3800万年前,青藏高原中央山谷海拔不足2000米,是高原内部的“香格里拉”。什么时候升到今天4000多米的高度?它是如何上升的?
中国科学院青藏高原研究所等单位的研究人员通过构造地质演化、深部岩石圈动力学、古海拔、古温度、古植被分析和古气候模拟。从3800万年前到2900万年前的隆升过程揭示了中央谷地的隆升是青藏高原对表层环境产生巨大影响的开端。相关研究成果于2月10日在线发表在Science Advances上。
“在第二次青藏科考的支持下,本研究突破了圈子的孤立和学科的界限,在青藏高原各圈子的时空演化研究上迈出了坚实的一步。 ,对青藏高原地球系统的科学研究具有重要的示范作用。”由论文通讯作者、中国科学院青藏高原研究所丁林院士介绍。
解谜研究始于 1997 年
印度板块与欧亚板块碰撞后,高大的冈底斯造山带与中央分水岭造山带之间发育了一个地貌完全不同的低海拔中央山谷。然后——尼玛——班戈——那曲——定庆线分布。
1997年起,丁林带领团队在中央谷中部的伦波拉盆地进行实地考察,试图解开中央谷隆起之谜。
伦波拉盆地属于班戈县,面积约3600平方公里,海拔约4700米,年平均气温约0℃,年降水量400-500毫米。高原隆升的历史、机制和环境-生物效应的热点。
“我们在盆地共发现了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,伦波拉盆地沉积地层的绝对年龄框架为形成于5000万~2000万年前,其中牛堡组下部沉积年龄为5000万~2900万年,丁庆组上部沉积年龄为2900万~2000万年前。”论文第一作者熊忠宇,中国科学院青藏高原研究所博士介绍。
在这个年代框架的基础上,研究团队与英国布里斯托大学古气候模拟团队合作,首次在青藏高原上使用古气候模拟方法,确定了青藏高原的降雨格局。青藏高原中央谷地有冬夏两峰。结合降雨、地表蒸散量和土壤含水量等,揭示了古土壤钙质结核的形成季节:牛堡组下部古钙质结核的形成时间为3-6月,而在牛堡组上部土壤钙质结核的形成时间限于5-6月和9月两个阶段。
自 3800 万年前以来,中央山谷迅速发展
同时,研究团队创造性地利用地表空气湿球温度和湿球温度递减率定量恢复了伦波拉盆地地表高度变化的历史。
研究结果表明,距今约5000万年至3800万年前,青藏高原呈现出“两山一盆”的地貌特征。夹在中央山谷之间,海拔约1700米。中央谷地气候温暖湿润,降水以西风和季风为主,亚热带动植物繁盛。是高原内的“香格里拉”;大约在 3800 万到 2900 万年前,以伦波拉盆地为代表的中央谷地迅速成长为海拔4000多米的高原,标志着青藏高原主体部分的形成。
“随着中央谷地隆升和全球气候降温,中部高原气温明显下降,降水减少,南方季风相对加强。”熊忠玉说,气候变化导致中部高原由温暖湿润的亚热带生态系统向寒冷干燥的高寒生态系统转变,地表植被主要为高寒草甸。
“结合该地区古海拔、构造活动和岩浆作用的证据,我们认为导致中央谷地隆升的深部地球动力学机制是俯冲拉萨地幔破坏、软流圈物质上涌和缩短上地壳的。”同时,青藏高原深层球体驱动的高原生长过程是高原表层球体演化和连锁反应的内生驱动力。
结合团队前期研究,研究人员进一步指出,在雅鲁藏布江缝合带以北,从造山带到高原主体的时间为3800万年前至2900万年前的始新世晚期和渐新世早期,而雅鲁藏布江缝合线南部的喜马拉雅山脉直到 25 到 1500 万年前的中新世早期才达到现在的高度。