青藏高原隆起与环境演化分析Word文件下载.docx

1、uplift;Environmental Evolution1青藏高原的隆起1.1青藏高原早期的构造 我们能够从青藏高原不同的地块发育不同的时间段的海相沉积的记录看出，特提斯洋在不断地向南进行退缩，大陆地壳在不断地向南增生。古生代海相沉积分布于整个青藏地区，也包括祁连、昆仑在内。晚古生代三叠纪是沿可可西里金沙江的构造带发生的古特提斯洋板块迅速北向俯冲的事件，形成了可可西里金沙江板块的俯冲带及其北侧岛的弧带，直至晚三叠纪形成的可可西里金沙江板块的缝合带，导致了特提斯洋逐步退到可可西里金沙江缝合带的以南地区；而可可西里金沙江的缝合带以北地区的逐步隆起成了陆地。侏罗纪时期的羌塘地块，普遍发育成浅海相

2、沉积，可可西里巴颜喀拉地块却为陆相沉积环境；大约自晚侏罗世的开始，特提斯洋板块沿班公错怒江的构造带发生快速北向俯冲的事件，形成班公错怒江的缝合带，导致羌塘的地块逐步褶皱而隆起；至早白垩世，羌塘的地块整体转变成了陆相环境，特提斯洋就退缩到了班公错-怒江以南的地区。白垩纪时期的青藏北部地区是处于陆相环境，冈底斯-拉萨的地块处于海相的环境；约自晚白垩纪开始，特提斯洋板块沿雅鲁藏布江发生快速北向俯冲事件，沿冈底斯构造-岩浆带发生强烈构造运动事件，导致冈底斯）拉萨地块逐步的褶皱隆起成大陆，形成雅鲁藏布江的缝合带1。到老第三纪，特提斯洋已经退缩到喜马拉雅以南的地区；至始新世早中期，约为4550Ma，特提斯

3、洋在青藏几乎全境消亡。从此青藏高原几乎完全进入了陆地的演化阶段，随着印度与欧亚大陆的互相碰撞，高原地壳开始缩短、增厚和快速地隆起，才逐步形成当今的地貌格局。1.2青藏高原的雏形阶段 相关研究表明，印度与亚洲大陆的碰撞不是单纯的南北向规则的正向碰撞，反而是自西向东的斜向穿时性的碰撞。初始的碰撞时间约为6065Ma，而以陆陆为主体的碰撞高峰期很可能发生在5545Ma。在东喜马拉雅的构造结高压麻粒岩形成的年龄和逆冲走滑断裂的变形年龄都在6555Ma范围内。高原东侧腾冲的梁河花岗岩带，同位素的年龄在51.159.8Ma，它们应是印亚大陆强烈碰撞背景下的壳熔产物。60Ma前后拉萨地体发生了SN向地壳缩短

4、大约180km，并导致了羌塘地体的地壳缩短，形成囊谦）风火山逆冲带和第三系沉积盆地。所以陆陆碰撞的时间在古新世而非始新世。白垩纪的晚期和第三纪的早期，我国长期处于地壳的稳定阶段，广泛的发育准平原2。由于地形的起伏小，大气层的厚度均匀，加上周围的海洋对大陆气候调节作用，令我国在早第三纪的初期大气环流属于行星风系的系统。其气候带按纬度的分布，自北而南大致可分为暖温带、亚热带和热带。古新世的气候带则大致呈东西走向的，北部和最南端的相对湿润，有煤层、动物化石及古植被指示物的分布；在大约1835bN之间形成一条东西走向的宽广的干旱带分布了大量的盐类和石膏的沉积。始新世时期，气候格局与古新世大致一样，不过

