祁连山新生代古海拔变化的碳氧同位素记录

祁连山构成青藏高原的北东边界,是研究青藏高原的隆升与向内陆扩展的关键区域,利用新生代湖相沉积的碳氧同位素组成估算祁连山古海拔对认识青藏高原的隆升有重要意义。在中祁连陆块不同地点出露的始新统、渐新统、中新统和中晚更新统分别取样并进行碳氧同位素分析,估算相应地质时期的古年均温和古海拔高度。结果表明,祁连山地区古近纪的海拔约为2711 m,中新世早期的海拔为2848 m左右,中新世中晚期祁连山海拔达到约3586 m,中晚更新世祁连山的古海拔约为3790~3890 m。古近纪祁连山的海拔较低,但已经构成了青藏高原的东北边界;中新世中晚期祁连山强烈隆升,形成了盆-山构造地貌格局;第四纪祁连山地壳重新活跃并呈阶段性快速隆升,河流堆积和侵蚀交替进行。根据碳氧同位素估算的祁连山古海拔高度变化为认识青藏高原隆升的过程提供参考。     

Endorheic or exorheic: differential isostatic effects of Cenozoic sediments on the elevations of the cratonic basins around the Tibetan Plateau

Based on isostasy, this paper elegantly explains the differential modern elevations of the large‐scale cratonic basins around the Tibetan Plateau. The Qaidam and Tarim basins are endorheic regions with thick Cenozoic deposits, and they uplifted dramatically during the Cenozoic. In contrast, the Sichuan basin is exorheic and most Cenozoic sediments flowed out of the basin; no visible Cenozoic uplift is observed. We suggest that whether a basin is endorheic or exorheic significantly influences its modern elevation, illustrating how exogenic geological processes impact endogenic geological processes. In addition, a new method of estimating paleoelevation is proposed, which predicts successively accelerating uplift of the Qaidam basin during the Cenozoic and provides good constraints on the geological evolution of the northern Tibetan Plateau.     

青藏高原东北部阶段性变形隆升：西宁、贵德盆地高精度磁性地层和盆地演化记录

青藏高原东北部的形成演化是检验高原隆升模型及其驱动季风-干旱环境形成假说的关键。青海贵德和西宁盆地新生代高精度磁性地层和盆地演化揭示出贵德和西宁盆地在早新生代两个盆地曾经为一个统一的、发育于东昆仑山前的弱挤压型陆内挠曲盆地或前陆盆地,可能包括兰州盆地、循化-化隆盆地和祁连山东部一些盆地在内的周边地区都向这个统一的盆地内注入水流和沉积物质,在西宁一带形成汇水中心,并在当时为行星风系的亚热带副高压带作用下形成巨厚的膏盐层。从约21Ma的中新世早期开始,前陆盆地挠曲下沉明显加剧,盆地早期地层被挤压变形,形成盆地中最显著的角度不整合,推测分隔贵德盆地东部的海宴—泽库右旋断裂强烈活动,分隔贵德和西宁盆地的拉脊山东部开始隆升,贵德盆地河流水系由北转向西流,至中中新世,隆升可能席卷整个拉脊山,贵德盆地水系明显南流,盆地挤压中心由早先的昆仑山前转移至拉脊山两侧。从约8Ma开始,拉脊山开始强烈阶段性幕式(3.6、2.6及1.8Ma)变形隆升,导致两侧断层以花状向盆地中心逐步扩展,断裂、掀斜和褶皱地层,盆地转变成山间盆地,并在约1.8Ma的强烈变形隆升后,黄河出现,紧接着形成上千米深切河谷和7级阶地,高原东北部现今构造地貌沉积格局最终形成。上述盆地形成演化过程总体揭示出印度板块碰撞早期最远端的高原东北部就已经开始变形隆升响应,这个过程阶段性由弱至强,至8Ma以来达到最大,反映了高原南北的同步变形隆升但幅度不同的动力学过程与形成模式,可能指示了脆性上地壳块体间柔性变形、块体内刚性挤压破裂变形和塑性下地壳连续变形增厚与流动的共同作用机制。     

