有“世界屋脊”和“地球第三極”之稱的青藏高原為(wei) 什麽(me) 高低不同？它是如何形成的？中國科學院青藏高原研究所(中科院青藏高原所)丁林院士領銜的大陸碰撞與(yu) 高原隆升團隊受國際專(zhuan) 業(ye) 學術期刊《自然綜述：地球與(yu) 環境》主編邀請，近日以“青藏高原隆升時間和機製”為(wei) 題發表綜述論文，係統揭示青藏高原的差異性隆升過程和深部動力學機製。

　　研究團隊指出，大陸碰撞-俯衝(chong) 等深部圈層作用驅動的青藏高原隆升是新生代全球最重要的地質事件之一。高原隆升顯著影響了地表圈層—大氣圈、水圈/冰凍圈、生物圈和人類圈的耦合作用過程，深刻影響了亞(ya) 洲氣候動力學、生物多樣性、碳循環、現代水資源分布和大江大河的演化，是21世紀地球係統科學研究的前沿陣地。

　　然而，在大陸碰撞過程中，青藏高原大陸岩石圈變形和地表高程時空變化的機製仍不清楚。近些年，隨著青藏高原定量古高度數據的加速產(chan) 生，學界逐漸認識到高原具有差異性隆升的特征，部分地區的隆升時間比以前的推測或早或晚，已有的動力學模式均不能完整體(ti) 現高原隆升過程。

　　白堊紀構造事件和青藏高原山脈雛形

　　丁林院士強調，青藏高原的完整演化模式必須考慮亞(ya) 洲在印度-歐亞(ya) 大陸碰撞之前的構造事件中繼承下來的古地貌和岩石圈的不均一性，這對認識高原差異性隆升至關(guan) 重要。

　　地體(ti) 是以斷層為(wei) 界的地殼碎片或地殼碎片的複合體(ti) ，具有獨特的地質曆史。通過詳細分析青藏高原白堊紀海陸轉換、構造變形、岩漿和低溫熱年代學證據，研究團隊提出，拉薩-羌塘地體(ti) 的碰撞以及隨後的拉薩岩石圈向北俯衝(chong) 導致了分水嶺山脈的初步生長；南部新特提斯洋的持續俯衝(chong) ，在約9500萬(wan) 年前將岡(gang) 底斯地區隆升至海平麵之上，形成與(yu) 現今的安第斯山相似的發展過程，稱之為(wei) 安第斯型岡(gang) 底斯山，並在藏南地區形成顯著的降水效應。此時的青藏高原僅(jin) 有兩(liang) 條狹窄的山脈，即分水嶺山脈和岡(gang) 底斯山脈，但地表隆起的幅度仍有待量化。

　　印度-歐亞(ya) 大陸初始碰撞時間和模式

　　研究團隊說，印度-歐亞(ya) 板塊碰撞時間和方式對於(yu) 限定印度北緣範圍和新生代陸內(nei) 縮短變形量至關(guan) 重要，而它們(men) 又是約束高原地表隆升幅度和深部動力學機製的關(guan) 鍵。

　　目前，關(guan) 於(yu) 新特提斯洋閉合曆史的假說包括大印度洋盆模型、洋內(nei) 俯衝(chong) 模型和單階段俯衝(chong) 碰撞模型，這些模型都是基於(yu) 丁林院士團隊等發現的關(guan) 鍵證據——即印度-歐亞(ya) 大陸碰撞形成的前陸盆地，該盆地在6500萬(wan) 年至5900萬(wan) 年前開始接受來自岡(gang) 底斯島弧區的物源，表明此時印度-歐亞(ya) 大陸已經開始碰撞，大大早於(yu) 此前國際公認的印度與(yu) 歐亞(ya) 大陸在5000萬(wan) 年前才初始碰撞的時間。

　　同時，丁林院士團隊近20年在西藏、巴基斯坦和印度工作還獲得關(guan) 鍵認識：一是目前發育在藏南的岡(gang) 底斯岩漿弧、弧前盆地、蛇綠岩和海溝形成於(yu) 拉薩地體(ti) 南緣的洋-陸俯衝(chong) 係統，而非形成於(yu) 遠離大陸的洋內(nei) 俯衝(chong) 係統；二是巴基斯坦北部的證據表明約5200萬(wan) 年前亞(ya) 洲物質可以到達印度次大陸，不支持印度-歐亞(ya) 大陸碰撞前存在洋盆。