5、最南部局部的地区出现含煤的盆地，表明气候带整体上向北推移。这充分说明当时整个青藏地区的海拔高度较低，基本上不存在垂直的气候分异，行星风系还居主导地位。1.3青藏高原的形成发育期印度板块在37Ma前后沿雅鲁藏布江的缝合线俯冲下插，导致了冈底斯山脉的崛起，特提斯海从藏南已经全部撤出。在冈底斯山的南缘磨拉石带堆积了20004000m沉积，而在喜马拉雅的西南麓，老第三纪的穆里组物质主要来源于印度的地盾，说明此时喜马拉雅山还没隆起。印度板块挤压应力是通过青藏各构造单元向北传递的。造成可可西里盆地在早第三系的地层风火山群发生了强烈的褶皱和断裂；祁连山的北麓火烧沟的组结束年代为33.4Ma，与其上覆地呈现出

6、不整合的接触。这期的运动在滇西地区表现为较强烈的挤压褶皱和逆冲的性质，发育为飞来峰构造，形成北西-北西西向的构造线。24Ma前后，欧亚板块很难再变形缩短从而消化印度板块的俯冲应力，却转变成造山运动，雄伟的喜马拉雅山的首次崛起，淡色的花岗岩沿主中央断层的侵位，其南麓已经开始沉积厚达6000m的西瓦利克群堆积3。 青藏运动是从3.6Ma开始的。这次运动是新生代以来，青藏高原最大规模的隆起，对高原的形成起着决定性的作用。此时的喜马拉雅山的南麓主边界的断层以小角度向南在逆冲，推覆的距离达2030km；唐古拉山口地区的下沉接受曲果组的沉积；昆仑山垭口地区开始拉张下陷从而形成盆地，在红土风化壳上已经沉积了

7、厚达200m的山麓冲积扇的砾岩层；在青藏高原的东部（主要指川西、滇西），下更新统基本不整合于上更新统之上，横断的山地强烈的隆起；青藏高原山间和山前的盆地中堆积巨厚的山麓的砾石层；统一主夷的平面大规模解体。而夷平面发育的停止作为构造抬升终止地貌侵蚀旋回的结果，指示了地面的隆起。青藏高原的最近一期的强烈隆起的开始主要是看主夷平面的解体。这说明形成现代高原的强烈地面的隆起应在3.6Ma前后。2.5Ma青藏运动B幕的发生，强烈的构造活动令青藏高原的平均高度抬升到了2000m以上。在此高度之上，由于地形的阻挡作用的气流由爬坡为主转变成绕流为主。在高原强大的热力作用和动力作用的双重作用下，亚洲季风环流已经

8、接近了现代的格局，为我国广泛堆积的黄土地层提供有力的佐证。1.20.6Ma期间昆黄运动令青藏高原抬升至了3000m以上，山地整体进入冰冻圈，发育了第四纪以来青藏高原的最大规模冰川。0.15Ma左右共和运动令青藏高原已接近现代高原的高度，冬季风的进一步强化，马兰黄土分布范围变得更广，甚至南亚波特瓦尔的高原也逐渐地开始晚更新世的黄土堆积。亚洲中部变得干旱更甚，柴达木古湖大约在25ka消失了，开始一个新的成盐期。雪线因气候的变干而上升，冰川性质由海洋性的冰川大多变为大陆性冷冰川，多年的冻土则有着更广分布4。2青藏高原的环境演化2.1古近纪期间的沉积构造面貌与气候、生态环境科瑞斯坦拉萨微板块在晚侏罗世

9、早白垩世末的碰撞拼贴，令古亚洲大陆西南隅的洋陆边界进一步扩展到冈底斯山以南地区。当时，洋壳板块的俯冲令尼泊尔和冈底斯成为古亚洲大陆西南隅的安第斯型山弧。始新世早期（6050Ma）沿雅鲁藏布江缝合带的东、西构造结发生印度板块向古亚洲大陆板块A型陆内俯冲，当时的缝合带古纬度还在赤道到北纬15b之间 ，根据李吉均等的研究，古近纪期间高原隆起只是限于藏南冈底斯的一带，而且海拔高度应该在2000m以下，冈底斯花岗岩、钙碱性火山岩带南部的偏基性，中部偏酸性的分带性，以及斑岩铜矿的形成，标志着当时冈底斯山刚好处在从新特提斯洋壳俯冲的安第斯型的山弧向碰撞的山弧转化的构造环境之中。在冈底斯山弧的后缘出现了藏中和