青藏高原上新世构造岩相古地理

在前人研究成果的基础上,划分出青藏高原及邻区上新世残留盆地共95个,探讨了青藏高原及邻区上新世构造岩相古地理演化。青藏高原上新世总体构造地貌格局主要受控于印度板块与欧亚板块沿雅鲁藏布江缝合带的碰撞及持续挤压,影响着青藏高原广大范围内的构造抬升。东北部昆仑山、祁连山地区是两大构造隆起蚀源区,两大山系夹持的柴达木盆地是高原东北部最大的陆内盆地,祁连山以北和以东地区则以盆山相间的格局接受周围山系的剥蚀物质,直到晚上新世(青藏运动"A"幕)高原东北部进一步强烈隆升,山间盆地抬升成为剥蚀区。新疆塔里木和青藏高原东部羌塘、可可西里地区主体表现为大面积的构造压陷湖盆-冲泛平原沉积区。高原东南部为一系列走滑拉分断裂运动形成的拉分盆地,上新世早期堆积洪冲积相砾岩,中期为湖泊、三角洲沉积,晚期随着山体的进一步抬升,盆地又接受冲洪积扇相砾岩堆积,并被河流侵蚀剥露。高原南部上新世多分布一些近南北向盆地,是响应高原隆升到一定程度垮塌而成的断陷盆地,同东南部拉分盆地类似,上新世沉积相也由早至晚分为3个阶段。恒河地区上新世由于喜马拉雅山的快速抬升,沉积以粗碎屑为主,形成狭长的西瓦利克群堆积。上新世青藏高原总体地势继承了中新世西高东低、南高北低的地貌特征,但地势高差明显较中新世增大。     

LATE CENOZOIC LITHOLOGY AND MAGNETIC POLARITY STRATIGRAPHY IN THE JIUXI BASIN: IMPLICATIONS FOR TECTONIC EVENTS OF THE WEST QILIAN MT

LATE CENOZOIC LITHOLOGY AND MAGNETIC POLARITY STRATIGRAPHY IN THE JIUXI BASIN: IMPLICATIONS FOR TECTONIC EVENTS OF THE WEST QILIAN MTtheNationalKeyProjectforBasicResearchandCASProjectforTibetanResearchProject (KZ951 A1 2 0 4 ,KZ95T 0 6 )     

LATE CENOZOIC RAPID UPLIFT OF THE TIBETAN PLATEAU AND FORMATION OF ASIAN MONSOON SYSTEM:EVIDENCE FROM PALEOMAGNETISM AND PALEOBIOLOGY OF RED BED-BOULDER CONGLOMERATE SEQUENCES ALONG THE NORTHERN TIBET PLATEAU

LATE CENOZOIC RAPID UPLIFT OF THE TIBETAN PLATEAU AND FORMATION OF ASIAN MONSOON SYSTEM:EVIDENCE FROM PALEOMAGNETISM AND PALEOBIOLOGY OF RED BED-BOULDER CONGLOMERATE SEQUENCES ALONG THE NORTHERN TIBET PLATEAU     

阿尔金-祁连山晚新生代隆升-剥露过程——来自岩屑磷灰石裂变径迹热年代学的制约

阿尔金-祁连山位于青藏高原北缘, 其新生代的隆升-剥露过程记录了高原变形和向北扩展的历史, 对探讨高原隆升动力学具有重要意义。本文采用岩屑磷灰石裂变径迹测年分析, 利用岩屑的统计特征限定阿尔金-祁连山新生代的隆升-剥露过程。磷灰石裂变径迹测试结果表明, 阿尔金-祁连山地区存在4个阶段的抬升冷却: 21.1~19.4 Ma、13.5~10.5 Ma、9.0~7.3 Ma、4.3~3.8 Ma。其中, 4.3~3.8 Ma抬升冷却事件仅体现在祁连山地区, 9.0~7.3 Ma抬升冷却事件在区内普遍存在, 且9.0~7.3 Ma隆升-剥露造就了现代阿尔金-祁连山的地貌。区域资料分析表明, 9~7 Ma(或者8~6 Ma)期间, 青藏高原北缘、东缘, 甚至整个中国西部地区发生了大规模、区域性的抬升, 中国现今"西高"的构造地貌形态可能于当时开始形成。阿尔金-祁连山地区4期抬升冷却事件与青藏高原的隆升阶段有很好的对应关系, 应该是对印度-欧亚板块碰撞的响应。     

