印度板块和欧亚板块碰撞的结果 ,它同时受到高原下部地幔物质运移以及地幔和岩石层之间耦合作用的影响。文中以青藏高原隆升三阶段模式(BCCM )为基本模型 ,对在印度板块向北推移、挤压而导致的高原隆升演化的数值模拟结果进行处理。处理中考虑了与抬升过程相应的剥蚀过程 ,同时还考虑在高原演化的后期大约 8～10Ma时发生的下伏岩石层底部的对流搬离 (convectiveremoval)而导致的隆升作用。结果表明 ,模型描述的青藏高原隆升演化过程和观测资料有较好的吻合 ,同时显示高原下部岩石层的对流搬离可能是最近 8～ 10Ma以来高原整体隆升的主导机制。     

青藏高原隆升对中国构造-地貌形成、气候环境变迁与古人类迁徙的影响

对中国新生代以来构造-地貌形成的认识,必须建立新生代重大环境事件的年代序列,既需要不同地区构造变形、隆升年代学的依据,又需要宏观背景的把握。现今中国大陆构造-地貌格架及相关问题,诸如青藏高原的隆升、西部北西西向盆-山地貌和东部北北东向阶梯状盆-山地貌的形成时代、发育过程等,一直是地学界关注但尚未得到统一认识的一些重要科学问题。20世纪70年代以来通过青藏高原隆升的研究、提供了大量隆升年代学和古高程信息的数据,使得对其开展定量分析成为可能。青藏高原何时形成现今的高原面貌?这是国内外学者长期争议的科学问题。笔者从20世纪80年代对柴达木盆地及其邻区开展了20余年研究,发现柴达木作为一个现今的高原盆地经历了青藏高原隆升的全过程,高原隆升和环境变迁的所有事件,在盆地的沉积、构造上都有比较完整的记录,因此它可以作为青藏高原隆升大阶段划分的最佳参考时空坐标,并依此提出古近纪期间(55~24 Ma)青藏高原整体并未隆升;青藏—闽粤高原的初次隆升发生在中新世早—中期(23~17 Ma),上新世晚期—早更新世基本被夷平;形成现今高原面貌的末次快速隆升发生在上新世晚期—早更新世(3.6~0.8 Ma)和中更新世之间。新生代以来由于青藏高原的隆升和中国构造-地貌格架的形成,直接影响了中国和全球气候环境的变迁以及古人类迁徙的路径,因此需要地质学家、古气候和古人类学家共同探索,对中国及亚洲新生代以来古地貌、古气候变迁的历史和中国古人类的发源与迁徙得出科学的结论。本文通过青藏高原分阶段隆升依据的论证,阐明青藏高原隆升与中国构造地貌形成、气候环境变迁的关系,并探讨中国古人类迁徙的可能路径。     

青藏高原多期次隆升的环境效应

青藏高原隆升对中国西部环境变迁起着决定性影响。通过对柴达木、吐鲁番—哈密、塔里木盆地的演化及其与青藏高原隆升的耦合研究,以柴达木盆地为时空坐标,认为高原隆升可分为三大阶段:(1)古近纪期间青藏高原隆升仅限于冈底斯山一带。当时,受行星纬向气候带控制,中国西北地区为干旱亚热带草原和热带雨林环境,大面积准平原化、泛盆地化,在构造上处于伸展-夷平的拉张环境,与现今亚洲大陆东部相似;(2)青藏高原整体的初次隆升发生在中新世早—中期(23~11·7Ma)。因青藏高原和大兴安岭的阻隔,古近纪的纬向气候带逐渐转变为中亚季候风,古黄土(22Ma)、三趾马动物群的发育,说明高原北缘当时为干旱的荒漠草原环境。同时,这次隆升引起中—晚中新世中国西部广袤地域古地形-构造面貌的变化;(3)形成现今高原面貌的末次快速隆升发生在0·9~0·8Ma。早更新世晚期,印度洋快速扩张,印度板块向中亚大陆脉冲式(A型)陆内俯冲,使得高原快速挤压隆升。这次隆升不仅使高原本身的环境骤变,出现第四纪以来最大的冰川,形成世界上最大的高寒草原,而且引起了全球气候的变化,促使北极圈冰盖的形成。同时,高原隆升使高原内部和周边出现强烈的挤压构造变形,如柴达木、河西走廊、塔里木、吐鲁番—哈密、准噶尔等诸盆地内几万米厚度中—新生界的构造变形与昆仑山、祁连山、天山、阿尔泰山的挤出式双向推覆隆升,形成了中国西北的盆-山地貌。现今,随着青藏高原的持续隆升,高寒草原开始退化,造成中国西北地区大面积的荒漠化,成为制约我国西部生态环境的重要因素。     

