新生代晚期青藏高原强烈隆起及其对周边环境的影响3李吉均①②　方小敏①　潘保田①　赵志军②　宋友桂①(①兰州大学地理科学系,兰州　730000;②南京师范大学地理科学学院,南京　210097)摘要 青藏高原主夷平面形成的上限年龄为3.6MaB.P.,临夏盆地新生代湖相沉积同时结束,青藏运动开始,分为A (3.6MaB.P.),B (2.6MaB.P.)和C (1.7MaB.P.)3幕,A 幕现代亚洲季风形成,B 幕黄土开始堆积,C 幕黄河出现;昆黄运动(1.2～0.6MaB.P.)使黄河干流切入青藏高原,大面积山地进入冰冻圈,可能导致中更新世之气候转型;共和运动造成黄河切穿龙羊峡,青海湖孤立,高原达到现代高度。

中国三大自然区是高原隆升驱动大气环流改变而导致的中国最高层次的景观分异。

本文讨论了8MaB.P.的有限高度隆升及亚洲干旱化的问题,亚洲夏季风22MaB.P.已经开始,是高原隆升及其它因素共同作用的结果,为亚洲古季风阶段。

3.6MaB.P.才是现代亚洲季风真正开始的时期,可能北半球进入冰期也与此有密切关系。

主题词 新生代晚期　青藏高原　构造隆升　环境变化1　前言早在20世纪50年代由竺可桢先生领导的全国自然区划工作过程中就发现中国存在着3个大的自然区域,即东部季风区、西北干旱区和青藏高原高寒区,任何区划都脱不了这一框架。

但是,这种大的区域分异因何而来,则不甚明了。

经过几十年的努力,现在基本清楚,在诸多原因中青藏高原的隆升是造成这种巨大分异的主要原因。

但是,青藏高原何时隆起,高度变化历史,整体隆升中的区域差异以及相邻其它地区的彼此关系是必须明确的问题。

这些问题不能解决,亦将阻碍对高原隆起及其环境影响的进一步认识,因而成为研究热点,意见分歧很大。

例如,关于强烈隆起开始的时间,本文作者主张年代很新、最强的隆升发生于3.6MaB.P.[1～3],多数西方学者则认为主要发生于8MaB.P.[4～6]。

近来的发展趋势有相互接近[7～11]的苗头,关于季风形成时间虽然差异很大,但也有逐步趋近[1,10,11]的表现。

总之,随着资料的积累和研究的深入,问题将逐步得到解决。

第一作者简介:李吉均　男　68岁　教授、中国科学院院士　地貌学与冰川学专业　E 2mail :li jj @ 3国家重点基础研究发展规划项目(批准号:G 1998040809和G 1998040815)和国家自然科学基金(批准号:49731010)资助重点项目2001-05-02收稿,2001-06-29收修改稿第21卷　第5期2001年9月 第　四　纪　研　究QUA TERNAR Y SCIENCES Vol.21,No.5September ,20012　关于青藏高原隆起时间问题1964年,施雅风和刘东生根据在希夏邦马峰北坡上新世野博康加勒地层中发现的高山栎等植物化石,首次推测上新世以来喜马拉雅山已上升3000m[12]。

徐仁根据青藏高原多处发现的古植物化石,认为大陆碰撞以来始新世是温暖的低地环境,以后逐步升高是一个连续的过程[13]。

20世纪70年代大规模的青藏高原综合科学考察中进一步搜集到大量证据,提出了三期隆升两次夷平,最强烈的隆升发生在上新世末第四纪初的观点,并把第四纪高原隆升划分为3个阶段[14,15]。

这种观点曾被许多人接受,甚至国外教科书[16]中也曾比较详细地介绍了中国学者的观点。

与此同时S.Manabe等所作的数值模拟试验[17]揭示,青藏高原的存在与否直接影响到南亚夏季风的有无。

这样,便把高原隆升与季风起源联系起来,为过去全球变化开辟了新的研究思路。

我们深感过去测年手段的欠缺和古环境变化代用指标的相对性,力求找到比较准确的测年方法和提取比较可靠的高原隆升的信息。

在诸多途径中,我们把高原周边与内部的沉积盆地和成层地貌(夷平面、剥蚀面及阶地等)作为主要研究对象。

因为隆升主要指高原大面积地区的隆升,个别岩体、山峰以至断层的抬升都仅只是点,而以夷平面为主的各种地貌面的分布范围广泛,高度相对稳定,为计算隆升的时间和幅度提供了相对可靠的根据。

