青藏高原隆升与环境效应

通过对青藏高原北缘库木库里盆地新生代沉积建造、孢粉、阶地热年龄、沉积响应的调查研究，得出青藏高原新生代的渐新世、上新世和更新世一全新世形成的三套磨拉石建造代表青藏高原最强烈的三次隆升作用；自渐新世以来到上新世晚期高原隆升幅度达1500～2000m，更新世、全新世高原隆升了约2500m，46．4Ka．Bp至今高原隆升了约44m；青藏高原的隆升速率由渐新世开始有愈来愈强烈的趋势，预示青藏高原的隆升是一个多阶段、不等速和非均变的复杂过程；根据库木库里盆地沉积演化揭示青藏高原的隆升经历了早中渐新世早期隆升期、晚渐新世——早中新世早期稳定剥蚀夷平期、早中新世中晚期小幅隆升期、中中新世较稳定剥蚀夷平期、晚中新世振荡隆升期、上新世快速隆升期、更新世一全新世强烈隆升期共七个隆升阶段；并探讨了高原隆升引起的气候干燥、生物灭绝、荒漠化等多种环境效应。     

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。     

青藏高原隆升机制新模式

作为创建大陆动力学理论体系的最佳野外实验室的青藏高原, 涉及当代固体地球科学前沿和热点的许多重大科学问题.迄今为止, 包括板块构造在内的众多模式不能合理地解释青藏高原重要的地质和地球物理现象.本文从下地壳与中上地壳、造山带与沉积盆地的耦合作用出发, 对青藏高原及邻区进行分尺度、分层块、分阶段的构造解析, 提出青藏高原隆升的下地壳层流构造模式, 认为青藏高原地壳增厚和构造隆升是晚新生代由于锡瓦利克盆地、塔里木盆地和四川盆地下地壳的热软化岩石大量流向青藏高原造成的.      

青藏高原隆升的过程和机制

青藏高原夹持于土兰、塔里木、华北、扬子与印度等刚性地块之间,在地球物理场和岩石圈结构构造上构成一个相对独立的构造系统。白垩纪晚期到始新世,高原开始了一个地壳缩短、加厚和不断隆升的新阶段。高原隆升可以划分为俯冲碰撞隆升、汇聚挤压隆升和均衡调整隆升３个阶段。高原地壳的加厚、缩短是在压应力作用下通过不同层次物质以不同的运动形式实现的,高原隆升的过程和机制可以概括为“陆内汇聚－地壳分层加厚－重力均衡调整”的隆升模式。     

青藏高原隆升的过程和机制

青藏高原夹持于土兰、塔里木、华北、扬子与印度等刚性地块之间，在地球物理场和岩石圈结构构造上构成一个相对独立的构造系统。白垩纪晚期到始新世，高原开始了一个地壳缩短、加厚和不断隆升的新阶段。高原隆升可以划分为俯冲碰撞隆升、汇聚挤压隆升和均衡调整隆升３个阶段。高原地壳的加厚、缩短是在压应力作用下通过不同层次物质以不同的运动形式实现的，高原隆升的过程和机制可以概括为“陆内汇聚－地壳分层加厚－重力均衡调整”的隆升模式。     

青藏高原隆升的地质灾害效应

根据青藏高原隆升具有持续性和阶段性加速的特征,将其整个隆升过程分为 4个隆升阶段 15个隆升幕,即喜马拉雅运动（6个加速隆升幕）---递进式压缩隆升阶段;青藏运动（3个加速隆升幕）---构造变形、断裂运动性质调整阶段;昆黄运动（3个加速隆升幕）---高原造貌主阶段;共和运动阶段（3个加速隆升幕）---地质灾害高发期。由于青藏高原的强烈隆升,最终使其成为我国地质灾害最为严重的地区之一。尤其是青藏高原周缘西北部的黄河上游 流域、东南部的长江上游流域、西藏南部的雅鲁藏布江下游区及其东南部的"三江地区",成为地质灾害事件集中发生的区域,其中的地震、崩滑流、断裂活动等地质灾害效应最为强烈,成为影响现代人类工程活动和生存环境的主要灾害。     