青藏高原北缘新生代早期构造运动——来自酒西盆地始新世-渐新世的沉积学约束

位于青藏高原北缘的酒西盆地,出露有完整的晚始新世地层,真实地记录了周缘构造的运动,使其成为研究高原北缘新生代构造活动的最佳场所之一.基于酒西盆地11条沉积剖面的沉积相、重矿物和古水流研究,建立了火烧沟组-白杨河组高精度的沉积格架,识别出盆地在晚始新世主要为走滑盆地,沉积形态主要受阿尔金断裂左行走滑作用控制.阿尔金断裂强烈的走滑作用受到北部阿拉善地体的阻挡,在酒西盆地北部形成一个前锋带.随后,高原内部强烈的南-北向挤压作用沿酒西盆地的刚性基底向南传递到北祁连断裂,形成了新近纪早期酒西前陆盆地的雏形.     

西秦岭晚白垩世原型盆地——新生代青藏高原隆起的背景

青藏高原是新生代隆升的构造地貌。本文试图通过对青藏高原东北缘的西秦岭上白垩统的研究,揭示新生代青藏高原隆升之前的晚白垩世原型盆地和构造地貌背景,这对探索青藏高原隆起过程的起始至关重要。西秦岭腹地岷县地区分布着一套角度不整合于下伏不同时代地层之上且沉积序列相近的上白垩统红层地层。该套红层现今呈离散分布,故多被认为是西秦岭陆内造山阶段不同山间盆地或走滑拉分盆地的沉积物。对不同高程和露头上的该套红层与下伏地层之间角度不整合面地质特征对比分析,特别是对不整合面之上含砾砂岩和砂岩的粒度组成和颗粒的显微结构研究表明,该套红层底部的胶结砂砾岩和其上的红色砂岩皆具有沙漠沉积的特征,也就是说西秦岭晚白垩世曾出现过干旱沙漠环境。沙漠环境的出现不仅需要干旱炎热气候条件,而且需要相对平坦的地形地貌空间条件。据此,本文提出了西秦岭在晚白垩世可能处于相对平缓的古地貌状态。现今这套红层不连续分布在相对平坦的山顶面,其下部以洪积砾岩、河床砾岩和砂岩、沙漠相砂岩互层,上部则以河一湖相红色泥岩、粉砂岩和细砂岩等细碎屑沉积为主。经研究分析认为西秦岭在上白垩统红层开始沉积之时,总体已处于地形起伏不大的洪积平原和宽谷型河流地貌,而晚期则演变为平坦湖盆地貌,其原始盆地为统一宽缓的湖相盆地。现今上白垩统红层地层和角度不整合的弥散性分布是在印度板块-欧亚板块碰撞汇聚的动力学背景下,青藏高原崛起和逆冲-走滑作用以及地壳不均匀抬升-侵蚀的结果。西秦岭晚白垩世相对平坦的古地貌状态确定可为研究西秦岭中新生代陆内构造过程和高原隆升与板内变形在东北缘的扩展提供重要线索和参考标志。     

青藏高原中新世构造岩相古地理

系统分析青藏高原新生代中新世50余个沉积盆地的类型、构造背景、岩石地层序列,对青藏高原中新世构造岩相古地理演化特征进行分析和探讨。中新世,青藏高原海相沉积已经全面退出,全部转为陆相沉积,约23Ma时高原及周边不整合面广布,标志高原整体隆升。塔里木、柴达木及西宁-兰州、羌塘、可可西里等地区主体表现为大面积的构造压陷湖盆沉积。约17.2Ma左右,阿尔金山显著隆升,使柴达木盆地西叉沟一带再无生物礁灰岩出现,且在盆地西部出现了短暂的沉积间断。这一时期,柴达木盆地西部开始进入湖退期,而东南部则快速湖进;同时,大约17.7Ma索尔库里山间盆地初始凹陷形成。另外,高原腹地五道梁-沱沱河盆地受南部唐古拉山的挤压抬升,在16Ma左右结束了五道梁组的沉积,在可可西里—唢呐湖一带则再次凹陷接受唢呐湖组沉积,形成高原腹地的大型压陷湖盆。13～10Ma期间,藏南南北向断陷盆地的形成,是高原隆升到足够高度开始垮塌的标志;约8Ma以来,高原东北部几乎所有湖盆均进入湖退期,普遍出现冲积扇、辫状河和水下扇砂砾岩堆积。     

