青藏高原隆升的奥秘：香格里拉谷地的生长历史
青藏高原隆升的奥秘：香格里拉谷地的生长历史
近日，中国科学院青藏高原研究所丁林院士团队在《国家科学评论》（NSR）发表题为“The raising and westward expansion of central Tibet”的研究论文，揭示了青藏高原东部的隆升历史和环境影响。
洛隆盆地隆升历史研究
洛隆盆地位于西藏自治区昌都市洛隆县内，地处班公怒江缝合带东部地区，怒江河流从盆地南部流过（图1）。该研究基于沉积学、火山灰锆石U-Pb年代学、植物化石叶相多变量分析、团簇同位素、孢粉学等多种手段，发现洛隆盆地新生代沉积了一套厚度1000多米的河湖相-湖相-河流相沉积地层。
研究结果显示，在5400万年至4600万年前，湖相灰岩氧同位素古高度计及团簇同位素温度计指示洛隆盆地海拔高度仅600米，孢粉分析表明盆地为干旱沙漠环境，主要分布着以麻黄属为代表的耐旱灌木。约4400万年前，植物化石叶形古气候指标表明盆地快速抬升至约2900米，气候转变为温暖湿润的亚热带地中海式森林环境，孕育了生物多样性丰富的落叶阔叶混交林。
图1 洛隆盆地位置和区域地质图
始新世时期的香格里拉谷地
研究团队首次在洛隆盆地的始新世地层中发现了一套动植物化石群，包括植物叶片、花朵、果实，以及精美的古鱼类、昆虫等化石（图2）。其中，植物叶片化石最为丰富（洛隆植物群），涵盖漆树科、樟科、桃金娘科、壳斗科、杨柳科、蔷薇科、榆科、梧桐科、锦葵科、桑科、鼠李科、豆科、棕榈和旱梅等热带-亚热带及温带植物类型，共计20科24余属。
该植物群与近年来在青藏高原中部伦坡拉、班戈、尼玛等地发现的植物化石虽在具体种属的演化上存在一定差异，但整体的植物类型上表现出较多相似性，表明约4400万年前中央谷地分布于从青藏高原东部的洛隆地区到中部的伦坡拉等地，形成一片动植物繁盛、气候温和湿润的香格里拉生态系统。
图2 洛隆典型动植物化石
岩石圈地幔拆沉驱动中央谷地向西隆升
新生代以来，受印度板片持续向北俯冲作用，高原东部地区吸收了上千公里尺度的地壳缩短变形、同时也发生了约50°的顺时针旋转。在强烈的地壳汇聚和旋转作用下，高原东部深部岩石圈地幔在变形最剧烈的区域首先发生撕裂并逐步下沉到软流圈地幔中，同时引发软流圈物质上涌和大规模岩浆活动，最终导致地表强烈隆升。
结合中央谷地内岩浆活动和古高度重建时空差异，该研究提出，中央谷地东部地区隆升早于中部，其隆升受控于拉萨岩石圈地幔自东向西的多阶段拆沉和软流圈上涌过程（图3）。最终，中央谷地可能在2500万年前隆升至目前的高度，形成早期的原始高原。随着喜马拉雅山和藏北昆仑山在中新世的隆升才逐步演化为现代统一的高原地貌格局。
图3 中央谷地隆升的过程及动力学机制
该研究全面解析了青藏高原中央谷地隆升的时空演变及深部动力学机制，为探索高原生长与环境影响提供了新的科学支撑。
中国科学院青藏高原研究所赵晨圆博士生为第一作者，丁林院士为该论文通讯作者。该研究受青藏高原地球系统科学卓越创新群体(4258820001)、青藏高原二次科考(2019QZKK0708)、国家自然科学基金(92355002, 42202243)共同资助。