青藏高原北部白垩纪隆升的证据

认为青藏形成统一大陆应该在印支期晚期古特提斯洋关闭和海水退出时。由于来自冈瓦纳大陆的羌塘微陆块向NE斜向俯冲 ,产生了印支期的阿尼玛卿、柴北缘和阿尔金大规模走滑断裂的形成 ,并且由于东部受到华南板块的阻挡 ,形成南北向的龙门山褶皱带。此阶段 ,地势较低 ,海拔不高。直至中特提斯洋在白垩纪早期关闭 ,来自冈瓦纳大陆的冈底斯微陆块沿班公湖—怒江一线俯冲到北部高原的下面 ,由于高原北部受到塔里木—阿拉善地块的阻挡 ,东部受到南中国板块的阻挡 ,高原北部开始隆升 ,形成高原雏形。高原南北统一大陆形成于新特提斯洋的关闭和印度板块沿雅鲁藏布江缝合带与欧亚大陆碰撞时 ,并在新近纪后开始快速抬升 ,形成现今的高原地貌 ,这已是共识。值得讨论的是 ,如何识别高原北部白垩纪时期的隆升 ,以及其对建立高原隆升模型和计算高原北部隆升速率的贡献。     

新生代全球变冷与青藏高原隆升的关系

文中综合分析可以影响新生代全球变冷的四种原因,提出青藏隆升对新生代大气ＣＯ２浓度降低起主导作用,对新生代全球气温的降低起关键控制作用。这种作用是通过青藏高原隆升加剧全球硅酸盐岩和碳酸盐岩的化学风化、有机碳埋藏、植物的光合作用来实现的。而且,青藏高原隆升有可能同洋流改变和行星轨道参数变化于第三纪末至第四纪共同对新生代全球变冷起控制作用。因此,目前首先解决的科学目标应该是：精确刻划青藏高原隆升时代和幅度,并确定青藏高原隆升对新生代全球变冷的贡献,确定一种以青藏高原隆升为主导作用的控制新生代全球变冷的综合模式。     

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。     

Thinning of the Thickened Lithosphere and Its Geodynamic Consequence: Application for Tibetan Plateau

THINNING OF THE THICKENED LITHOSPHERE AND ITS GEODYNAMIC CONSEQUENCE: APPLICATION FOR TIBETAN PLATEAU1　ParsonsB ,McKenzieD .Mantleconvectionandthethermalstructureoftheplates[J] .JGeophysRes,1978,83;4 4 85～4 4 96 . 2　HousemanGA ,McKenzieDP ,MolnarP .Convectiveinstabilityofathickenedboundarylayeranditsrelevanceforthethermalevolutionofcontinentalconvergentbelts[J] .JGeophysRes 1981,86 :6 115～ 6 132 . 3　OwensTJ,ZandtG ,Theimplicationsofc…     

青藏高原中部2.8Ma以来的化学风化与环境演化的湖泊沉积记录

对采自青藏高原中部错鄂湖泊钻孔近200m以上深处、形成于2.8Ma以来的沉积岩岩芯中Sr,Rb,Zr含量变化及Rb/Sr,Zr/Rb比进行了研究,并结合其岩性、粒度、粘土矿物组成,分析了该地区2.8Ma来化学风化的相对强度和古环境演化过程。研究表明,2.8Ma来青藏高原中部的环境经历了3个演化阶段：在深约197－170m(2.8-2.5Ma)岩性段,低Sr含量,高Rb/Sr和Zr/Rb比揭示的是较弱的化学风化过程,反映了与当时强烈的高原隆升运动有关;在约170－38.5m（约2.5-0.8Ma)段,高Sr含量,低Rb/Sr和Zr/Rb比记录的是该流域较强的化学风化阶段,与高原在稳定期中部总体处于温湿或凉湿的环境下的结论吻合;在38.5-0m（约0.8-0Ma)段,总体Sr含量处于相对低值,Rb/Sr比相对较高,化学风化相对较弱,表明高原中部处于较寒冷的环境之中,高原整体已隆升到4000m以上。     

