青藏高原1∶25万区域地质调查地貌年代学研究

高原隆升及剥蚀作用的复杂性与区域差异性以及高原恶劣的气候、地理条件,使得在青藏高原空白区1∶25万区域地质调查中进行地貌年代学研究具有很大的现实意义.由于地貌是高原隆升、环境演化、新构造运动等的信息载体,地貌年代有助于重塑这些地质作用的发生时间及发展过程,因此地貌年代学研究具有重要的技术意义.1∶25万银石山幅的工作表明,地貌年代学调查对高原隆升及环境演化过程研究具有良好效果.     

青藏高原1：25万区域地质调查地貌年代学研究

高原隆升及剥蚀作用的复杂性与区域差异性以及高原恶劣的气候、地理条件，使得在青藏高原空白区1：25万区域地质调查中进行地貌年代学研究具有很大的现实意义。由于地貌是高原隆升、环境演化、新构造运动等的信息载体，地貌年代有助于重塑这些地质作用的发生时间及发展过程，因此地貌年代学研究具有重要的技术意义。1：25万银石山幅的工作表明，地貌年代学调查对高原隆升及环境演化过程研究具有良好效果。     

西藏门巴地区层状地貌特征及其形成机制

西藏门巴地区发育多级层状地貌,即不同高度的山顶面、盆地面与多级河谷阶地地貌。深入研究这些层状地貌的特征、成因和形成时代,是探讨青藏高原隆升年代、幅度和过程的重要途径。对该区层状地貌的研究表明:门巴地区不同高度的山顶面是渐新世晚期形成的老夷平面在高原持续隆升过程中解体后的残留;不同规模和方向的盆地地貌面是高原隆升过程中伸展作用的产物。研究区广泛分布的多级阶地表明0.15 Ma(共和运动)以来该区又进入了强烈的隆升时期。     

从能量输入角度讨论高原隆升的环境效应

青藏高原的形成是地壳演化历史上最令人瞩目的地质事件之一,在全球环境和生态系统中占有重要地位。目前,以全球气候变暖为突出标志的全球环境变化可能对生态系统及人类社会产生的影响,已引起了科学家、各国政府及社会的极大关注。全球气候变化问题已成为人们关注的焦点。通过对气温递减规律形成机理和青藏高原本身的环境特征分析表明,青藏高原隆升不能带来高原表面温度的降低。随着高原面整体的不断升高,高原表面逐渐形成以高日温差为特征的强烈波动环境。高原表面这一环境特征,有利于高原面将所吸收的太阳辐射快速释放回太空,而不参与地球气候系统循环,在输入的太阳光能总体保持不变的情况下,高原隆升将直接导致全球气候系统降温;而地球大气随海拔高程呈指数衰减的性质,使高原的降温作用在隆升初期就非常强烈。在此基础上对高原隆升的植被、冰川等环境特征及应用前景进行了初步探讨,为进一步揭示高原隆升与全球环境变化关系研究提供了思路和依据。     

青藏高原隆升气候效应的数值模拟研究进展概述

青藏高原隆升作为新生代的重大地质事件对亚洲乃至全球气候环境变化产生了深远的影响,因而高原隆升的气候环境效应一直是备受关注的重要科学问题。在过去近半个世纪中,国内外学者利用气候数值模式开展了大量高原地形气候效应的数值模拟研究,这些研究结果极大地提升了对地形抬升影响气候的物理机制以及高原隆升对古气候演化驱动作用的认识。本文简要回顾了过去有关青藏高原隆升气候效应数值模拟研究的进展,并按照高原隆升模拟研究发展的3个阶段总结了目前取得的主要研究成果。从数值模拟结果看,新生代以来青藏高原在隆升、生长和北移过程中其动力和热力作用对东亚季风的形成、南亚季风的演化、内陆干旱化的发展以及亚洲季风-干旱环境格局的变迁都具有深远的影响。青藏高原及其周边不同区域地形隆升的气候效应不同,青藏高原隆升的气候效应与大陆漂移背景下海陆分布和古地理格局的变化密切相关。南亚热带季风的建立是由大陆漂移的位置和热带辐合带季节性移动共同决定的,而东亚季风的建立则主要取决于青藏高原的隆升和北移。亚洲副热带干旱区的存在取决于大陆的位置和行星尺度副热带高压的控制,而亚洲内陆中纬度干旱区的形成则是青藏高原隆升的结果。本文最后简要梳理了高原隆升气候效应数值模拟研究目前存在的问题和未来可能的改进。     