青藏高原北缘晚新生代的差异性隆起特征

在青藏高原的研究中,一个涉及高原隆升过程和机理的重要科学问题就是高原差异性隆升问题。文中初步研究了晚新生代以来青藏高原北缘的这种差异性隆升特征。研究表明,高原北缘山系隆升变化的差异性是很明显的。自23.7 Ma以来西昆仑山、阿尔金山和祁连山平均剥蚀率分别有4次阶梯式、谷—峰—谷—峰—谷式和二次阶梯式的变化形式。在3.6 Ma BP以前,青藏高原北缘山系的差异性隆升总体上呈现出东高西低的地貌特征;在3.6～1.7 Ma青藏运动发生期间,高原北缘山系的差异性隆升特征是西强东弱;在0.6 Ma以来,高原北缘山系的隆升差异性呈现出西强—中弱—东次强的特征。自1.7 Ma以来青藏高原北缘西昆仑山褶皱带平均缩短应变为38％,阿尔金山褶皱带平均缩短应变为8％,祁连山褶皱带平均缩短应变为15％。这和它们的高度在此期间的差异特征极为相似。     

滇西高原的隆升与莺歌海盆地的沉积响应

滇西高原的隆升引起莺歌海盆地的沉积速率、沉积通量的陡增、层序界面间的不整合,高原内部盆地沉积速率增加、充填序列改变、间歇性隆升剥蚀。根据这些响应标志重塑了滇西高原的隆升历史 :(1 ) 2 3～ 1 9Ma的初始隆升;(2 ) 1 6.2～ 1 1Ma的快速隆升;(3) 1 1～ 5.3Ma的剥蚀夷平;(4) 5.3～ 1.6Ma的急剧隆升,滇西高原基本定型;(5)1.6～ 0Ma的剥蚀 -隆升加速期。     

碧口地块东-北缘中、新生代构造隆升及演化：来自磷灰石和锆石裂变径迹的证据

青藏高原具有复杂的构造演化特征,该地区自中、新生代以来的构造隆升和构造演化机制一直是地质研究的热点。为精细刻画青藏高原板块、华北板块和华南板块之间的拼合关系及差异性隆升特征,对位于青藏高原东北端的碧口地块进行了磷灰石和锆石裂变径迹测试,以及热史模拟和岩石冷却速率计算。结果锆石和磷灰石裂变径迹年龄分别在（118±5～265±29）Ma和（29.0±2.7～54.0±7.0）Ma之间;碧口地块东北缘及北缘冷却速率接近,在3.125～3.448 ℃/Ma之间,东缘冷却速率相对较低,为2.041～2.273 ℃/Ma。结果表明,中、新生代以来,碧口地块及其周缘总体上经历了持续隆升过程,但不同地区隆升特征具有差异性：碧口地块北侧在早、中侏罗世（151±7）Ma经历了构造挤压和隆升过程;东部相对较晚,在晚侏罗世（143±11）Ma经历了构造隆升阶段;东北端在早白垩世才与华北板块拼接并进入持续构造隆升阶段。进入古近纪（54.0±7.0）Ma隆升阶段,即始新世早期后,碧口地块东缘在始新世中后期（44 Ma）开始发生构造隆升,北缘自渐新世中晚期（29～32 Ma）开始发生显著的构造隆升。上述区域在10 Ma（中新世晚期）共同进入快速隆升阶段。     

