重点实验室

廿载磨一剑,我校客座教授方小敏团队革新对青藏高原隆升历史认识

2020/12/11

据中科院青藏高原所1210日发布消息称:中科院青藏高原所新生代环境团队方小敏研究员(兰州大学西部环境教育部重点实验室客座教授)等联合中国地质大学(北京)王成善院士,兰州大学地质与矿产学院宋春晖教授和资源环境学院西部环境教育部重点实验室聂军胜教授等国内外研究人员首获青藏高原中南部新生代地层高精度年代序列,革新了对青藏高原隆升历史的认识。

129日,国际著名学术期刊《科学进展》Science Advances发表了这一研究成果。

该成果文章审稿之际,《科学进展》杂志审稿人对文章给予高度评价,认为这项研究将对青藏高原中南部新生代地层年代限定及相关的未来研究起到承前启后的关键性作用。同时,为深入理解青藏高原形成过程、机制及其与气候环境和生物演化的关系,提供新的年代学约束,推动重新审视青藏高原隆升机制模型、大地貌形成以及深部-表层地球圈层相互作用等研究。

    IMG_9894(20201212-002649)

1 青藏高原中南部伦坡拉盆地

伦坡拉盆地位于青藏高原中南部,堆积了海拔4千多米区域内最全最连续的新生代地层,并伴有大量热带棕榈、樟树和攀鲈鱼、水蜘蛛等化石和多层古土壤及火山灰发现,详细记录了青藏高原中南部隆起和气候环境变化历史,是研究青藏高原构造、气候、生态最为关键的地区之一。

2006年,外国科学家通过测定该区古土壤钙结核氧同位素比值,在《自然》杂志发表了“晚始新世约4000万年前,青藏高原中南部隆起到现今海拔约4600米高度”的观点成为国际主流,并催生了有关地质机制模型、亚洲季风和内陆干旱演化等诸多学科研究的新认识及近千篇后续论文发表。

这一主流认识被方小敏团队与合作者的最新研究成果予以修正——该区域古高度4000万年前低于2300米,2600-2100万年前才可能达到3500-4500米。

2 基于凝灰岩U-Pb年龄约束的地层剖面及其古地磁年代限定(五角星代表火山凝灰岩绝对年代,左下图为剖面中发现的热带水蜘蛛和攀鲈鱼)

经过近二十年的持续研究的多次野外工作,方小敏团队对伦坡拉盆地北部达玉山山前海拔近2000米新生代地层剖面进行了系统的古地磁年代测定,对剖面上发现的三层火山凝灰岩和沉凝灰岩进行了绝对年龄激光测定,首次获得了伦坡拉盆地早新生代连续高精度的磁性地层年代序列。

进一步研究发现,该区域古土壤的年代为约2600-2150万年,热带动植物化石的年代为约3900万年前。

3 青藏高原古高度和地形以及相应的深部驱动过程示意图(上图为6000-4000万年前,下图为2600-2000万年前以后)

通过年代测定并结合盆地新的古高度历史与构造演化,研究人员确认,伦坡拉盆地具有明显的两期形成演化和变形历史:早期约4200万年到2500万年前缓慢变形沉陷,晚期约2500万年至2000万年前快速变形隆升。

据此,研究团队提出了新的青藏高原中南部隆升认识——25002000万年,伦坡拉盆地两侧山体下地壳被挤入盆地下方,像千斤顶般托举盆地,隆升到现在高度。

青藏高原高度的变化历史最能刻画高原的地貌变化和对气候环境与生物的影响。“不同高度变化历史意味着不同的隆升过程和驱动机制,导致的气候环境和生态效应变化也完全不同。”方小敏研究员说。

   

4 2000年科研队首次考察仑坡拉盆地(左五为中科院青藏高原所方小敏研究员,左六为兰州大学资源环境学院聂军胜教授)

廿载磨一剑,砺得梅花香,科学来不得半点马虎。二十年的持续研究,近乎苛刻的认真,不怕繁琐的执着,寻根究底的坚持,将科学家精益求精的科学态度展现得淋漓尽致。

文章链接:https://advances.sciencemag.org/content/6/50/eaba7298