西藏高原与喜马拉雅的隆升历史和研究方法:回顾与进展

西藏高原和喜马拉雅的隆升历史是新生代以来众多地质事件的边界条件。因此,它对于我们理解新生代全球气候变冷以及亚洲环境变化等许多地质过程都具有深远的意义。尽管各种替代指标已经被广泛应用于研究高原隆升历史,然而,不同方法所得出的高原隆升历史并不一致。这主要归咎于一些替代指标本身存在多解性和不确定性,从而严重阻碍了获取正确的高原隆升历史。在对这些替代指标进行详细的阐述之后,对其指示的高原隆升历史进行重新评估,并结合在高原腹地开展的工作,提出了原西藏高原的隆升模式,即拉萨地体和羌塘地体在始新世就已经达到现在的海拔高度,而此时青藏高原北部还是低地,南部和西部可能还处在海洋环境。在中新世时,高原向北、向东和向南生长并在第四纪时形成现在的高原特征。     

青藏高原隆升研究新进展综述

90年代以来,随着研究思路的拓宽、先进方法的采用,在不到十年的时间里获取了一大批有关青藏高原隆升研究的成果与数据,由此形成了青藏高原研究90年代新特色：在隆升机制研究上,既提出和强调了高原隆升的多块断性、多阶段性、多因素的特点,又发现了高原深部动力作用在高原隆升过程中的重要地位;在板块碰撞与高原隆升历史方面,一方面提出印度与亚洲板块的碰撞由西往东的穿时性约达10 Ma,故而把45 Ma作为碰撞的确切年代是不准确的。另一方面,有关碰撞期后的高原隆升史,虽各家说法不一,但却一致公认高原的形成是多期脉动性隆升的结果,并非一蹴而就。     

青藏高原多向碰撞─揳入隆升地球动力学模式

论证了青藏高原形成与隆升过程中的变形构造格局。岩石圈结构、青藏高原隆升与周边前陆沉积盆地耦合关系、高原隆升的地球动力学模式等。提出青藏高原碰撞-隆升过程中,高原边缘以走滑-挤压构造为主,高原内部以伸展构造为主;高原隆升过程中,岩石圈变形总体是：上部以伸展变形为主,中部以挤压变形为主,下部以伸展变形为主。通过青藏高原及周边岩石圈结构及隆升过程变形作用时-空耦合关系的对比研究,建立起青藏高原隆升机制的多向碰撞-入隆升地球动力学模式。     

青藏高原多向碰撞─揳入隆升地球动力学模式

论证了青藏高原形成与隆升过程中的变形构造格局。岩石圈结构、青藏高原隆升与周边前陆沉积盆地耦合关系、高原隆升的地球动力学模式等。提出青藏高原碰撞-隆升过程中,高原边缘以走滑-挤压构造为主,高原内部以伸展构造为主;高原隆升过程中,岩石圈变形总体是：上部以伸展变形为主,中部以挤压变形为主,下部以伸展变形为主。通过青藏高原及周边岩石圈结构及隆升过程变形作用时-空耦合关系的对比研究,建立起青藏高原隆升机制的多向碰撞-入隆升地球动力学模式。     