青藏高原隆升研究新进展综述

90年代以来,随着研究思路的拓宽、先进方法的采用,在不到十年的时间里获取了一大批有关青藏高原隆升研究的成果与数据,由此形成了青藏高原研究90年代新特色：在隆升机制研究上,既提出和强调了高原隆升的多块断性、多阶段性、多因素的特点,又发现了高原深部动力作用在高原隆升过程中的重要地位;在板块碰撞与高原隆升历史方面,一方面提出印度与亚洲板块的碰撞由西往东的穿时性约达10 Ma,故而把45 Ma作为碰撞的确切年代是不准确的。另一方面,有关碰撞期后的高原隆升史,虽各家说法不一,但却一致公认高原的形成是多期脉动性隆升的结果,并非一蹴而就。     

青藏高原中-南部新生代构造演化的热年代学制约

青藏高原新生代以来的隆升过程及特征长期以来广存争议.岩体中不同单矿物所记录的中低温热年代学信息适用于揭示较新年代地质体的隆升过程,可以为之提供有效制约.在青藏高原部分岩浆岩与变质岩露头区原位采集15块样品,利用锆石与磷灰石裂变径迹等热年代学结果为青藏高原中生代末期以来的隆升过程提供约束.其中,所获10块样品的锆石裂变径迹数据年龄范围为182~33 Ma,分别记录了渐新世之前青藏高原内不同块体间相互碰撞及高原内不同地区的构造热事件.特别是沿雅鲁藏布江缝合带分布的3个样品,锆石裂变径迹年龄结果一致显示始新世末期-渐新世早期该带存在一期显著的构造热事件.该构造热事件暗示在约36~33 Ma沿雅江缝合带发生过强烈的陆-陆硬碰撞.所获14块样品的磷灰石裂变径迹年龄范围为70.4~5.0 Ma,综合热史反演结果显示青藏高原南部中新世中晚期以来存在整体性隆升,特别是从上新世开始隆升速率显著加快.磷灰石裂变径迹年龄在空间分布上具有向高原东南部变年轻的趋势,表明青藏高原东南部在上新世以来的构造隆升较其他地区要强烈,暗示印度-亚洲板块碰撞驱动机制对该时期的高原隆升具有控制作用.此外,青藏高原中部在白垩纪末期-始新世可能即已隆升至相当高度,此后至今保持了相当低的剥蚀速率.      

青藏高原东部雀儿山地区新近纪隆升速率探讨——来自雀儿山花岗岩体磷灰石裂变径迹证据

通过青藏高原东部川西地区雀儿山花岗岩体磷灰石裂变径迹分析,新获得了4个磷灰石裂变径迹年龄值,分别为4. 9±0. 3Ma、6. 2±0. 5 Ma、7. 2±0. 4 Ma和7. 3±0. 7 Ma。运用径迹年龄-地形高差法计算出雀儿山花岗岩体新近纪的隆升速率,为0. 15～2 mm/a,平均隆升速率为0. 78mm/a。隆升速率在每个阶段有所不同,但呈现出一种快速隆升→缓慢隆升的过程,为整个青藏高原东缘的隆升过程提供了约束条件。     

第四纪中国自然环境变迁的原因机制

作者在重建晚第三纪和第四纪古气候环境的基础上,着重讨论了晚第三纪和第四纪古气候之间的显著差异以及引起中国第四纪自然环境大幅度变迁的主要原因机制。中国新生代晚期构造运动导致自然环境的巨大变迁,其中青藏高原隆起的影响尤为突出。作者认为,青藏高原隆起及其反馈作用、季风环流的加强以及全球气候变化的影响,协同成为中国第四纪气候大幅度变化的主要原因,当然也是新生代晚期以来,尤其是中更新世以来中国自然环境变迁的主要原因机制。     

