青藏高原古地理环境研究

文章编号:100020585(2002)0120061210 收稿日期:2001207218;修订日期:2001211223 基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(G 1998040800);中国科学院重大特别支持项目(KZ9512A12204,DZ95T06) 作者简介:李炳元(19392),男,江苏常熟人,研究员。

主要从事青藏高原等地貌与第四纪环境研究。

青藏高原古地理环境研究李炳元1,潘保田2(11中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101;21兰州大学,兰州730000)摘要:本文综述了最近50年青藏高原古地理演化中一些基本问题研究进展。

分析了中新世～上新世青藏古地理环境,高原在316MaBP 海拔不超过1000m ,此后强烈隆升。

青藏高原最近三次冰期年代分别为725～581、289～136、82～10kaBP ,冰期中不存在“大冰盖”。

高原晚新生代重大古地理演化阶段和事件为:38～22MaBP 行星风系控制的热带2亚热带低地、22～316MaBP 古季风出现与主夷平面发育、316～117MaBP 高原强烈隆升与现代季风形成和现代河谷发育、111～016MaBP 高原抬升进入冰冻圈与大冰期出现、0115MaBP 以来强烈隆升与高原内部干旱化。

本文还讨论了高原古地理尚需深入研究的一些重大问题。

关　键　词:青藏高原;古地理;高原隆升;古冰川;气候环境事件中图分类号:P531;K927 文献标识码:A青藏高原形成演化对其自身、响,因而它不仅在中国而且在世界上引起了广泛的关注。

高原古地理演化过程实际上是海洋(特提斯海)-陆地和低地-高地的演化及其引起的环境演变过程,特别是晚新生代以来高原强烈隆升引起的巨大环境变化,成为当前地学界研究的一个热点。

我国的青藏高原古地理演化研究在最近半个世纪经历了逐步深入的过程。

仅中国科学院在青藏高原就先后组织了多次综合科学考察,20世纪50～60年代的进藏科学工作队、中国科学院祁连山地质队、中国科学院高山冰雪利用研究队、西部地区南水北调综合考察队、中国登山队珠穆朗玛峰科学考察队、中国科学院希夏邦马峰登山队科学考察队和中国科学院西藏科学考察队等对青藏高原一些地区进行了古地理研究[1-9]。

70年代初组建的中国科学院青藏高原综合科学考察队开始对青藏高原进行有计划的全面科学考察,先后在西藏自治区(1973～1979年),横断山地区(1981～1985年),喀喇昆仑山-昆仑山地区(1987～1990年)和可可西里地区(1989～1991年)开展了包括地貌、第四纪地质、冰川、湖泊等古地理相关专业在内的综合科学考察,积累了大量资料,填补了许多学科空白,并开始对高原隆升与古地理演化进行较全面的研究[10～20]。

90年代以来国内外科学家又进行了大量研究,其中施雅风、李吉均院士领导的研究集体由原来的面上考察转至点上综合专题研究,从晚新生代地层天然剖面、湖泊岩芯和冰芯研究中取得了定年较精确、多指标和分辩率较高的长系列连续的古地理演化记录,通过与周边和全球环境变化记录的比第21卷　第1期2002年1月地 理 研 究GEO GRAPHICAL RESEARCH Vol.21,No.1Jan.,2002较,深入认识了高原隆升和古地理演化的过程与主要事件[21、22]。

本文仅就其中一些基本问题的研究进展作一论述。

1　中、上新世古地理与高原隆升青藏高原隆升是高原古地理演化的一个主要驱动力,因而高原隆升的时代与幅度是古地理演化研究中的一个基本问题,也是青藏高原研究的一个热点。

自1964年希夏邦马峰登山科考中发现类似黄背栎和灰背栎等化石,并依此推测自上新世至今希夏邦马峰北坡至少上升了3000m [7、23]以来,高原隆升时代与幅度引起人们关注,有人根据孢粉资料推论上新世青藏高原已经达到海拔2000～3000m 的高度[24]。

