新生代晚期青藏高原强烈隆起及其对周边环境的影响

新生代晚期青藏高原强烈隆起及其对周边环境的影响

3李吉均①②　方小敏①　潘保田①　赵志军②　宋友桂①

(①兰州大学地理科学系,兰州　730000;②南京师范大学地理科学学院,南京　210097)

摘要 青藏高原主夷平面形成的上限年龄为3.6MaB.P.,临夏盆地新生代湖相沉积同时结束,青藏运动开始,分为A (3.6MaB.P.),B (2.6MaB.P.)和C (1.7MaB.P.)3幕,A 幕现代亚洲季风形成,B 幕黄土开始堆积,C 幕黄河出现;昆黄运动(1.2～0.6MaB.P.)使黄河干流切入青藏高原,大面积山地进入冰冻圈,可能导致中更新世之气候转型;共和运动造成黄河切穿龙羊峡,青海湖孤立,高原达到现代高度。中国三大自然区是高原隆升驱动大气环流改变而导致的中国最高层次的景观分异。本文讨论了8MaB.P.的有限高度隆升及亚洲干旱化的问题,亚洲夏季风22MaB.P.已经开始,是高原隆升及其它因素共同作用的结果,为亚洲古季风阶段。3.6MaB.P.才是现代亚洲季风真正开始的时期,可能北半球进入冰期也与此有密切关系。

主题词 新生代晚期　青藏高原　构造隆升　环境变化

1　前言

早在20世纪50年代由竺可桢先生领导的全国自然区划工作过程中就发现中国存在着3个大的自然区域,即东部季风区、西北干旱区和青藏高原高寒区,任何区划都脱不了这一框架。但是,这种大的区域分异因何而来,则不甚明了。经过几十年的努力,现在基本清楚,在诸多原因中青藏高原的隆升是造成这种巨大分异的主要原因。但是,青藏高原何时隆起,高度变化历史,整体隆升中的区域差异以及相邻其它地区的彼此关系是必须明确的问题。这些问题不能解决,亦将阻碍对高原隆起及其环境影响的进一步认识,因而成为研究热点,意见分歧很大。例如,关于强烈隆起开始的时间,本文作者主张年代很新、最

强的隆升发生于3.6MaB.P.[1～3],多数西方学者则认为主要发生于8MaB.P.[4～6]。近来

的发展趋势有相互接近[7～11]

的苗头,关于季风形成时间虽然差异很大,但也有逐步趋

近[1,10,11]的表现。总之,随着资料的积累和研究的深入,问题将逐步得到解决。第一作者简介:李吉均　男　68岁　教授、中国科学院院士　地貌学与冰川学专业　E 2mail :li jj @ 3

国家重点基础研究发展规划项目(批准号:G 1998040809和G 1998040815)和国家自然科学基金(批准号:49731010)资助重点项目

2001-05-02收稿,2001-06-29收修改稿第21卷　第5期

2001年9月 第　四　纪　研　究QUA TERNAR Y SCIENCES Vol.21,No.5

September ,2001

2　关于青藏高原隆起时间问题

1964年,施雅风和刘东生根据在希夏邦马峰北坡上新世野博康加勒地层中发现的高山栎等植物化石,首次推测上新世以来喜马拉雅山已上升3000m[12]。徐仁根据青藏高原多处发现的古植物化石,认为大陆碰撞以来始新世是温暖的低地环境,以后逐步升高是一个连续的过程[13]。20世纪70年代大规模的青藏高原综合科学考察中进一步搜集到大量证据,提出了三期隆升两次夷平,最强烈的隆升发生在上新世末第四纪初的观点,并把第四纪高原隆升划分为3个阶段[14,15]。这种观点曾被许多人接受,甚至国外教科书[16]中也曾比较详细地介绍了中国学者的观点。与此同时S.Manabe等所作的数值模拟试验[17]揭示,青藏高原的存在与否直接影响到南亚夏季风的有无。这样,便把高原隆升与季风起源联系起来,为过去全球变化开辟了新的研究思路。我们深感过去测年手段的欠缺和古环境变化代用指标的相对性,力求找到比较准确的测年方法和提取比较可靠的高原隆升的信息。在诸多途径中,我们把高原周边与内部的沉积盆地和成层地貌(夷平面、剥蚀面及阶地等)作为主要研究对象。因为隆升主要指高原大面积地区的隆升,个别岩体、山峰以至断层的抬升都仅只是点,而以夷平面为主的各种地貌面的分布范围广泛,高度相对稳定,为计算隆升的时间和幅度提供了相对可靠的根据。沉积盆地所赋存的沉积地层则是相邻山地与高原隆升及剥蚀的天然记录,具有时间连续和环境变化信息丰富的特点。简言之,我们主要依靠地貌学和沉积学的方法,据此建立高原隆升的时间序列并恢复其高度变化的历史。

2.1　兰州黄河阶地与祁连山东段阶地

兰州地区黄河阶地的研究首先取得突破,早年陈梦熊[18]、黄汲清[19]和徐叔鹰[20]等都对兰州黄河阶地进行过研究,但苦于无测年手段,仅只大体给出相对的时间序列,甚至阶地级数也未弄清。由于地处黄土高原的兰州黄河各级阶地均有不同厚度的黄土覆盖,这给阶地测年带来便利。经过反复工作,查清黄河兰州段共有7级阶地,其形成年代分别是1.7MaB.P.(T7),1.5MaB.P.(T6),1.2MaB.P.(T5),0.6MaB.P.(T4),0.15MaB.P. (T3),0.06MaB.P.(T2)和0.01MaB.P.(T1)[21～23]。黄河最高的第7级阶地以上出现一级被厚薄不一的山麓洪积相砾石层覆盖的山足剥蚀面,其上覆黄土最厚可达300m,一般不超过200m,经古地磁测年底部达到奥杜威极性亚时,砾石层中所含石膏的裂变径迹测年值为1.86MaB.P.[24]。这一级剥蚀面在兰州盆地分布很广,并一直延伸到祁连山麓,是黄河起源以前最新的剥蚀面。这级剥蚀面一般低于周围的主夷平面约800～1000m,虽然是青藏高原隆升较早期的产物,但其年龄不可能代表青藏高原隆升的开始。从地貌学理论考虑,只有主夷平面才能代表高原隆升的起点,剥蚀面和各级黄河阶地的形成指示了其后高原隆升的主要事件。

与兰州地区相对应,祁连山东段北麓也发育着典型的层状地貌面。主夷平面海拔3200m左右,剥蚀面海拔2500～2700m,之下为至少5级河流阶地。剥蚀面和各级河流阶地上堆积了不同厚度的黄土,为地形面定年提供了条件。根据最近的古地磁、TL、14C

测年结果和黄土-古土壤序列研究,剥蚀面的年代为1.4MaB.P.,大致与兰州的T

6阶地

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