青藏高原西部叶城-狮泉河地区岩石圈各向异性研究

对青藏高原西部新疆叶城—西藏狮泉河地区宽频地震探测记录到的剪切波进行了各向异性分析,计算结果给出了该地区上地幔各向异性的特征:西昆仑地区各向异性大都沿北东方向分布,总体方向变化不大,各向异性整体走向与青藏高原和塔里木盆地北缘各向异性空间分布一致。由此得出:印度板块向北推进的构造运动是形成本区岩石圈剪切波各向异性的主要原因,青藏高原各地体的各向异性在较大的东西向范围内保持稳定,各地体岩石圈固有的各向异性方向为北东向;作为羌塘地体和拉萨地体的分界线,班公怒江断裂带是主要的地表分界位置,在深部,无论西部剖面还是中部剖面,印度板块岩石圈的各向异性在该断裂带上均没有变化。     

青藏高原环境变化对全球变化的响应及其适应对策

青藏高原的环境变化对全球变化具有敏感响应和强烈影响。青藏高原的现代环境与地表过程相互作用,引起包括冰冻圈和水资源以及生态系统等方面的一系列变化,对高原本身以及周边地区的人类生存环境和经济社会发展产生重大影响。作为国际研究的热点地区,青藏高原环境变化研究目前出现三个新的科学动向：关注关键地区的关键科学问题的系统研究;关注以现代地表过程为核心的监测研究;关注全球变化影响下的圈层相互作用研究。本项目的研究对青藏高原环境变化科学的发展、国际科学前沿的贡献以及服务于社会经济发展,都具有十分重要的意义。通过项目的研究将揭示青藏高原隆升到现代地貌与环境格局过程中所出现的重大构造事件和环境事件;重建不同区域、不同时间尺度的气候环境变化序列并揭示其时空分布特征;阐明青藏高原冰冻圈、湖泊和主要生态系统与土地覆被在不同气候条件下的变化特征;揭示青藏高原环境变化与地表过程对全球变化的响应特点和高原热力与动力过程对不同气候系统变化的影响。本项目将在高原南北典型区域利用地貌学与沉积学手段,研究青藏高原现代地貌与环境格局的形成过程;利用湖芯、冰芯、树木年轮等手段,研究青藏高原过去环境变化的特征事件、区域分异及其与全球变化的联系;利用冰川、冻土、积雪的时空变化,结合对高原特殊大气边界层的观测,研究青藏高原冰冻圈变化与能量水分循环过程;从冰川、湖泊、大气的监测入手,结合模式方法,研究青藏高原环境变化的机制;利用生态系统碳的源—汇变化,研究青藏高原生态系统对环境变化的响应;综合研究全球变化背景下青藏高原环境变化与水资源变化所产生的区域效应和适应对策。     

青藏高原的现今构造变形与地球动力过程

作为地球陆地上最高、最大、最平坦的地貌单元,青藏高原晚第四纪—现今构造变形的运动学状态是研究其深部地球动力作用的重要基础。全球卫星导航系统能够观测几十年时间尺度的地壳运动定量资料,历史记载和仪器观测获得的历史地震资料提供着数百年时间尺度的构造运动和深部变形数据,而上万年时间尺度的活动断裂定量研究数据则揭示着长期、平均构造变形状态。综合这三类不同时间尺度的地表构造变形定量数据,就能够定性推测或定量模拟驱动地表构造变形的深部地球动力作用。本文综合利用上述三类资料,发现青藏高原晚第四纪—现今的运动状态受控于统一的应变场,地表与深部一致,现今与长期一致。最大剪切应变主要分布在高原周边的主要逆冲断裂带和内部的巨型活动走滑断裂带,产生众多的强震;收缩应变和地壳缩短主要发生在周边山系及其伴随的前陆盆地,形成逆冲断裂和逆冲型强震;面膨胀应变和地壳拉张发生在高海拔的青藏高原内部,形成近南北向正断层和北东/北西向共轭剪切断裂系,并控制着正断层型地震的发生;青藏高原的所谓“向东挤出”,不是刚性岩石圈地块在走滑断裂夹持下的向东滑移,而是高原内部岩石圈物质的向东流动和绕喜马拉雅东构造结的顺时针旋转。这种运动状态...     