关于晚新生代准1.2Ma周期构造气候旋回

构造气候旋回的理论要点是构造作用驱动气候变化,因而不同于Milankovitch冰期气候旋回,但两者又都是受地球轨道要素控制的。本文主要根据青藏高原和黄土高原的晚新生代地质记录,以磁性地层为时间标尺,以黄道倾斜(ε)最大变幅位置为模式年龄,划分最近8Ma的准1.2Ma周期构造气候旋回的主旋回层,即MTC₇、MTC₆、MTC₅、MTC₄、MTC₃、MTC₂、MTC₁、MTC₀,它们的界线年龄分别为7.3、6.1、4.9、3.7、2.5、1.3和0.2MaBP。在此基础上,分析了青藏高原构造隆升和黄土高原风尘沉积各自显示的准1.2Ma周期的演变特征,表明它们之间具有构造驱动气候的因果关系。文中还探讨了最近7.3MaBP的古环境变迁,获得了有关晚新生代东亚季风形成演变和环境分异是在轨道气候旋回背景下受构造气候旋回控制的新认识。      

青藏高原隆升过程的磷灰石裂变径迹分析方法

由于青藏高原新生代以来地表高程持续强烈抬升,在利用磷灰石FT年龄进行高原绝对隆升速率计算时应引入古地表高程参数,而通常使用的“径迹年龄-地形高差法”却没有考虑到不同时期的古地表高程问题。为此,笔者试提出高原隆升速率计算的“径迹年龄-海拔高程法”,即以同一参考质点(样品点)在不同时期的海拔高程差作为绝对抬升量,以绝对抬升量除以时间得出隆升速率。本文讨论了改进后方法与传统方法计算结果的差异及合理性。鉴于青藏高原的隆升具有明显的脉动性与幕式作用特征,多数情况下FT年龄可能大致代表构造抬升与剥露事件的年代。     

新生代构造与羌塘盆地油气保存

羌塘盆地为我国陆上油气资源潜力巨大的一个中生代海相残留盆地,地处青藏高原腹地,但高原的强烈隆升、新构造运动的频繁作用和中上侏罗统的大片裸露,以侏罗系为目的层的油气,能否保存至今令人怀疑。羌塘盆地油气保存条件的问题已成为石油地质条件评价中一个十分突出的焦点问题。笔者就已有的资料,通过对新生代构造活动、断裂活动影响和高原隆升等方面的初步分析,对羌塘盆地油气的保存条件进行初步的探讨。     

青藏高原对中国西部自然环境地域分异的效应

近几百万年以来青藏高原的强烈隆升对中国西部地区自然环境地域分异的影响十分明显。它强化了自第三纪以来西北地区的干旱化 ,形成山地湿岛与荒漠绿洲并存 ,导致亚洲干旱核心区域的出现。藏东南水汽通道作用显著 ,横断山区发育着独特的干旱河谷。山地垂直带谱类型的分布模式揭示了青藏高原自然景观的地带性分异规律 ;高原地势格局和大气环流的共同作用 ,制约着高原本身自然地域分异的特点 ,形成独特的自然地域系统格局。     

青藏高原北部温泉活动沉积盆地的沉积特征及其地质意义

晚新生代温泉沉积盆地,是青藏高原腹地在南北向挤压、东西向伸展的构造背景下,沿南北向边界走滑断层,经边界正断层和内部张剪断层的进一步发展而形成的近南北向单断单剪楔形半地堑活动沉积盆地。它可能代表了晚新生代青藏高原第三期强烈挤压隆升事件,是侧向向东剪切挤出的结果。笔者以盆地充填序列和TL、ESR测年资料为主要依据,推测唐古拉山在30 0～2 5 0ka前后全面进入冰冻圈;而以温泉活动沉积盆地为代表的中更新世晚期(2 2 4 .0～1 5 0 .2ka)的冰碛 冰水堆积则对应于青藏高原第三期隆升的断陷盆地发育阶段;中更新世晚期—晚更新世中期(1 4 4 .0～5 6ka)为湖相沉积;晚更新世中期至今(35～0ka)对应于高原缓慢隆升与夷平发育阶段。长江溯源在35ka切割通天河盆地,形成通天河;而在1 6ka侵蚀切穿雁石坪 温泉兵站峡谷,形成布曲河。     