10、藏北的盆地群，在古新世和始新世时期，藏南、塔里木尚存有海盆和柴达木盆地、吐鲁番哈密、准噶尔盆地等，基本上是在近似同一高度上的，从古近纪的上述盆地岩石的地层的相近，始新渐新皆以一套细碎的屑砂泥质岩为主的沉积特征来分析，至少柴达木、塔里木、吐鲁番哈密和准噶尔当时很可能是一个水域相通、近似统一的泛盆地5。古孢粉和介形虫等研究表明，古近纪期间的上述盆地的海拔不超过1000m，甚至和中国东部鄂尔多斯、江汉、苏北之类的盆地成为同纬度泛盆地群。青藏高原的古气候、古环境研究成果说明古近纪期间在日土、改则、班戈和丁青以南的藏南地区为潮湿的热带雨林，当时应该是准平原地区，以北地区为干旱的副热带高压气候而形成的山麓

11、剥蚀平原。青藏高原的山顶面在未解体前是一个由古近纪的准平原和山麓剥蚀平原构成联合夷的平面，其高度应该在500m以下，因此当时作为整体的青藏高原是不存在的。在吐鲁番、准噶尔、哈密盆地、蒙古、西伯利亚以南的地区，始新世和渐新世发现了大量的哺乳类如吐鲁番犀、新疆巨犀化石的存在，以及在宁夏同心、甘肃临夏、贵德、广和一带也发现大量的犀牛和乌龟等的化石，都说明了当时没有高原的阻隔。从南来的印度洋的暖湿气流可以长驱进入到中亚北部地区，广袤的中国西北大地当时正处于行星纬向气候带的控制下的干旱亚热带草原和热带雨林环境之中。古新世和渐新世期间，多条穿越柴达木盆地和东昆仑山的地震剖面表面，柴达木盆地的沉降中心一直在

12、盆地的中部的一里坪地区。在此期间的柴达木、塔里木、准噶尔、吐鲁番和哈密盆地、河西走廊当时都是碟形的坳陷的泛盆地，盆地的碟形的坳陷的特征和低沉积速率表明当时中国的西部山岳夷平，处于准平原化的状态。上述也从反面说明了古近纪期间，我国的西南部陆缘带与印度大陆板块之间的陆陆碰撞造山还仅限于喜马拉雅和冈底斯山一带6。而它的后缘，中国西部到哈萨克斯坦广袤的地域，大面积准平原化、泛盆地化，处于现今亚洲大陆东部相似薄壳伸展的构造环境之中。2.2初次隆起的环境演化藏南海退于30Ma左右。冈底斯山的隆起并伴随大规模的花岗岩侵入，其山前出现在早中新世的磨拉石刚仁波齐砾岩；沿着主中央断裂带的有2010Ma的大规模淡色

13、的花岗岩的侵位，喜马拉雅山首次崛起，孟加拉湾的海扇接受来自喜马拉雅山沉积；可可西里盆地的古近纪地层强烈的褶皱，藏北的羌塘盆地前中新世（3023Ma）自北往南推覆构造的出现；青藏高原西部出现了20Ma以来的钾质熔岩，标志了印度与欧亚大陆板块的又一次脉冲式的陆陆碰撞的发生。喜马拉雅山的南麓厚达6000m的锡瓦里克群底界年代为1813Ma；河西走廊的400m厚的疏勒河组底的部砾岩出现在21Ma前后；临夏盆地的不整合在古近纪地层上的中庄组的砾岩也出现在21Ma前后。以上标志着2118Ma以来，青藏高原与其周围的盆地出现了比较大的地形高度差，推算其海拔的高度不超过20003000m，这应该就是青藏高原的

