我国科学家揭秘青藏高原中央谷地的“长高史”

3800万年前，青藏高原的中央谷地海拔不足2000米，是高原内部的“香格里拉”。它是何时隆升到如今4000多米的高度？又是怎样隆升的？

中科院青藏高原研究所等单位的研究人员通过构造地质演化、岩石圈深部动力学、古高度、古温度、古植被分析和古气候模拟等多领域、多手段综合研究，成功解谜青藏高原中央谷地3800万年前至2900万年前的隆升过程，并揭示中央谷地的隆升是青藏高原对地表圈层环境产生巨大影响的开始。相关研究成果2月10日在线发表于《科学进展》。

“在第二次青藏科考的支持下，这项研究打通了圈层隔离和学科界线，在青藏高原各圈层时空演化研究方面迈出了坚实一步，对青藏高原地球系统科学研究具有重要示范作用。”论文通讯作者、中科院青藏高原所丁林院士介绍。

从1997年起开启解谜研究

印度板块与欧亚板块碰撞后，在高大的冈底斯造山带和中央分水岭造山带之间曾发育一个与现今地貌完全不同的低海拔中央谷地，从西向东，沿着现在的日土—改则—尼玛—班戈—那曲—丁青一线分布。

从1997年起，丁林带领团队持续在位于中央谷地中部的伦坡拉盆地开展野外考察，试图解开中央谷地隆升的谜团。

伦坡拉盆地隶属班戈县，面积约3600平方千米，海拔约4700米，年平均温约0℃，年降水量400—500毫米，属于典型的高寒季风性气候，是研究青藏高原隆升历史、机制及环境—生物效应的热点地区。

“我们在盆地内共发现了9套火山灰。利用锆石铀铅测年的方法，确定了这些火山灰的绝对年龄，建立了伦坡拉盆地5000万年前至2000万年前沉积地层绝对年代框架。其中，下部牛堡组地层沉积年代为5000万年前至2900万年前，上部丁青组地层沉积年代为2900万年前至2000万年前。”论文第一作者、中科院青藏高原所熊中玉博士介绍。

在此年代框架基础上，研究团队与英国布里斯托大学古气候模拟团队合作，在青藏高原首次利用古气候模拟的方法确定了青藏高原中央谷地的降雨模式为冬、夏两个季节的双峰式，并结合降雨量、地表蒸散和土壤水分含量等，揭示了古土壤钙质结核的形成季节：牛堡组下部古土壤钙质结核的形成时间为3—6月，而牛堡组上部古土壤钙质结核的形成时间则限定在5—6月和9月两个阶段。

从3800万年前开始中央谷地快速“长高”

同时，研究团队还创造性地使用地表空气湿球温度和湿球气温直减率定量恢复了伦坡拉盆地地表高度变化历史。

研究结果表明，约5000万年前至3800万年前，青藏高原呈现为“两山夹一盆”的地貌特征，冈底斯山脉海拔约4500米、中央分水岭山脉海拔约4000米，它们之间夹着海拔约1700米的中央谷地。中央谷地气候温暖湿润，降水由西风和季风共同主导，亚热带动植物繁盛，是高原内部的“香格里拉”；约3800万年前至2900万年前，以伦坡拉盆地为代表的中央谷地快速“长高”为海拔超过4000米的高原，标志着青藏高原主体部分形成。

“伴随中央谷地隆升和全球气候变冷，高原中部温度显著下降，降水减少，并且南部季风作用相对增强。”熊中玉说，气候变化导致高原中部从温暖湿润的亚热带生态系统转变为寒冷干燥的高寒生态系统，主要地表植被为高山草甸。

“综合区域内古高度、构造活动、岩浆作用等证据，我们认为，导致中央谷地隆升的深部地球动力学机制为俯冲的拉萨地幔拆沉、软流圈物质上涌及上部地壳缩短。”丁林说，同时，由青藏高原深部圈层作用驱动的高原生长过程，是高原地表圈层演化和链式响应的内源驱动力。

结合团队前期研究，研究人员进一步指出，雅鲁藏布江缝合线以北，从造山带发展为高原主体的时间为3800万年前至2900万年前的晚始新世和早渐新世，而雅鲁藏布江缝合线以南的喜马拉雅山脉于2500万年前至1500万年前的中新世早期才达到现今高度。