青藏高原整体隆升与地壳短缩增厚的物理－力学机制研究（上）

本文综合研究了青藏高原大地构造格局、地壳与地幔结构、地球物理场特征,对青藏高原整体隆升的物理一力学机制,进行了总结,并提出了隆升、地壳短缩和增厚的动力学模式。论文对以下五个问题进行了研究和讨论：第一,青藏高原巨厚的地壳、薄的岩石图结构、不同产状深大断裂以及推覆、切割和碰撞造山带的基本模式;第二,地震活动、断层面解与区域应力场;第三,板块运移与地体拼贴和大陆增生;第四,青藏高原隆升的物理一力学机制分析;第五,青藏高原隆升的地球动力学模式。研究结果表明,南部印度板块向北运移并与欧亚大陆板块碰撞,北部则受古亚洲板块阻隔并向南推移。在长期的碰撞与挤压作用下,造成了高原地区异常的地震活动和应力场,Ｌｇ波能量向南快速衰减和Ｑ值向南递增,水热活动强烈和地壳“南热”、“北冷”及岩石围中“壳热”、“慢冷”的格局。喜马拉雅南、北麓重力未达均衡,高山仍在上升,沿雅鲁藏布江由深部上涌的蛇绿岩套长达１７００ｋｍ,一系列走滑断层的形成和强烈的形变,形成了南界恒河平原北缘、北抵雅鲁藏布江的宽约３００～５００ｋｍ的碰撞挤压过渡带。基于此,青藏高原的隆升和地壳短缩增厚的物理一力学机制为软流圈的拖曳作用,促使印度板块与欧亚板块的碰撞和长期的挤     

阿尔金山北段阿克塞—当金山口一带新生代山体抬升和剥蚀的裂变径迹证据

阿尔金山北段阿克塞—当金山口一带的裂变径迹测年证据表明,该地区于9～7 Ma以来发生过快速抬升和剥蚀,并且一直持续形成了现今所见的阿尔金山。新生代以来至少经历了三次抬升:早期43.6～24.3Ma、中期19.6～13.6 Ma、晚期9～7 Ma。抬升速率先缓慢、后相对快速,9～7 Ma以来的抬升速率为0.94 mm/a。晚期的构造拾升可能与阿尔金断裂带左行走滑活动有关,而与相邻的柴达木盆地北缘地区的构造抬升并不一致。     

西藏冈底斯成矿带斑岩铜矿的成岩成矿年龄

近年来在西藏开展的资源评价和研究工作初步揭示出冈底斯成矿带斑岩铜矿床具有巨大的资源潜力。本文通过多种方法对冈底斯成矿带中驱龙、厅宫、冲江等斑岩铜矿进行了同位素定年研究 ,确定出冈底斯斑岩铜矿成岩年龄为 (1 7.5 8± 0 .74 )Ma(锆石离子探针 (SHRIMP) ) ,成矿年龄为 (1 5 .99± 0 .32 )Ma(Re Os等时线法 ) ,蚀变年龄介于 1 2 .0 0～ 1 6 .5Ma之间 (K Ar法 ) ,成矿年龄与蚀变年龄较为一致。根据同位素定年结果 ,冈底斯斑岩铜矿的成岩成矿年龄明显晚于冈底斯碰撞期花岗岩质侵入岩的年龄。因此笔者认为 ,西藏冈底斯斑岩铜矿形成于碰撞后的伸展构造背景 ,与造山带山根拆沉和高原隆升作用密切有关