青藏高原北部新生代构造演化在柴达木盆地中的沉积记录

青藏高原形成和演化过程中经历的构造活动,在高原的盆地中均有相应的沉积记录。柴达木盆地位于青藏高原北部,盆地新生界地层详细地记录了这些构造-沉积响应。对野外剖面和钻井岩心的新生界沉积物进行了多方面研究,其结果显示,柴达木盆地保存了青藏高原北部三个阶段的构造活动信息:①E₁₊₂的红色粗碎屑沉积物指示了始新世早期的强烈活动构造背景,沉积记录具有低ZTR指数和低重矿物稳定指数的特征,记录了全盆地范围内的造山活动和构造隆升事件,是印度-欧亚板块碰撞所致的远程响应。在这次广泛的大面积的造山活动后,区内迅速遭受剥蚀、夷平,自中-晚始新世时期起,接受沉积。因而此时柴达木盆地与可可西里盆地、乃至塔里木盆地为连通的湖盆体系。②阿尔金山前N₁和N₂1的粗碎屑沉积物记录了渐新世-早中新世阿尔金山的构造隆升事件,而柴北缘和柴西南的大范围三角洲-湖泊细粒沉积物,具有较高的重矿物稳定指数,反映了平静的构造背景,与阿尔金断裂快速走滑以及盆地总体稳定向北推移的时间相对应。大量的侧向走滑活动消减了来自印度板块的挤压应力,使得柴北缘和柴西南的沉积源区（即祁连山和东昆仑造山带）处于构造平静期。③中中新世以来全盆地向上变粗的粗碎屑沉积物,具有较低的重矿物稳定指数,记录了青藏高原北部整体强烈的地壳缩短、加厚和快速构造隆升事件。此外,综合物源分析显示,柴达木盆地新生代沉积源区性质随时间并没有发生明显的改变。     

New paleomagnetic constraints on rift basin evolution in the northern Himalaya mountains

The late Cenozoic sediments in the rift basins in the northern Himalaya Mountains document important information about the uplift and deformation of the most active tectonic region in the Tibetan Plateau. However, these sediments have not been precisely dated, hindering our ability to address the basin development and termination associated with a series of uplifts in the southern Tibetan Plateau. Here, we report a detailed magnetostratigraphic study on the fluvio - lacustrine sedimentary sequence of the Dati Formation bearing abundant Hipparion forstenae fossils in the Dati Basin in the northern frontal region of the Himalaya Mountains. The 195 m – thick section yielded six normal and seven reversed polarity zones that correlate well with Chrons C3An.1r to C4r.2r of the geomagnetic polarity time scale, constraining the section age to ~8.6 – ~6.2 Ma. Together with the magnetostratigraphic results from other rift basins in the region, these results indicate that the horizons bearing the Hipparion fossils were deposited during the age interval of 7.1–6.5 Ma in the northern Himalaya Mountains. The regional tectonic activity and comprehensive magnetostratigraphic and sedimentologic comparisons suggest that the evolution of the rift basins in the northern Himalaya Mountains has involved three major stages since the late Cenozoic, i.e., (1) ~10.0–8.0 Ma, onset of the basins with fan delta facies; (2) ~8.0–3.0 Ma, expansion of the basins with mainly lacustrine facies; (3) ~3.0–1.7 Ma, shrinking and termination of the basins with alluvial fans. The basin evolutionary history indicates an accelerated tectonic uplift of the Himalaya Mountains at ~10.0 Ma, and two deformational events at ~3.0 Ma and at ~1.7 Ma.     