14、整体初次隆起。柴达木盆地早在中新世早期的下油砂山组（24161117Ma）的盆地西南部沉积范围比渐新世明显的缩小，对昆仑山前的盆地内新生代的沉积岩40Ar/39Ar年龄的测试，发现盆地内中的新统（下油砂山组）到下更新统（七个泉组）的地层中所获得碎屑云母年龄主要出现在350450Ma，而较老渐新统（上干柴沟组）、始新统（下干柴沟组）和古新统（路乐河组）的地层中所得到的碎屑云母的年龄却是200280Ma和100140Ma两组的年龄值，以上恰好说明了古昆仑山山体的剥蚀与盆地的沉积反序的过程，它们说明了古昆仑山加里东和早海西期的深成岩体，在中新世时期才被剥露到地表成为盆地的沉积物来源，这是古昆仑山中新

15、世隆起的一个有力证据7。柴达木盆地的地震反射界面所代表的中新世上油砂山组（1117511Ma）与下伏地层之间超覆的不整合接触而广泛分布于柴达木盆地的边缘和内部，表明中新世中期（231117Ma）的柴达木全盆地不仅发生了第一期的构造变形，同时发生了区域性的隆起，遭受了剥蚀夷平。盆地在231117Ma的这次挤压隆起和沉积的间断，实际上就是青藏高原整体初次隆起影响的结果8。 由于高原整体的初次隆起引起了中晚中新世中国西部广袤地域古沉积构造面貌变化。柴达木盆地的沉积速率在25Ma的时候，突然变大，说明了进入了高能的沉积期，而塔里木盆地的沉积速率比柴达木盆地大了快一倍，再次说明此时作为青藏高原的西北边界

16、的阿尔金断裂从高程度上的分隔了两大盆地，塔里木盆地得到了来自高原对盆地的沉积的快速补给，也间接地说明中新世以后，柴达木盆地才成为了真正的高原盆地。这次隆起是穿时的，其影响范围逐渐开始扩大，不仅导致柴达木盆地在中新世中期隆起的剥蚀，而且以不同形式影响了中国的西北所有的盆地。高原整体的初次隆起也引起古气候的环境和生物面貌的变化，中新世青藏高原南缘仍为热带、亚热带潮湿的气候，发育为阔叶植物，而北缘则为干旱的荒漠草原的环境，发育三趾马动物群。22Ma古黄土的出现，恰恰是由于青藏高原和大兴安岭的隆起的阻隔使古近纪纬向气候带开始转变为中亚的季候风，才可能在风速减弱的甘陕地区形成了古黄土。而黄土作为大气环流

17、产物，从此记录着青藏高原隆起以来的给中亚和全球气候带来的所有变化。青藏高原整体初次隆起后又经历了一段剥蚀的夷平，到710316Ma最终形成了高原的主夷平面。2.3末次快速隆起的环境演化现今的青藏高原面貌的行程时间是国内外学者长期争议的又一科学问题。按施雅风、李吉均（1998）的意见主要可归纳为三种观点。1.认为青藏高原在14Ma前就已经达到了最大的平均高度，以后因为东西向拉张的塌陷，高度有所降低；2.认为8Ma以前已经达到或接近现今高原高度；3.认为36Ma以来青藏地区经历了多次的抬升，但均被地貌的夷平作用所削平了，青藏高原最近一次强烈的隆起开始于314210Ma前，现今的平均海拔在4500m

18、以上的高原的地形主要是在第四纪才形成的。近年潘保田等强调青藏高原主夷平面大规模的解体，高原强烈隆起发生在316Ma以后，并依据喜马拉雅山的南麓波特瓦尔高原的大部分锡瓦里克沉积结束的褶皱成山；黄河中游切穿的三门峡等指出112018Ma青藏高原发生的强烈抬升9。 青藏高原现今的高度提升于何时需要考虑两个基本的地质事实。第一，20世纪60到80年代时期，在施雅风和刘东生领导下分别对希夏的邦马峰（1964）、珠穆朗玛峰（1966-1968）、南迦巴瓦峰（1984-1985）进行了多学科的综合考察。其中1964年张康富在希夏邦马峰上发现了高山栎化石，经徐仁教授的鉴定，根据刘东生建议，其地层时代当时定为上