沉积盆地所赋存的沉积地层则是相邻山地与高原隆升及剥蚀的天然记录,具有时间连续和环境变化信息丰富的特点。

简言之,我们主要依靠地貌学和沉积学的方法,据此建立高原隆升的时间序列并恢复其高度变化的历史。

2.1　兰州黄河阶地与祁连山东段阶地兰州地区黄河阶地的研究首先取得突破,早年陈梦熊[18]、黄汲清[19]和徐叔鹰[20]等都对兰州黄河阶地进行过研究,但苦于无测年手段,仅只大体给出相对的时间序列,甚至阶地级数也未弄清。

由于地处黄土高原的兰州黄河各级阶地均有不同厚度的黄土覆盖,这给阶地测年带来便利。

经过反复工作,查清黄河兰州段共有7级阶地,其形成年代分别是1.7MaB.P.(T7),1.5MaB.P.(T6),1.2MaB.P.(T5),0.6MaB.P.(T4),0.15MaB.P. (T3),0.06MaB.P.(T2)和0.01MaB.P.(T1)[21～23]。

黄河最高的第7级阶地以上出现一级被厚薄不一的山麓洪积相砾石层覆盖的山足剥蚀面,其上覆黄土最厚可达300m,一般不超过200m,经古地磁测年底部达到奥杜威极性亚时,砾石层中所含石膏的裂变径迹测年值为1.86MaB.P.[24]。

这一级剥蚀面在兰州盆地分布很广,并一直延伸到祁连山麓,是黄河起源以前最新的剥蚀面。

这级剥蚀面一般低于周围的主夷平面约800～1000m,虽然是青藏高原隆升较早期的产物,但其年龄不可能代表青藏高原隆升的开始。

从地貌学理论考虑,只有主夷平面才能代表高原隆升的起点,剥蚀面和各级黄河阶地的形成指示了其后高原隆升的主要事件。

与兰州地区相对应,祁连山东段北麓也发育着典型的层状地貌面。

主夷平面海拔3200m左右,剥蚀面海拔2500～2700m,之下为至少5级河流阶地。

剥蚀面和各级河流阶地上堆积了不同厚度的黄土,为地形面定年提供了条件。

根据最近的古地磁、TL、14C测年结果和黄土-古土壤序列研究,剥蚀面的年代为1.4MaB.P.,大致与兰州的T6阶地283第 四 纪 研 究 2001年年代一致;5级阶地的年代分别为0.8MaB.P.(T 5),0.42MaB.P.(T 4),0.25MaB.P.(T 3),0.15MaB.P.(T 2)和0.01MaB.P.(T 1),除记录了兰州地区主要的阶地外,还发现了一些新的阶地,指示了祁连山东段第四纪期间的强烈隆升[25]。

2.2　临夏盆地青藏运动临夏盆地位于甘南高原的北侧,属于西秦岭的山前拗陷,新生代地层发育,盆地本身被黄河及其支流大夏河切穿,因此是研究青藏高原隆升地层证据的理想地方。

这里新生代脊椎动物化石十分丰富,富于研究潜力。

研究结果说明,临夏盆地自29MaB.P.以来的沉积是基本连续的,3.6MaB.P.以前主要是河-湖相泥岩和砂质泥岩并夹少量砂砾层,是一种低能环境的沉积,反映构造稳定及地形起伏很小。

