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中国科学家揭开青藏高原“香格里拉”谷地消亡之谜

2022-02-11 21:50     来源:北京日报     同位素 同位素分析
中科院青藏高原所丁林院士领衔的科研团队通过构造地质演化、岩石圈深部动力学过程、古温度、古植被分析和古气候模拟等多领域、多手段综合研究,定量恢复了青藏高原中央谷地3800万年至2900万年前的隆升和消亡过程,揭示了中央谷地的隆升是青藏高原对地表圈层环境的巨大影响的开始。10日,该成果在线发表于国际学术期刊《科学进展》。

科研团队发现,印度板块与欧亚板块碰撞后,在高大的冈底斯造山带和中央分水岭造山带之间曾发育一个与现今地貌完全不同的低海拔中央谷地,从西向东,沿现在的日土—改则—尼玛—班戈—那曲—丁青一线展布。

自1997年起,科研团队持续在位于中央谷地中部的伦坡拉盆开展野外考察,在盆地内新生代地层中发现了9套火山灰,并利用锆石铀铅测年法确定了火山灰的绝对年龄,建立了伦坡拉盆地5000万年至2000万年前沉积地层绝对年代框架。

研究结果表明,约5000万年至3800万年前,青藏高原呈现为“两山夹一盆”的地貌特征,冈底斯山脉海拔约4500米、中央分水岭山脉海拔约4000米,它们之间夹着海拔约1700米的中央谷地。中央谷地气候温暖湿润,降水由西风和季风共同主导,亚热带动植物繁盛,是高原内部的“香格里拉”。

约3800万年至2900万年前,以伦坡拉盆地为代表的中央谷地快速隆升为海拔超过4000米的高原,标志着青藏高原主体部分形成。伴随中央谷地隆升和全球气候变冷,高原中部温度显著下降,降水减少,并且南部季风作用相对增强。气候变化导致高原中部从温暖湿润的亚热带生态系统转变为寒冷干燥的高寒生态系统,主要地表植被为高山草甸。

该成果的核心数据——古土壤钙质结核团簇同位素,分析获取于筹建中的青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室。在青藏高原古高度重建过程中,缺乏对古土壤钙质结核形成温度的直接限定指标。团队实验技术人员经过四年技术攻关,自主研发碳酸盐团簇同位素测量方法,搭建了碳酸盐团簇同位素前处理实验装置,顺利解决了上述难题。

该论文通讯作者丁林院士介绍,通过综合区域内古高度、构造活动、岩浆作用等证据,研究进一步认为,导致中央谷地隆升的深部地球动力学机制为俯冲的拉萨地幔拆沉、软流圈物质上涌及上部地壳缩短。由青藏高原深部圈层作用驱动的高原生长过程,是高原地表圈层(大气圈、冰冻圈/水圈、生物圈和人类圈)演化和链式响应的内源驱动力。

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