19、新世的晚期或早更新世。这意味着现今海拔7900m的希夏邦马峰在上新世晚期早更新世时仅有海拔2000m左右；第二，现今的海拔5000m的昆仑山口和北羌塘的盆地大面积出露的下更新统的羌塘群，是一套湖相地层，其中发现了三趾马化石、古人类的遗迹、阔叶植物（灌木和乔木）孢粉和介形虫、淡水双壳类等，其生物及生态组合特征代表了温暖潮湿的气候环境，推断出当时的海拔高度只在7001000m左右，与柴达木、共和盆地早更新世沉积相似度极高，因此当时三者很可能是近于同一高度的巨型盆地。基于上述的两点，如果高原在314210Ma，已经隆起到海拔30004000m的高度，经历了快速的剥蚀，至少早更新世时青藏高原的高原面还

20、在海拔10002000m的区间。早更新世晚期之后出现了青藏高原的第四纪以来最大的冰川。因此推断，高原的末次快速强烈隆起仅能发生在早更新世晚期与中更新世之间的019018Ma10。高原内部和周边由于这次隆起出现了强烈的挤压构造的变形，说明了青藏高原的这次末次快速隆起属于脉冲式的挤压隆起。青藏高原的这次快速隆起事件无疑是早更新世晚期由于印度洋中脊的快速扩张使印度板块沿锡瓦利克带向中亚大陆板块脉冲式（A型）陆内俯冲的结果。青藏高原的这次快速隆起不仅使高原本身的环境骤变，出现第四纪以来最大的冰川，带来了世界上最大的高寒草原，而且引发了全球气候比较大的变化，促使了北极圈冰盖的不断扩展。由于青藏高原阻隔了

21、印度洋的暖湿的气流，在强劲的西风带和中亚季候风的双重影响下，高原以北广袤地域已经开始从草原化向荒漠化进行转变，同时也引起了古人类的迁徙，原来在低海拔的羌塘盆地生活的古人类，由于高原的隆起，一部分适应了高寒的缺氧环境成为高原人，而大部分则沿着河西的走廊向西、向东迁徙成为黄河人等。古黄河在三门峡的贯通和长江在三峡的贯通都是发生在早更新世末。因此可以说，青藏高原的这次快速的隆起对于我国地形地貌和莫霍面的起伏的形成都起到了决定性的作用。而现今的随着青藏高原的持续性隆起，高寒草原也开始出现退化，藏南的垫状植被的高寒草原到藏北羌塘和昆仑山一带逐渐向高寒的荒漠化演变，造成我国西北地区的广大面积的荒漠化，成为

22、制约我国西部的生态环境的重要因素。3青藏高原隆起与其环境演化的耦合关系中国第四纪呈日益变干和变冷的趋势与青藏高原的隆起有着极为密切的联系。这是个值得深入研究的问题。青藏高原的强烈隆起缘于第四纪的新构造运动。由上新世末的100米到中更新世时已达300米，晚更新世更达400米以上，原弱高压的中心先被推移到40 N 的塔里木盆地的东南，再被推到50N 附近，大体与现今的蒙古高压相当。随高原隆起与气压系统的变化已基本完成。即东南半壁夏暖湿而冬干冷，由古季风气候而演变成的现代季风气候；西北地区则更趋于干旱，荒漠的大面积出现；青藏高原区也因海拔的升高，也形成了独特高原气候和高寒的半荒漠与荒漠景观。新生代的

23、基本特征是全球性的气候开始变冷、第四纪冰期的来临以及强烈的构造运动。这些都已经被来自海洋和陆地上的众多的地质记录证实了的。其中深海沉积物的连续性更加是令它完整地记录了新生代的全球气候变化的历史所在。古新世和始新世时期全球气温较高，两极地区的无冰盖发育。最显著的是大约距今5550Ma的始新世早期出现的新生代气候最温暖的阶段，被称为始新世大暖期。新生代的第1次快速隆起的降温发生在大约36Ma前的渐新世早期，被称为早渐新世冰盖的增大事件。它表现为南极冰川开始了大规模增长，其周围的海区广泛出现了冰筏沉积，其中ODP748孔的冰筏层厚达了40cm。新生代第2次大规模的降温事件发生时间约为15Ma前11。

