青藏高原古高度重建研究獲進展

　　青藏高原是地球上最年輕和最高的高原，其高度占據對流層的1/3。青藏高原隆升對大氣環流施加了強大的動力和熱力效應，在晚新生代時期不僅是改變全球氣候的關鍵因素，同時也對亞洲季風的發展有著重要影響。對青藏高原古高度的重建能夠增進我們對地質構造和長尺度氣候變化之間聯系的認識。然而，因為與古高度直接相關的地質記錄極其稀少，所以對青藏高原隆升的過程和歷史，特別是在不同地質時期的古高度重建上，一直存在著很大的爭論。兩種觀點尖銳對立：一種觀點認為青藏高原直到晚中新世才上升到如今的海拔高度；另一個觀點主要基于穩定同位素分析，認為青藏高原在印度-亞洲板塊碰撞的早期階段形成，在晚漸新世或中中新世達到現在的高度。

　　中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員鄧濤和青藏高原研究所研究員丁林在最新一期的《國家科學評論》（National Science Review）上對青藏高原的古高度重建進行了總結。依據不同的代用性指標對青藏高原隆升歷史的判斷存在著巨大的差異。例如，在西藏南部的吉隆盆地，基于食草動物牙釉質穩定碳同位素做出的推算要比基于湖相碳酸鹽氧同位素的晚中新世古高度低約2500米。在西藏中部的南木林盆地，基于植物和花粉化石最近親緣種分布范圍做出的估計要比基于葉相氣候多元分析得到的中中新世古高度低1600米，比基于成土和早期成巖作用碳酸鹽巖穩定氧同位素組成得到的古高度低2200米。在西藏北部的倫坡拉盆地，基于哺乳動物和花粉化石重建的早中新世古高度比基于古土壤碳酸鹽和湖相灰巖氧同位素以及角質層葉蠟正構烷烴氫同位素得到的結果低1000多米。

　　無論是地球化學還是古生物學方法，現代過程都是解決地史時期問題的有效參照，但卻存在相當大的難度。因為，對于同位素分餾和物種分布來說，現代過程并不容易精準地確定。此外，地史時期的氣候環境背景與現代的狀態有著顯著的差異，因此相關的校正也會受到人為因素的影響。在每一個青藏高原的研究地區，不同的古高度結果可能會通過不同的甚至相同的方法得到，而相同的結果也可能由不同的方法取得。

　　如果將青藏高原作為一個整體來看，古生物的證據能夠重建出新生代以來的連續隆起過程。在漸新世時期，巨犀生活在青藏高原北側的中國西北地區，與此同時在青藏高原南側的印巴次大陸也有巨犀分布，由此指明在那時的地勢還不是太高，還不足以阻礙大型動物的交流，巨犀、巨獠犀和爪獸等仍然能夠在“青藏高原”南北之間穿行。至中新世中期，在青藏高原北側的許多地點發現了鏟齒象化石，但在青藏高原南側的西瓦立克地區卻沒有這類動物的任何蹤跡，顯示青藏高原已經隆升到相當高的程度，成為當時哺乳動物交流的屏障。

　　另一方面，大多數依據碳酸鹽氧同位素進行的古高度重建認為在古近紀末期到新近紀初期青藏高原已達到現在的高度。然而，同位素古高度方法需要假設一系列不確定參數和條件，如地質年齡、成巖作用、樣品類型、蒸發效應、大氣溫度、氣候變化等，由此可能導致古高度的錯誤解釋。例如，從氧同位素的角度看，現代的青藏高原可以分為兩個地區：南部地區的氧同位素垂直梯度變化率大，而北部地區的變化率只達到南部的一半水平。但是，針對各個新生代盆地的古近紀時期或新近紀時期，應該采用什么水平的氧同位素垂直梯度變化率，不同的研究者卻持有不同的觀點。

　　重建的青藏高原古高度變化過程對解釋動力地質學演化和認識亞洲氣候變遷極為關鍵，但對研究者而言，要取得精確的結果尚有很長的路要走，因為一些矛盾的問題尚未解決。今后，多學科的綜合方法和交叉檢驗將是得到更加可信的青藏高原古高度數據的重要途徑。

　　此項研究得到中國科學院戰略性科技先導專項、國家自然科學基金和科技部“973”計劃資助。

圖1 高聳入云的青藏高原（鄧濤攝）

圖2 青藏高原古高度重建的主要研究地點（鄧濤供圖）

圖3 青藏高原古高度重建不同結果的對比（鄧濤供圖）

圖4 青藏高原在晚新生代隆升的歷史進程（鄧濤供圖）