青藏高原隆升对中国构造-地貌形成、气候环境变迁与古人类迁徙的影响

对中国新生代以来构造-地貌形成的认识,必须建立新生代重大环境事件的年代序列,既需要不同地区构造变形、隆升年代学的依据,又需要宏观背景的把握。现今中国大陆构造-地貌格架及相关问题,诸如青藏高原的隆升、西部北西西向盆-山地貌和东部北北东向阶梯状盆-山地貌的形成时代、发育过程等,一直是地学界关注但尚未得到统一认识的一些重要科学问题。20世纪70年代以来通过青藏高原隆升的研究、提供了大量隆升年代学和古高程信息的数据,使得对其开展定量分析成为可能。青藏高原何时形成现今的高原面貌?这是国内外学者长期争议的科学问题。笔者从20世纪80年代对柴达木盆地及其邻区开展了20余年研究,发现柴达木作为一个现今的高原盆地经历了青藏高原隆升的全过程,高原隆升和环境变迁的所有事件,在盆地的沉积、构造上都有比较完整的记录,因此它可以作为青藏高原隆升大阶段划分的最佳参考时空坐标,并依此提出古近纪期间(55~24 Ma)青藏高原整体并未隆升;青藏—闽粤高原的初次隆升发生在中新世早—中期(23~17 Ma),上新世晚期—早更新世基本被夷平;形成现今高原面貌的末次快速隆升发生在上新世晚期—早更新世(3.6~0.8 Ma)和中更新世之间。新生代以来由于青藏高原的隆升和中国构造-地貌格架的形成,直接影响了中国和全球气候环境的变迁以及古人类迁徙的路径,因此需要地质学家、古气候和古人类学家共同探索,对中国及亚洲新生代以来古地貌、古气候变迁的历史和中国古人类的发源与迁徙得出科学的结论。本文通过青藏高原分阶段隆升依据的论证,阐明青藏高原隆升与中国构造地貌形成、气候环境变迁的关系,并探讨中国古人类迁徙的可能路径。     

下地壳流变层对青藏高原及其周边大尺度地貌的制约

以下地壳流变层的变形为切入点,结合青藏高原的构造演化、区域走滑断裂的发育性质和高原南部地区的地球物理资料,介绍了下地壳流变层物质向东和北东流动的特性,探讨了青藏高原及其周边地区地貌形态形成的深部地质过程和下地壳流变层在这一过程中的制约作用,并对塔里木地块、鄂尔多斯地块、四川地块的旋转和柴达木盆地自新生代以来迅速抬升的现象做出了新的解释.     

青藏高原木里矿区及其周边土地覆被变化及景观格局脆弱性响应

矿区开发会导致周边土地覆被及景观格局发生剧烈变化, 但目前对青藏高原典型矿区及其周边土地覆被长时间序列变化缺乏动态监测, 尤其缺乏对景观格局脆弱性响应特征的深入认识, 因此无法针对矿区合理开发和生态修复等提出有效的科学指导。通过遥感技术和土地变化科学研究手段, 以及景观格局脆弱性概念, 对青藏高原北部木里矿区及周边1975 - 2016年土地覆被时空变化和景观格局脆弱性进行分析和评估。结果表明： 木里矿区在2000年后剧烈扩张, 导致周边土地覆被面积缩减, 其中高寒草甸湿地面积损失最大, 其次为其他和高寒草甸。矿区开发对周边生态系统的间接影响效应在逐渐增大, 表现为水域面积减少, 高寒草甸湿地出现退化以及矿区发生少量逆转。受矿区扩张影响, 区域景观格局脆弱性不断增强, 可能对周边生态系统服务功能产生负面影响。因此, 未来矿区的生态修复和规划过程中, 应当优化景观格局, 降低景观格局脆弱性。研究成果可为青藏高原及其他生态脆弱地区的矿区合理开发规划及生态修复等工程提供一定参考。     