24、大西洋底栖的有孔虫D18 O的值由小于1.5j升高到大于2j，它记录了南极冰盖的进一步扩大，被称为中新世降温事件。此后，全球的气候再未恢复到以前的温暖水平。而在距今约6.75.0Ma的中新世末，全球气候也存在着一次较明显的降温即为中新世末事件。该事件使得西南极的冰盖形成并延伸至南美洲的南部，全球海平面下降50m左右，极地与赤道之间温度梯度开始增高，风速开始加大，大洋环流及上升流开始增强，气候倾向于干旱。与此同时，地中海发生了盐度危机，形成厚达20003000m海域蒸发岩。新生代在第3次快速大幅度的降温出现在距今32.5Ma。其间，北半球大规模发育了冰川，真正的北半球冰期时代正式开始降临。当我们

25、将新生代期间发生的重大气候的变化事件、全球重大的构造事件与青藏高原隆起历史的年代进行对比时候，可以发现它们具有很好的时间对应的关系。而这种良好的耦合性不会是偶然的巧合，它们之间存在着内在的必然的联系，即山地的隆起尤其是青藏高原的隆起可能是全球环境变化的重要原因所在。Kutzbach等曾假设高原隆起的过程中无山、半山和全山3种不同的状态，用数值模型研究，表明了高原隆起造成了西风带分支、北半球的高纬地区变冷以及现代的干旱区变干等结论。另外Raymo等认为，高原的隆起还会加速地表的化学风化的作用，消耗大气中的二氧化碳，从而导致全球的变冷。同时综合的青藏高原各地区火山岩的年代资料可以发现，新生代大规模

26、火山的喷发主要有3期。第1期主要发生在30Ma以前，主要火山喷发是集中在冈底斯构造一带，并伴随着大规模的岩浆的侵入；第2期发生在2010Ma之间，北羌塘的碱性火山岩带强烈的喷发，形成许多面积达到数百平方千米的熔岩台地，喜马拉雅的构造带则主要表现为大规模的岩浆侵入；第3期发生在最近的2Ma以来12。其以昆仑山的钙碱质至钾玄质火山带活动表现最为强烈。这3期的火山喷发和岩浆侵入事件基本代表了强烈的构造活动时期。同时它们本身对环境气候具有巨大的影响，是造成全球降温的重要因子。4结论综上所述，关于青藏高原的隆起机制,大部分学者认为印度洋脊的扩张,印度板块的陆内俯冲是高原隆升的最主要的动力来源。青藏高原的

27、整体初次隆起的时限是在中新世早中期。其所带来的最大环境演化便是中亚季候风的初步形成。而颇具争议的是形成现今高原面貌的末次快速隆起。它与环境演化存在着微妙的耦合关系，不仅牵涉到了全球气候的变迁、中国西部的干旱气候与大规模沙漠化形成的时间, 引起了古人类迁徙, 还牵涉到中国西部的新生界构造变形与盆-山地貌的形成。然而，对于新生代以来全球环境的变化原因，目前已经提出众多的假说，这点还有待进一步研究而加以证实。参考文献1.张克信，王国灿等.洪汉烈青藏高原新生代隆升研究现状J.地质通报,2013,32（1）:320.2.冯伟民,叶法丞等.化石见证青藏高原的隆起J.生物进化,2014,第2期：2259.3.王德朝.吉隆盆地构造、环境演化与青藏高原隆升D.北京大学,2008,5:5759.4.葛肖虹,刘俊来等.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J.中国地质,2014,41（3）:2844.5.葛肖虹,任收麦等.青藏高原多期次隆升的环境效应J.地学前缘,2006,13（6）:124136.6.刘晓东,DONG BuWen.青藏高原隆升对