70年代在西藏地区的综合科学考察中,在喜马拉雅北坡的吉隆盆地和唐古拉山南坡布隆盆地上新世湖相地层中首次发现了三趾马动物群化石,其中布隆三趾马年代早于吉隆三趾马,与南亚庆吉组较接近,为森林型,吉隆三趾马则与华北同期三趾马接近,属森林2草原型,与南亚有别。

华北及南亚三趾马化石点均在海拔500～1000m 左右,依此推测高原自那时以来已上升了3000m 以上[10]。

此后亚如雄拉、贵德、扎达等古湖盆沉积中也发现三趾马动物群化石。

古湖盆沉积的古地磁年代测定表明,其年代为距今6～7Ma 以来的产物,当时青藏地区古湖盆广泛分布。

另外还开展了沉积、古岩溶、夷平面、古土壤、孢粉、裂腹鱼演化以及古冰川遗迹等方面研究,并综合上述资料探讨了高原在晚新生代的古地理环境和隆升问题[10、11、13、15、25]。

当时青藏地区古地理环境主要为亚热带山地森林及森林草原景观,山地植被以针叶林及针阔叶混交林为主[13]。

上新世早期较温暖湿润,后期干凉。

高原与其周围地区的上新世古湖盆沉积的岩相基本一致,均以细颗粒沉积为主,反映了当时高原广大地区起伏和缓,表明在中新世中晚期构造运动上升量不大,其后高原地面继续夷平。

这与三趾马动物群、孢粉古植被甚至水生古生物等指示的环境特征基本相符,多种证据支持上新世末时高原面的海拔在1000m 左右。

青藏高原南北两侧都普遍可以见到时代为上新世末至早更新世的巨厚砾石层,依此推测,高原强烈隆起的时代为上新世末～早更新世初的转折时期[11、25]。

中国学者的这一观点,得到不少外国学者赞同[26]。

不过,也有一些人提出不同的观点。

有的从喜马拉雅山南北向的正断层上找到新生矿物的年代为14MaBP ,推论青藏高原在当时已达到最大高度,以后因重力崩塌而下降[27]。

较多的人根据是拉萨西北的羊八井地堑断裂活动发生在8MaBP 前后[30],或在8MaBP 时阿拉伯海的上涌流大大增强[28],或巴基斯坦北部波特瓦尔高原气候变干,植被由森林变为草原[29],指示印度洋季风出现,推论喜马拉雅山和青藏高原在8MaBP 以前应已达到或接近现今高度。

我国学者经过90年代攀登计划的研究[21],在古地理研究方面,获得了多处长周期环境变化记录,提出近37MaBP 至今青藏地区经过三期隆升与两次夷平,最近一期隆升开始于316MaBP 。

据古地磁测年[32],紧邻高原东北缘边界断裂的临夏盆地的临夏群河湖相沉积开始于30MaBP 前,结束于316MaBP 前,并于21MaBP 前后出现砾岩沉积,记录了三期隆升与两次夷平过程。

该剖面的孢粉分析表明,在7MaBP 前后植被由森林和森林草原变为干旱草原,气候干旱化,与发生在南亚的气候变干基本一致[21],但并无强烈构造隆升记录。

最近J 1Quade 指出在北美和东非也存在这一时期的δ13C 转变[33],因此这一环境62　地 理 研 究21卷变干事件可能具有全球意义,并非为青藏高原及其周围地区所特有,不能认为是青藏高原上升的证据。

不少中、外学者也注意到,8MaBP 之后,喜马拉雅山南麓西瓦利克凹陷带和印度洋孟加拉湾海底扇的沉积物粒度和堆积速率并未增大,而是粒度变细,沉积速率降低[21、34],高原内部的盆地沉积亦为细颗粒沉积为主,不支持强烈隆升的结论。