东、西昆仑山晚新生代以来构造隆升作用对比

东、西昆仑晚新生代以来隆升过程和程度存在明显差异。东昆仑山现代地貌格局主要是在第四纪以来经过早中更新世之交的昆黄运动和中更新世晚期的共和运动形成的,山系的崛起在时空演化上呈现出由北向南的迁移趋势,而西昆仑山在第三纪已有明显的地貌反差,第四纪地貌反差加剧。东昆仑地区在昆黄运动后尽管形成了近东西向的东流水系,但向南的强烈溯源侵蚀并奠定现代河流水系格局主要发生于中更新世晚期,与共和运动大体同时,而西昆仑地区向南的强烈溯源侵蚀主要发生于早更新世晚期,与东昆仑的昆—黄运动大体同时。在剥蚀程度上,东昆仑最上部3km的去顶至少延续了45Ma,而西昆仑公格尔—塔什库尔干地貌单元只延续了2~5Ma。控制东、西昆仑晚新生代构造隆升的动力背景可能取决于强烈加厚及强烈隆升的青藏高原岩石圈边缘的重力伸展垮塌与来自南部的挤压应力之间的动态平衡。考察青藏高原隆升过程与机制,不仅要注意隆升作用的共性,更要强调不同部位隆升过程及动力学的差异性。     

ALLUVIAL STYLES AND ARCHITECTURE AS GUIDES TO CENOZOIC TECTONIC AND ENVIRONMENTAL EVENTS AT THE NORTHERN MARGINS OF THE QINGHAI—XIZANG PLATEAU

ALLUVIAL STYLES AND ARCHITECTURE AS GUIDES TO CENOZOIC TECTONIC AND ENVIRONMENTAL EVENTS AT THE NORTHERN MARGINS OF THE QINGHAI—XIZANG PLATEAU     

青藏高原晚新生代孢粉组合与古环境演化

对取自沱沱河盆地、通天河盆地、那曲盆地、东温泉盆地、乌郁盆地的新近纪湖相沉积与取自巴斯错、错鄂、纳木错的晚第四纪湖相沉积,进行孢粉分析;结合西宁—民和盆地、伦坡拉盆地、南木林盆地、渭河盆地的孢粉资料,分析青藏及邻区新生代晚期古植被和古环境的演化过程。发现渐新世晚期—中新世早期青藏与周边邻区的古环境发生了显著分异,导致青藏地区热带亚热带植物濒临消亡,与全球温暖气候条件和青藏地区古纬度环境不符,是青藏高原隆升的重要标志。中新世早期—第四纪晚期,青藏高原落叶阔叶林和针叶林呈现总体减少趋势和准周期性波动,与全球气候变化呈良好对应关系。第四纪晚期草本植物含量逐步增高,出现蒿—松—桦为主,针叶林、落叶阔叶林、灌木、草本植物混生的植被景观。     

西昆仑山前晚新生代构造活动与青藏高原西北缘的隆升

西昆仑山前晚新生代地貌与沉积特征记录了西昆仑山及青藏高原西北缘的隆升过程。利用沉积学、地貌学、古地磁研究结果,对西昆仑晚新生代构造活动进行了探讨。约25Ma,西昆仑山前沉积面貌发生显著变化,反映西昆仑山整体开始隆升;约5Ma时,西昆仑山前磨拉石发育,表明西昆仑山开始快速隆升。古地磁结果表明:始新世—中新世西昆仑有显著的旋转运动,而第四纪以来水平挤压造成的垂直运动为主,没有明显的旋转运动。河流阶地发育显示,西昆仑地区约在1.2Ma时河流下切开始形成阶地,第四纪中晚期以来西昆仑地区构造抬升幅度与频率加快,全新世中期(约5kaB.P.)有一次快速隆升过程。     