青藏高原东北缘何时卷入现今青藏高原构造系统?——来自西秦岭北缘漳县盆地新生代沉积记录的约束

新生代以来印度-欧亚板块持续碰撞汇聚形成号称世界第三极的青藏高原。青藏高原的扩展生长和构造变形系统形成的动力学过程是地球科学研究的重大科学问题。青藏高原东北缘新生代以来构造演化过程及其与印度-欧亚板块碰撞汇聚的动力学耦合关系研究对于揭示青藏高原扩展生长过程具有重要地质意义。尽管前人已经开展了大量研究探索,提出各种构造-隆升模型,但青藏高原东北缘何时卷入印度-欧亚碰撞汇聚的青藏高原构造系统尚未达成共识。作为青藏高原东北缘组成部分的西秦岭北缘构造带漳县地区不仅新生代地层记录齐全,而且断裂构造发育,构造变形现象丰富,是研究青藏高原东北缘新生代构造演化及印度-欧亚碰撞汇聚远程构造响应的良好区域。通过对西秦岭北缘构造带漳县地区新生代沉积盆地地层构造格架、沉积地层序列和沉积旋回等详细野外观测研究,结合区域断裂带几何学-运动学及变形历史分析,取得如下认识:(1)西秦岭北缘漳县地区新生代沉积地层主要由为不整合分隔的两套构造性质完全不同的构造地层单元组成,即渐新世—中新世伸展断陷盆地沉积和上新世再生前陆磨拉石盆地沉积;(2)渐新世—中新世时期的地壳伸展拉张构造环境与印度-欧亚碰撞汇聚的挤压环境相悖,指示了西秦岭北缘在渐新世—中新世尚未卷入现今的印度-欧亚碰撞汇聚构造系统;(3)上新世磨拉石盆地的发育标志着西秦岭北缘构造带从伸展到挤压的构造体制转换,可能指示了印度-欧亚碰撞汇聚的挤压构造作用这时才波及西秦岭北缘;(4)上新世粗砾岩、西秦岭造山带地层和中生代沉积地层共同经历了抬升剥蚀作用,形成了西秦岭北缘广泛发育的夷平面。第四纪以来夷平面的抬升和解体、现代河流侵蚀系统和多级河流阶地的出现,指示了青藏高原东北缘整体的不均匀大规模抬升而进入现今青藏高原构造系统。     

Natural gas hydrates in the Qinghai-Tibet Plateau: Characteristics,formation, and evolution

The Qinghai-Tibet Plateau (also referred to as the Plateau) is the largest area bearing alpine permafrost region in the world and thus is endowed with great formation conditions and prospecting potential of natural gas hydrates (NGH). Up to now, one NGH accumulation, two inferred NGH accumulations, and a series of NGH-related anomalous indicators have been discovered in the Plateau, with NGH resources predicted to be up to 8.88×10¹² m³. The NGH in the Qinghai-Tibet Plateau have complex gas components and are dominated by deep thermogenic gas. They occur in the Permian-Jurassic strata and are subject to thin permafrost and sensitive to environment. Furthermore, they are distinctly different from the NGH in the high-latitude permafrost in the arctic regions and are more different from marine NGH. The formation of the NGH in the Plateau obviously couples with the uplift and permafrost evolution of the Plateau in spatial-temporal terms. The permafrost and NGH in the Qilian Mountains and the main body of the Qinghai-Tibet Plateau possibly formed during 2.0–1.28 Ma BP and about 0.8 Ma BP, respectively. Under the context of global warming, the permafrost in the Qinghai-Tibet Plateau is continually degrading, which will lead to the changes in the stability of NGH. Therefore, The NGH of the Qinghai-Tibet Plateau can not be ignored in the study of the global climate change and ecological environment.©2021 China Geology Editorial Office.     

Study on Environmental and Hydrological Effects of Thermokarst Lakes in Permafrost Regions of the Qinghai-Tibet Plateau

Thermokarst lake is the most visible morphologic landscape developing during the process of permafrost degradation, and it is still an international hot topic in permafrost research. The climate warming, and the consequent degradation of the permafrost on the Qinghai-Tibet Plateau aggravate thermokarst lake development. The permafrost is normally considered as an aquiclude, and the permafrost degradation, especially when the permafrost is completely thawed by a thermokarst lake, might influence regional ground water. Therefore, a research program focusing on environmental and hydrological effects of thermokarst lakes in permafrost regions of the Qinghai-Tibet Plateau was started and supported by the National Natural Science Foundation of China. The work proposed by the application includes: To analysis the spatial and temporal distribution rule of thermokarst lakes in the Qinghai-Tibet Engineering Corridor (QTEC) under the climate change and engineering activities, and to evaluate the ecological environment effects through remote sensing and field investigation; to reveal the main factors influencing a typical thermokarst lake and its hydrothermal condition, and to elucidate the conversion relationship between the thermokarst lake and the groundwater with hydrological and isotope tracer tests; to make an analysis of the influences of different lake stage and size on regional permafrost, hydrological conditions and ecological environment through numerical simulation and statistical modelling, considering the relationships between the thermokarst lake and the ground water level. The research results will help to accurately assess regional permafrost ecological environment evolution and trend prediction, and to reasonably understand the impact factors of the permafrost hydrological evolution and its response mechanism to the ecological environment in the river source regions of the Qinghai-Tibet Plateau. In this paper, the research status analysis, the main research contents, research objectives and prospects were introduced so as to provide some references for related researchers and engineers.     