　　因此，最新發表的論文指出，單階段俯衝(chong) 碰撞模型是解釋印度-歐亞(ya) 大陸碰撞最簡單，也是得到地質證據支持的模型。但遺憾的是，古地磁數據顯示，如果印度-亞(ya) 洲大陸在約6000萬(wan) 年前發生碰撞，印度和亞(ya) 洲大陸岩石圈必須在完全的大陸環境中吸收約4000公裏地殼縮短。然而目前地質證據表明亞(ya) 洲(小於(yu) 1000公裏)和喜馬拉雅(小於(yu) 1000公裏)地殼縮短量不到2000公裏。

　　為(wei) 協調地殼縮短和古地磁匯聚量之間的不匹配，國際學者提出大印度洋盆模型和洋內(nei) 俯衝(chong) 模型，但目前都缺乏地質證據的支持。另外，如果印度大陸在向北漂移過程中發生過約90度的逆時針旋轉，也可簡單吸收2000公裏緯向縮短量。

　　青藏高原不同造山帶具有差異隆升曆史

　　丁林院士團隊認為(wei) ，解決(jue) 高原隆升曆史的需求極大促進了古高度計的發展，廣泛使用的古高度定量重建技術包括氫/氧同位素、動植物化石、團簇同位素等。這些古高度定量重建技術為(wei) 大陸變形和高原生長提供了關(guan) 鍵信息，可以更加清晰地認識高原差異隆升過程和動力學機製。

　　結合已有定量古高度結果和深部動力學證據，研究團隊進一步恢複了青藏高原自約6000萬(wan) 年前到現今不同地體(ti) 地表隆升曆史和岩石圈演化過程，提出青藏高原不同造山帶具有差異的隆升曆史：

　　5500萬(wan) -4500萬(wan) 年前，由於(yu) 新特提斯洋俯衝(chong) 板片的斷離，岡(gang) 底斯造山帶隆升到4500米高海拔。

　　4500萬(wan) -4000萬(wan) 年前，新特提斯板塊斷離之後，更具浮力的印度岩石圈向北水平楔入，激活羌塘地體(ti) 南北部縫合帶發生陸內(nei) 俯衝(chong) ，使得分水嶺山脈隆升到5000米的高海拔；此時位於(yu) 岡(gang) 底斯造山帶和分水嶺造山帶之間的中央穀地、高原最南部的喜馬拉雅造山帶以及高原北部還處於(yu) 小於(yu) 2000米的低海拔，高原整體(ti) 形成“兩(liang) 山夾一盆”的地貌特征。

　　4000萬(wan) -3000萬(wan) 年前，拉薩岩石圈在中央穀地下方拆沉，上地殼縮短、岩漿底墊和軟流圈上湧等多種深部地球動力學過程耦合作用，使得中央穀地抬升4500米的目前高度，青藏高原由造山帶正式轉變為(wei) 統一高原。

　　2500萬(wan) -1500萬(wan) 年前，由於(yu) 印度大陸的持續俯衝(chong) ，喜馬拉雅山脈下方俯衝(chong) 的印度大陸岩石圈及藏北可可西裏-昆侖(lun) 山下方俯衝(chong) 的歐亞(ya) 大陸岩石圈先後發生拆沉，喜馬拉雅山與(yu) 昆侖(lun) 山先後隆升到現代高度，現代意義(yi) 上的高原形成。

　　丁林院士團隊指出，不過，青藏高原北部地區的隆升曆史尚存在較大的不確定性，需要更多定量古高度數據來驗證。

　　青藏高原隆升未來需重點發展四大研究方向

　　丁林院士團隊表示，地球物理探測揭示出現今印度和歐亞(ya) 大陸岩石圈已發生從(cong) 水平楔入到陡峭俯衝(chong) 、板塊的撕裂、斷離以及拆沉等各種地球動力學行為(wei) ，這表明在整個(ge) 新生代印度-亞(ya) 洲大陸碰撞過程中，不斷發生類似過程，最終導致青藏高原構造變形、岩漿作用和地表隆升的時空差異性。

　　針對青藏高原隆升時間和機製問題後續研究，丁林院士團隊認為(wei) ，今後需要重點發展四個(ge) 方麵研究方向：

　　一是解決(jue) 印度-歐亞(ya) 大陸匯聚量和地殼縮短之間的不一致性；二是需要大量高分辨率的古高度數據精確限定高原隆升曆史；三是結合數值模擬和地質數據，準確重建高原地球係統演化曆史；四是結合地球物理成像技術和地球動力學模擬，闡明大陸岩石圈的循環過程和分布範圍，解析大陸碰撞如何影響鄰近板塊邊界的構造以及全球規模的地幔對流。