另外,高原诸山系顶部张性及拉分盆地出现的时间并不一致,吉隆盆地与扎达盆地为7MaBP 左右,而昆仑山垭口则发生在316MaBP ;把张性断裂的出现作为判别高原隆升达到最大高度的表现也是有危险的[21、35]。

近年来虽已证明黄土之下的保德红土为风成起源,其底部年龄达到了711MaBP [36、37],但是也很难认为它与青藏高原隆升有必然联系,因为陕西境内保德红土的粒度在空间和时间上并无变化,[38]712～314MaBP 风积红粘土的磁化率变幅较小,均值较小,反映这时为东亚季风初显期,冬季风和夏季风均较弱[36],不能作为青藏高原强烈隆升的证据。

总之,8MaBP 时青藏高原已达到相当的高度推论难于成立[34、35、36、38]。

根据青藏高原及其周边晚新生代沉积的年代和古地理环境推算,上新世中晚期(3～4MaBP )除少数山系外的广大青藏地区处于准平原(主夷平面)状态,海拔一般在1000m以下[21、35]。

上新世晚期(316～2148MaBP )高原内部的断陷盆地和周边低地(喜马拉雅山的Karewa 盆地、西昆仑山北麓、临夏盆地等)开始堆积磨拉石型粗粒沉积,它们是青藏高原最近一期强烈隆升的记录[35,36],最近300多万年来高原隆升了近3500m 。

这一结论与地球物理、大陆构造、熔岩地质年龄和侵入体剥蚀速率等研究结果也是基本一致的[22,31]。

2　第四纪冰期与高原“大冰盖”第四纪冰期与青藏高原“大冰盖”问题研究早已成为青藏高原研究中另一个引人关注的热点。

50年代末以前仅有零星的关于高原古冰川现象的报道;60年代我国学者对希夏邦马峰和珠穆朗玛峰地区进行了的古冰川研究,首次提出希夏邦马冰期、聂聂雄拉冰期和珠穆朗玛冰期的高原第四纪冰期划分方案[8、9];70年代以来高原第四纪冰川研究不断深入,较系统地探讨了第四纪冰川的类型、分布和演化及冰期划分等问题[12、13、15、17～19、39]。

多年的研究基本查明,喜马拉雅山和喀喇昆仑山更新世至少存在4次冰期,西昆仑山和高原中部有3次冰期遗迹,高原东部仅有2～3次冰期,其中最大冰期为倒数第三次冰期。

90年代以来冰期与冰碛物定年研究取得了很大进展,相继获得了一些的年代数据。

如绒布河谷已测定出距今118万年、712万年和2012万年形成的冰碛,分别代表了末次冰期晚、早期和倒数第二次冰期[39]。

西昆仑山玉龙塔格峰地区确定了倒数第二次冰期年代(TL )为206±17kaBP ,末次冰期冰碛年代(14C )分别为14930±370aBP 和30915±1700aBP ,全新世终碛的年代(14C )为3983±120aBP ,3522±117aBP 和2720±850aBP 。

冷龙岭南坡冰碛通过其上覆黄土的研究确定的黄土地层L 2、L 1-下和L 1-上,分别对应于倒数第二次冰期、末次冰期早、晚期。

西昆仑山玉龙塔格峰地区得到的倒数第三次冰期冰碛的热释光年代为333±46kaBP [40]但昆仑山垭口地区代表该次冰期冰碛平台的ESR 年代为0171MaBP ,古里雅冰帽底部36Cl 年龄为760±60ka ,以及甘孜冰缘黄土底部已处于B/M 界线,说明倒数第三次冰期发生在70万年前。

青藏高原东部若尔盖盆地湖芯气候记录　1期李炳元等:青藏高原古地理环境研究63　与年保玉则山地冰川序列的对比研究表明,倒数第三次、第二次冰期、末次冰期分别相当于深海氧同位素18～16、8～6、4～2阶段,具体年代分别为725～581、289～136、82～10kaBP [41,42]。