仅只是自3.6MaB.P.以后出现巨厚的砾岩,砾石巨大,磨圆度很高,并夹有一定数量的泥石流沉积。

该砾岩被命名为积石组砾石层,它切过了经褶皱变形的此前的新生代红层[26],因而代表了一次真正的剧烈构造运动。

积石组砾岩跨越时段为3.6～2.6MaB.P.,沉积结束后经历一次构造运动,在砾岩拗折低下之处形成新的湖盆,沉积东山组湖相层。

此湖相层含三门马化石,顶界超出奥杜威极性亚时,故沉积时段约为2.4～1.7MaB.P.[26]。

湖相层结束后再次发生构造变动,大夏河最高阶地砾石层出现,代表临夏盆地被大夏河切穿并注入黄河[3,23],黄河终于成为泱泱大川。

从临夏盆地的发育史可以看出,3.6MaB.P.之前是一个湖盆发育的低地环境,代表夷平面形成的时期,临夏盆地的红色地层经康乐和冶力关一直延入甘南高原,并与美武高原主夷平面相衔接,充分说明是该夷平面的相关沉积。

目前美武高原及毗邻红层海拔3600m ,临夏盆地红层高度则不超过2600m ,是西秦岭的前沿边界断层的活动把原来相通的湖相地层断开了1000m 。

地形高差加剧及高原地形的出现,导致新一轮侵蚀循环的开始,黄河这样的巨型水系才因此出现。

因此,我们把3.6～1.7MaB.P.期间发生的构造运动叫青藏运动,并分为A (3.6MaB.P.),B (2.6MaB.P.)和C (1.7MaB.P.)3幕[1～3]。

2.3　昆黄运动1.7MaB.P.黄河出现,但只有在1.2MaB.P.黄河干流才开始向上游切穿积石峡,0.6MaB.P.又切穿李家峡,因此把这段时间的隆升叫黄河运动[21]。

崔之久等在昆仑山研究高原隆升时,发现1.1MaB.P.昆仑古湖开始消退而以发生在0.7～0.6MaB.P.的剧烈运动形成新的拉分盆地结束,起初拟命名昆仑运动,但因该名已用于别处,故统一称之为昆仑-黄河运动(简称昆黄运动)[27]。

昆仑山大断层0.7MaB.P.以来左旋走滑达30km ,垂直断距超过1000m ,整个昆仑山经过这次运动才成为海拔高峻的大山[28],故昆黄运动是意义重大的一次构造运动。

黄河经过1.2～0.6MaB.P.的昆黄运动干流溯源侵蚀进入青藏高原,“黄河发源积石”就现代意义说应当指的就是这一事件。

以积石峡以上的循化盆地与兰州盆地的黄河同年龄阶地相比较,兰州的T 5阶地高出黄河210m [22],但循化同年龄阶地则高达900m [28]。

这意味着0.6MaB.P.以来循化段黄河比兰州附近多下切700m ,并代表青藏高原比兰州盆地相对隆升至少这样多。

2.4　共和运动晚更新世青藏高原再次经历了强烈隆升,青海共和盆地的共和组湖相层从2.6MaB.P.3835期 李吉均等:新生代晚期青藏高原强烈隆起及其对周边环境的影响483第 四 纪 研 究 2001年开始堆积,应当是青藏运动B幕的产物,与临夏盆地的东山古湖具有同样的起始年龄,但只有在0.15MaB.P.发生的共和运动之后湖泊才被切穿注入黄河。

共和运动使日月山隆起,青海湖与共和盆地隔绝,生成倒淌河。

十多万年以来黄河切穿龙羊峡达800m,形成深邃峡谷[21]。

故共和运动的强度亦不可忽视。

整个青藏高原正是经过共和运动才达到现代高度的[1]。

3　关于青藏高原隆升高度问题青藏高原隆升高度是一个较之隆起时间更难的问题,从20世纪60年代发现高山栎植物化石以来,古生态学是一个常用的方法。

但是,地质时期古气候也是一个变数,而孢粉本身的解释也存在困难。

因此,古生态学的方法也仅能供参考,特别是据此作定量计算是不可靠的。

在诸多选择中,我们把夷平面列为优先对象。

夷平面是地貌长期发育的最终地形,受海平面控制,不仅是跨流域的,其范围可以在整个大陆伸延,甚至可以作洲际对比。

以全球洋面为基准的夷平面理所当然地应当具有上述性质。