9.4 ka以来青藏高原东北部风成沉积物色度参数变化特征及其环境演变

以青藏高原东北部泽库剖面(ZK)风成沉积物为研究对象,利用CM-5分光测色计测定了169个样品的色度参数红度(a^*)、黄度(b^*)、亮度(L^*)并计算饱和度(C^*)和色调角(h^*),在分析风成沉积物各色度参数变化特征的基础上,辅以磁化率、粒度敏感指数(SC/D)、SiO₂及Fe₂O₃含量等指标对青藏高原东北部9.4 ka以来的环境演变进行探讨。研究结果表明:(1)色度参数a^*、L^*自剖面底部向上呈先增大后减小的变化特征,h^*则自下而上先减小后增大。(2)色度参数可作为青藏高原东北部重建古气候的有效代用指标,a^*和L^*高值指示温湿环境,h^*高值指示冷干环境;各色度参数指示环境的敏感性有差异,但均对气候突变反应较为灵敏,可用于判断气候突变的典型冷暖事件。(3)9.4 ka以来青藏高原东北部的环境整体呈现为由温湿向冷干发展的态势,可分为两大阶段。9 480~4 290 a BP的温湿期,气候整体呈现向温湿方向发展的趋势,表现为较温湿→温湿→较温湿的波动;4 290 a BP至今的冷干期,气候整体不断向冷干方向发展,表现为温干→温润→凉润→冷干的变化。     

新型甲烷气爆震源在青藏高原激发的信号特征研究

利用人工震源(又称主动震源)激发地震波是区域地下结构探测的主要方式之一.绿色环保和安全理念日渐盛行下, 寻找适用于生态脆弱和自然环境恶劣的青藏高原的人工震源需求迫切.本文介绍了新型甲烷气爆震源在高海拔低气压的青藏高原内部进行实验的相关过程及其效果.利用聚类分析、线性叠加、相位加权叠加等信号处理方法, 并与同期共线的炸药...     

青藏高原大气气溶胶研究进展

大气气溶胶是地球大气成分中含量很少的组分之一, 但其对气候环境以及人类健康有着极其重要的影响. 由于青藏高原地理单元的独立性和特殊性, 该地区气溶胶特征和行为的研究引起越来越多的关注.回顾了青藏高原大气气溶胶研究的历史和分析监测方法, 从气溶胶的基本特性、 气候效应、 环境效应三个方面综述了20世纪90年代以来青藏高原大气气溶胶研究的成果, 并对该地区研究的前景有所展望.     

青藏高原Pb同位素地球化学及其意义

根据青藏高原不同构造单元基底片麻岩、花岗岩类和火山岩等不同类型岩石的486套Pb同位素数据的整理和分析,发现青藏高原岩石圈存在3种主要类型,即亏损Pb同位素的特提斯洋地幔域端元、富集Pb同位素的喜马拉雅成熟大陆地壳端元和青藏高原北部的过渡型Pb同位素的地幔端元。这3类地球化学端元与前人通过Sr-Nd同位素研究获得的3类端元一致。拉萨地块内部不同类型岩石的Pb同位素地球化学特征指示出两类岩浆作用,一类是特提斯洋岩石圈俯冲消减再循环和亏损地幔物质注入导致的亲特提斯洋型岩浆作用,另一类是与类似于喜马拉雅大陆地壳物质加入导致的富集地幔源区有关的超钾质岩浆作用。岩浆作用的Pb同位素地球化学记录了特提斯洋俯冲消减作用和随后发生的印度大陆向北拼合、碰撞和俯冲过程,也记录了大规模的壳幔相互作用对高原岩石圈演化与隆升的贡献。