中科院青藏高原所丁林院士領銜的科研團隊通過構造地質演化、巖石圈深部動力學過程、古溫度、古植被分析和古氣候模擬等多領域、多手段綜合研究,定量恢復了青藏高原中央谷地3800萬年至2900萬年前的隆升和消亡過程,揭示了中央谷地的隆升是青藏高原對地表圈層環境的巨大影響的開始。10日,該成果在線發表于國際學術期刊《科學進展》。
科研團隊發現,印度板塊與歐亞板塊碰撞后,在高大的岡底斯造山帶和中央分水嶺造山帶之間曾發育一個與現今地貌完全不同的低海拔中央谷地,從西向東,沿現在的日土—改則—尼瑪—班戈—那曲—丁青一線展布。
自1997年起,科研團隊持續在位于中央谷地中部的倫坡拉盆開展野外考察,在盆地內新生代地層中發現了9套火山灰,并利用鋯石鈾鉛測年法確定了火山灰的絕對年齡,建立了倫坡拉盆地5000萬年至2000萬年前沉積地層絕對年代框架。
研究結果表明,約5000萬年至3800萬年前,青藏高原呈現為“兩山夾一盆”的地貌特征,岡底斯山脈海拔約4500米、中央分水嶺山脈海拔約4000米,它們之間夾著海拔約1700米的中央谷地。中央谷地氣候溫暖濕潤,降水由西風和季風共同主導,亞熱帶動植物繁盛,是高原內部的“香格里拉”。
約3800萬年至2900萬年前,以倫坡拉盆地為代表的中央谷地快速隆升為海拔超過4000米的高原,標志著青藏高原主體部分形成。伴隨中央谷地隆升和全球氣候變冷,高原中部溫度顯著下降,降水減少,并且南部季風作用相對增強。氣候變化導致高原中部從溫暖濕潤的亞熱帶生態系統轉變為寒冷干燥的高寒生態系統,主要地表植被為高山草甸。
該成果的核心數據——古土壤鈣質結核團簇同位素,分析獲取于籌建中的青藏高原地球系統與資源環境全國重點實驗室。在青藏高原古高度重建過程中,缺乏對古土壤鈣質結核形成溫度的直接限定指標。團隊實驗技術人員經過四年技術攻關,自主研發碳酸鹽團簇同位素測量方法,搭建了碳酸鹽團簇同位素前處理實驗裝置,順利解決了上述難題。
該論文通訊作者丁林院士介紹,通過綜合區域內古高度、構造活動、巖漿作用等證據,研究進一步認為,導致中央谷地隆升的深部地球動力學機制為俯沖的拉薩地幔拆沉、軟流圈物質上涌及上部地殼縮短。由青藏高原深部圈層作用驅動的高原生長過程,是高原地表圈層(大氣圈、冰凍圈/水圈、生物圈和人類圈)演化和鏈式響應的內源驅動力。