青藏高原所揭示青藏高原东南缘隆升历史

青藏高原东南缘构造变形复杂，高山峡谷地貌险峻，生物多样性丰富，是研究高原隆升历史及亚洲气候演变的关键地区。近日，中国科学院青藏高原研究所丁林院士领衔的碰撞隆升及影响团队发表研究成果，系统揭示了青藏高原东南缘的隆升历史。研究人员认为，青藏高原从早期炎热干旱的低海拔沙漠到现代季风气候控制的高原，其演变过程经历了夏季炎热干燥、春秋温和多雨的地中海气候。 

研究区域芒康盆地（图1）位于青藏高原东南缘，横断山脉北缘，是逆冲断裂控制下发育的北西-南东走向的狭长盆地，平均海拔约4300米。盆地的气候为半湿润季风性气候，年平均气温为3.9℃，年降水量为590毫米。芒康盆地地处三江（金沙江、怒江、澜沧江）流域核心，三江在北纬31°至北纬26°之间几乎平行地在西藏东南部流动，形成近3公里的深切峡谷。该研究结合盆地沉积地层、高精度火山岩铀-铅年代学、植物化石多变量分析、碳酸盐团簇同位素古温度计、氧同位素古高度计和气候模拟等手段，定量重建了芒康盆地距今4200万年至3600万年（晚始新世）的隆升历史。研究结果表明，芒康盆地新生代沉积厚度约600米，可分为四个岩性段，一段和三段主要是火山岩地层，二段和四段是河湖相地层。      

研究团队利用叶相多变量分析、团簇同位素和氧同位素、古高度计测试，发现芒康盆地在约4200万年至3900万年前古高度为2600米，约3600万年前的古高度为3800米；结合近年来在贡觉、热鲁等藏东南盆地研究取得的古高度重建结果，研究认为，藏东南地区距今约5400-5000万年前（早始新世时期）海拔高度处于1000米以下，4500-4000万年前（中始新世时期）开始快速隆升，至距今3600万年前（晚始新世时期）完全抬升至现今高度（图2）。      

前期研究结果显示，以贡觉、热鲁盆地等为代表的藏东南地区5000万年前还是一片炎热干燥的低海拔（700米）沙漠，形成了大规模的风成沙丘沉积，受西风带气候控制，生长着代表干燥气候的棕榈植物群。该研究结果进一步显示，距今3600万年左右（晚始新世时期），由于藏东南地表的抬升，局部地形对水汽的影响使得在该区域及周边形成了地中海气候，主要特征为双峰式降水。类似现代地中海气候，其特点是夏季高温干旱（JJA），凉爽的雨季从深秋持续到春季（图3）。上述夏季高温干旱特征与现代中亚地区杜尚别、喀布尔、撒马尔罕、希姆肯特等典型地中海气候非常一致，而与现今藏东南地区林芝、左贡、巴塘、昌都等夏季高温湿润的单峰式季风降水特征完全不同。另一个支持藏东南地区地中海气候的证据来自植物化石，藏东南贡觉、芒康、热鲁盆地始新世地层保存着与地中海植物区系相似的典型半干旱或干旱植物，如棕榈、桉属、帕利宾尼亚、栎属、沙棘等，该植物群甚至扩散到中国南方和北方。越来越多证据表明，距今约4000-3600万年前（始新世晚期），一种原始的但与现在不同的气候系统开始控制着藏东南地区。藏东南的隆升对夏季降水影响不大，使得春秋季成为植物获得大部分水分的季节。      

研究人员进一步表示，距今约3600万年前（始新世晚期），藏东南隆升至现今海拔后，形成了一种过渡态干湿季对比明显的“奇异季风”（Strangelove Monsoon），这是一种流行于西藏东南部及周边地区独特的地中海气候模式。芒康植物群显示3个最湿月和3个最干月的比值为3:1，热鲁盆地3个最湿月和3个最干月的降水比达7:1。研究认为，该地中海气候不仅是局部地形隆升的响应，而且可能受到更广泛的古地理控制，特别是受古地中海（或副特提斯海，Paratethys）分布范围的影响。距今约4000-3600万年前，（始新世晚期）古地中海范围远比现在地中海的范围大，位于北纬25-40°N，东经40-80°E，东抵塔里木盆地东部和西藏南部。因而，藏东南地区的降水可能受到来自西风带古地中海水汽的强烈影响，这些水汽流经低海拔的古喜马拉雅或古可可西里地区，在隆起的藏东南形成双峰式降雨。       

藏东南隆升至现今高度后，气候模拟显示，距离海平面1500米（850hPa）的季节性风场模式在距今约3600万年前（始新世晚期）与现今有明显差异，没有出现今天所见的季节性风向逆转，意味着藏东南地区的隆升没有突然“开启”现代季风系统。研究认为，季风的演变是渐进的，青藏高原从西风带控制的沙漠环境向现代季风环境演变过程中，经历了西风带控制下，局地隆升形成的春秋季湿润的地中海气候。距今约3600万年（晚始新世）以来，有许多重要的地质和气候事件深刻影响着亚洲气候格局，如喜马拉雅山脉和藏北的隆升、古地中海退却和全球变冷，因此现代亚洲季风系统的建立仍然是一个悬而未决的问题。

另外，青藏高原东南缘地表抬升所形成的这种独特气候模式，导致了降雨的季节性变化，季节性降雨加剧气温的季节变化和风化剥蚀，促进了青藏高原东南缘广泛的河流下切，高原隆升和气候的协同作用逐渐形成了现今的高地形起伏。位于藏东南核心区的横断山生态系统的地形地貌复杂且具有明显的垂直地带性分异，与低地生态系统相比有着更为复杂的生态环境，导致生态位的分化和隔离的产生，促进了新物种的形成。      

相关研究成果以The late Eocene rise of SE Tibet formed an Asian‘Mediterranean’climate为题，发表在《全球和行星变化》（Global and Planetary Change）上。

该研究获得国家自然科学基金委青藏高原地球系统基础科学中心项目、第二次青藏高原综合科学考察研究、中国科学院战略性先导科技专项和国家自然科学基金等的资助。

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