青藏高原的隆升：青藏高原的岩石圈结构和构造地貌

笔者回顾青藏高原隆升研究的历史，剖析各种隆升动力学模式，依据着青藏高原岩石圈组成的构的强烈不均一性和、三分性”，“对称性”构造地貌格局，提出了青藏高原隆升是印度地块和塔里木一可拉善地块双向不均一俯冲和青藏腹地深层热隆扩展联合作用的结果，俯冲是高原隆升的重要机制，而热隆扩展是高原隆升的直接原因。     

青藏高原晚新生代孢粉组合与古环境演化

对取自沱沱河盆地、通天河盆地、那曲盆地、东温泉盆地、乌郁盆地的新近纪湖相沉积与取自巴斯错、错鄂、纳木错的晚第四纪湖相沉积,进行孢粉分析;结合西宁—民和盆地、伦坡拉盆地、南木林盆地、渭河盆地的孢粉资料,分析青藏及邻区新生代晚期古植被和古环境的演化过程。发现渐新世晚期—中新世早期青藏与周边邻区的古环境发生了显著分异,导致青藏地区热带亚热带植物濒临消亡,与全球温暖气候条件和青藏地区古纬度环境不符,是青藏高原隆升的重要标志。中新世早期—第四纪晚期,青藏高原落叶阔叶林和针叶林呈现总体减少趋势和准周期性波动,与全球气候变化呈良好对应关系。第四纪晚期草本植物含量逐步增高,出现蒿—松—桦为主,针叶林、落叶阔叶林、灌木、草本植物混生的植被景观。     

Uplift of the Qinghai-Tibet Plateau: Lithospheric Structure and Structural Geomorphology of the Qinghai-Tibet Plateau

1. IntroductionWith its very thick continental crust (70 kmthick on average, a double norma1 thickness of thecrust), dramatic uplift since the late of thePleistocene (now with an average elevation of 4500-5000 m) and sustained and strong tectonicdeformation, the Qinghai-Tibet Plateau has been oneof the frontier subjects of international geoscienceresearch. With the advent of the 2lst century theQinghai-Tibet Plateau is renowned as a fieldlaboratory of the program of continental dynamics.Peo…     

巴伦支-喀拉海海温和青藏高原冬季地表气温的年代际联系

基于1961—2017年中国气象局地表气温数据、JRA-55大气再分析数据以及美国国家海洋和大气管理局延伸重建的海温资料,研究了青藏高原冬季地表气温的年代际变化特征及其与海温的可能联系。结果表明：巴伦支-喀拉海冬季海温年代际变化可以激发出向东传播的Rossby波,在西伯利亚对流层高层产生异常的气旋或反气旋性环流,通过影响副极地以及副热带西风急流强度,在青藏高原的南侧产生异常的反气旋或气旋性环流,从而使得青藏高原上空的垂直运动发生变化,导致青藏高原冬季地表气温异常。     

青藏高原地质研究的回顾与展望

青藏高原是世界上最高最大最年青的高原,被国际地学界公认为世界上研究大陆动力学最理想的天然实验室。特提斯的形成演化及高原的隆起是青藏高原地学研究的两大主题,包含了众多引人入胜的重要科学问题。笔者对其中8个科学问题进行了回顾与展望,它们是:青藏高原的前身——特提斯的形成演化;印度-亚洲大陆碰撞;青藏高原壳幔结构与物质组成;青藏巨厚地壳的成因;青藏高原深部物质的横向流动;地幔柱;高原隆升与生长;成矿作用。