西藏高原与喜马拉雅的隆升历史和研究方法:回顾与进展

西藏高原和喜马拉雅的隆升历史是新生代以来众多地质事件的边界条件。因此,它对于我们理解新生代全球气候变冷以及亚洲环境变化等许多地质过程都具有深远的意义。尽管各种替代指标已经被广泛应用于研究高原隆升历史,然而,不同方法所得出的高原隆升历史并不一致。这主要归咎于一些替代指标本身存在多解性和不确定性,从而严重阻碍了获取正确的高原隆升历史。在对这些替代指标进行详细的阐述之后,对其指示的高原隆升历史进行重新评估,并结合在高原腹地开展的工作,提出了原西藏高原的隆升模式,即拉萨地体和羌塘地体在始新世就已经达到现在的海拔高度,而此时青藏高原北部还是低地,南部和西部可能还处在海洋环境。在中新世时,高原向北、向东和向南生长并在第四纪时形成现在的高原特征。     

Cenozoic Exhumation and Thrusting in the Northern Qilian Shan, Northeastern Margin of the Tibetan Plateau: Constraints from Sedimentological and Apatite Fission-Track Data

Abstract: The Qilian Shan lies along the northeastern edge of the Tibetan Plateau. To constrain its deformation history, we conducted integrated research on Mesozoic–Cenozoic stratigraphic sections in the Jiuxi Basin immediately north of the mountain range. Paleocurrent measurements, sandstone compositional data, and facies analysis of Cenozoic stratigraphic sections suggest that the Jiuxi Basin received sediments from the Altyn Tagh Range in the northwest, initially in the Oligocene (~33 Ma), depositing the Huoshaogou Formation in the northern part of the basin. Later, the source area of the Jiuxi Basin changed to the Qilian Shan in the south during Late Oligocene (~27 Ma), which led to the deposition of the Baiyanghe Formation. We suggest that uplift of the northern Qilian Shan induced by thrusting began no later than the Late Oligocene. Fission-track analysis of apatite from the Qilian Shan yields further information about the deformation history of the northern Qilain Shan and the Jiuxi Basin. It shows that a period of rapid cooling, interpreted as exhumation, initiated in the Oligocene. We suggest that this exhumation marked the initial uplift of the Qilian Shan resulting from the India–Asia collision.     

有关青藏高原东北缘晚新生代扩展与隆升的讨论*

青藏高原晚新生代的扩展和隆升对周边环境演变产生重大影响,确定扩展和隆升的起始年代是一个重要的科学问题。近年来在六盘山、积石山和祁连山及其相邻盆地的研究表明,青藏高原东北缘晚新生代(5~10MaB.P. 或约8MaB.P. )发生了准同期、影响深远的构造变形,导致了沉积盆地的消亡和山脉的隆起。青藏高原北缘的阿尔金山和东缘的岷山、龙门山及川滇高原也在该时段发生了构造活动的加速和构造隆升。所有这些准同期的事件反映了约8MaB.P. 前后青藏高原向周边的扩展,扩展的方式是通过一系列逆冲断裂、褶皱变形、左旋走滑及其伴随的山脉隆起和盆地消亡而实现的。该时期青藏高原的扩展导致了周边的环境变化,奠定了今日环境的格局。     

西宁和贵德盆地新生代沉积物重矿物变化对构造活动的响应

位于青藏高原东北缘的西宁、贵德盆地的新生代沉积序列较完整的记录了盆地周围物源区构造变形过程。重矿物是碎屑物质的重要组成部分,是最直观、有效揭示源区母岩、构造-沉积过程的重要手段。通过重矿物的系统分析,结合沉积-构造变形,揭示出始新世-上新世末西宁-贵得盆地及其源区经历了几个构造活动阶段:古新世-始新世早期的隆升阶段、始新世中期-渐新世晚期的构造稳定阶段、渐新世末-中新世初的构造隆升阶段、中中新世构造稳定阶段和晚中新世以来的强烈隆升阶段。并结合特征矿物（绿泥石）及古水流分析,推断古近纪西宁-贵德盆地是东昆仑山前一个统一盆地。中新世早期青藏高原的扩张导致了拉脊山开始隆起,使原型盆地解体;约8.5 Ma以来拉脊山强烈隆升,两侧盆地逐渐转变为山间盆地。这为正确理解青藏高原东北缘盆山格局的形成和演化提供了重要依据。