綜述青藏高原的形成過程
印度板塊與歐亞板塊碰撞，逐漸形成了“世界屋脊”——青藏高原（圖1），這是新生代時期全球最為重要的地質(zhì)事件之一。它塑造了亞洲的地形地貌，對亞洲乃至全球的氣候都有著深遠(yuǎn)影響。因此，長期以來，青藏高原的形成過程備受各領(lǐng)域研究者的關(guān)注。但是，由于青藏高原形成過程的復(fù)雜性，目前對于其形成歷史的認(rèn)識還存在很大分歧。
2020年5月5日，第二次青藏科考“高原生長與演化”任務(wù)“生物與高原隆升協(xié)同演化”專題，中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園客座研究員Robert A. Spicer及其合作者在《國家科學(xué)評論》（National Science Review，NSR）以“Why the 'Uplift of the Tibetan Plateau' is a Myth”為題發(fā)表綜述，系統(tǒng)闡述了有關(guān)青藏高原形成過程的不同觀點，并詳細(xì)介紹了利用地球系統(tǒng)模型、同位素分析以及古生物證據(jù)重建青藏高原古海拔的最新研究進展。
圖1. 青藏高原構(gòu)造簡圖。紅色圓點為本文涉及到的古海拔研究地點。
“青藏高原隆升”這一術(shù)語，大量出現(xiàn)在地質(zhì)學(xué)和生物學(xué)的文獻中。“高原隆升”通常把青藏高原看作一個平面整體的抬升。這一觀點主要依據(jù)過于簡化的地球動力學(xué)與氣候模型，以及對代理指標(biāo)結(jié)果的不合理解釋，且認(rèn)為青藏高原的隆升肇始于印度板塊與歐亞板塊碰撞（～65-55 Ma）及其后的持續(xù)向北推進。同時，對于青藏高原的形成過程，存在“一致性增厚學(xué)說”、“下地殼流學(xué)說”、“原西藏高原”等諸多觀點。
最新的地質(zhì)學(xué)和古生物學(xué)證據(jù)則表明，青藏高原不同地塊的抬升歷史存在差異，但又有機的相互統(tǒng)一。在新生代相當(dāng)長的時期內(nèi)，高原中部存在著一條東西走向的低谷，低谷的南面和北面分別是岡底斯山脈和唐古拉山脈。在古近紀(jì)，由于印度洋季風(fēng)帶來的暖濕氣團能夠越過南面的岡底斯山脈，于是在低谷中孕育了具有熱帶、亞熱帶性質(zhì)的動植物區(qū)系，其中攀鱸、棕櫚等化石已相繼被發(fā)現(xiàn)（圖2）。自古近紀(jì)以來，中央低谷經(jīng)歷南北向的擠壓變形而不斷變窄，在新近紀(jì)被進一步擠壓填充，逐漸達到現(xiàn)在的高度。芒康盆地的植物化石組合以及最新的地層年代學(xué)研究顯示，青藏高原東南緣在晚始新世到早漸新世（～34.6-33.4 Ma）經(jīng)歷了一定的抬升，并達到現(xiàn)在高度，與鄰近的貢覺盆地基于古地磁研究得到的構(gòu)造活動時間相吻合。青藏高原北部柴達木盆地長期以來被認(rèn)為是青藏高原最晚抬升的地區(qū)，但是最新的孢粉和植物大化石證據(jù)表明，該地區(qū)可能在始新世就發(fā)生了明顯的抬升，這也得到了氧同位素結(jié)果的支持。上述最新證據(jù)說明了青藏高原形成過程的復(fù)雜性（圖3）。青藏高原各地塊在不同的地質(zhì)時期先后拼接到亞洲大陸，而印度板塊與歐亞板塊的碰撞僅僅是青藏高原形成過程中的最后一次拼接。
在古海拔重建的研究中，不同代理指標(biāo)得出的結(jié)果有時存在差異。以青藏高高原中部為例，穩(wěn)定性同位素研究給出的古海拔高度通常比古生物學(xué)證據(jù)給出的更高，這是因為：大氣中的同位素從印度洋傳送到青藏高原中部的過程中發(fā)生了反復(fù)分餾，由于高原中部在古近紀(jì)存在谷地，同位素分析結(jié)果代表了附近山體的最大高度（圖4）；而基于化石證據(jù)的重建結(jié)果，則代表了生活在谷地的生物在地質(zhì)時期的海拔分布范圍。
該綜述指出，要更深入認(rèn)識青藏高原的形成過程及其對亞洲季風(fēng)氣候和生物多樣性演變的影響，今后的研究需要：充分考慮青藏高原不同地塊在形成過程中的差異性和有機統(tǒng)一；重視具有可靠地質(zhì)年代的化石證據(jù)；采用整合同位素分析、古地形的更為合理的地球系統(tǒng)模型；結(jié)合同位素分析和古生物學(xué)證據(jù)，交叉驗證古海拔重建結(jié)果。
第二次青藏科考專項為該成果的第一標(biāo)注項目。
論文鏈接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa091
圖2. 青藏高原中部古近紀(jì)末生態(tài)系統(tǒng)復(fù)原——為熱帶、亞熱帶低地暖濕的生態(tài)體系。圖中古生物分別為: 1 張氏春霖魚; 2 西藏始攀鱸; 3 鯉科魚類新類型A; 4 鯉科魚類新類型B; 5 猛禽和鵑類; 6 倫坡拉大蝽黽; 7 倫坡拉欒樹; 8 西藏似沙巴棕; 9 大果臭椿; 10 長梗似浮萍葉(繪圖: 吳飛翔)
圖3 青藏高原中部、南部及喜馬拉雅山脈的形成歷史簡圖
圖4 基于同位素方法重建青藏高原中部古海拔：（a）夏季，來自南面的氣流攜帶水汽越過岡底斯山脈，氫、氧同位素發(fā)生分餾，較輕的同位素沉積于青藏高原中部；（b）冬季，來自北面的氣流攜帶水汽越過唐古拉山脈，氫、氧同位素發(fā)生分餾，同樣，較輕的同位素沉積于青藏高原中部；（c）較輕的同位素在谷地循環(huán)。