10000-6500萬年前，高原山脈雛形。大陸碰撞與高原隆升團隊供圖

西藏拉孜8月2日，有“世界屋脊”和“地球第三極”之稱的青藏高原為什麼高低不同？它是如何形成的？中國科學院青藏高原研究所(中科院青藏高原所)丁林院士領銜的大陸碰撞與高原隆升團隊受國際專業學術期刊《自然綜述：地球與環境》主編邀請，近日以“青藏高原隆升時間和機制”為題發表綜述論文，系統揭示青藏高原的差異性隆升過程和深部動力學機制。

研究团队指出，大陆碰撞-俯冲等深部圈层作用驱动的青藏高原隆升是新生代全球最重要的地质事件之一。高原隆升显著影响了地表圈层—大气圈、水圈/冰冻圈、生物圈和人类圈的耦合作用过程，深刻影响了亚洲气候动力学、生物多样性、碳循环、现代水资源分布和大江大河的演化，是21世纪地球系统科学研究的前沿阵地。

6500-4500萬年前，“兩山夾一盆”地貌。大陸碰撞與高原隆升團隊供圖

然而，在大陸碰撞過程中，青藏高原大陸岩石圈變形和地表高程時空變化的機制仍不清楚。近些年，隨著青藏高原定量古高度數據的加速產生，學界逐漸認識到高原具有差異性隆升的特徵，部分地區的隆升時間比以前的推測或早或晚，已有的動力學模式均不能完整體現高原隆升過程。

白堊紀構造事件和青藏高原山脈雛形

丁林院士強調，青藏高原的完整演化模式必須考慮亞洲在印度-歐亞大陸碰撞之前的構造事件中繼承下來的古地貌和岩石圈的不均一性，這對認識高原差異性隆升至關重要。

4500-4000萬年前，“兩山夾一盆”地貌。大陸碰撞與高原隆升團隊供圖

地体是以断层为界的地壳碎片或地壳碎片的复合体，具有独特的地质历史。通过详细分析青藏高原白垩纪海陆转换、构造变形、岩浆和低温热年代学证据，研究团队提出，拉萨-羌塘地体的碰撞以及随后的拉萨岩石圈向北俯冲导致了分水岭山脉的初步生长；南部新特提斯洋的持续俯冲，在约9500万年前将冈底斯地区隆升至海平面之上，形成与现今的安第斯山相似的发展过程，称之为安第斯型冈底斯山，并在藏南地区形成显著的降水效应。此时的青藏高原仅有两条狭窄的山脉，即分水岭山脉和冈底斯山脉，但地表隆起的幅度仍有待量化。

印度-歐亞大陸初始碰撞時間和模式

4000-3000萬年前，統一高原形成。大陸碰撞與高原隆升團隊供圖

研究團隊說，印度-歐亞板塊碰撞時間和方式對於限定印度北緣範圍和新生代陸內縮短變形量至關重要，而它們又是約束高原地表隆升幅度和深部動力學機制的關鍵。

目前，關於新特提斯洋閉合歷史的假說包括大印度洋盆模型、洋內俯沖模型和單階段俯衝碰撞模型，這些模型都是基於丁林院士團隊等發現的關鍵證據——即印度-歐亞大陸碰撞形成的前陸盆地，該盆地在6500萬年至5900萬年前開始接受來自岡底斯島弧區的物源，表明此時印度-歐亞大陸已經開始碰撞，大大早於此前國際公認的印度與歐亞大陸在5000萬年前才初始碰撞的時間。

3000-2500萬年前，高原向外生長。大陸碰撞與高原隆升團隊供圖

同時，丁林院士團隊近20年在西藏、巴基斯坦和印度工作還獲得關鍵認識：一是目前發育在藏南的岡底斯岩漿弧、弧前盆地、蛇綠岩和海溝形成於拉薩地體南緣的洋-陸俯衝系統，而非形成於遠離大陸的洋內俯衝系統；二是巴基斯坦北部的證據表明約5200萬年前亞洲物質可以到達印度次大陸，不支持印度-歐亞大陸碰撞前存在洋盆。

因此，最新發表的論文指出，單階段俯衝碰撞模型是解釋印度-歐亞大陸碰撞最簡單，也是得到地質證據支持的模型。但遺憾的是，古地磁數據顯示，如果印度-亞洲大陸在約6000萬年前發生碰撞，印度和亞洲大陸岩石圈必須在完全的大陸環境中吸收約4000公里地殼縮短。然而目前地質證據表明亞洲(小於1000公里)和喜馬拉雅(小於1000公里)地殼縮短量不到2000公里。

2500-1500萬年前，現代高原形成。大陸碰撞與高原隆升團隊供圖

為協調地殼縮短和古地磁匯聚量之間的不匹配，國際學者提出大印度洋盆模型和洋內俯沖模型，但目前都缺乏地質證據的支持。另外，如果印度大陸在向北漂移過程中發生過約90度的逆時針旋轉，也可簡單吸收2000公里緯向縮短量。

青藏高原不同造山帶具有差異隆升歷史

丁林院士團隊認為，解決高原隆升歷史的需求極大促進了古高度計的發展，廣泛使用的古高度定量重建技術包括氫/氧同位素、動植物化石、團簇同位素等。這些古高度定量重建技術為大陸變形和高原生長提供了關鍵信息，可以更加清晰地認識高原差異隆升過程和動力學機制。

結合已有定量古高度結果和深部動力學證據，研究團隊進一步恢復了青藏高原自約6000萬年前到現今不同地體地表隆升歷史和岩石圈演化過程，提出青藏高原不同造山帶具有差異的隆升歷史：

5500萬-4500萬年前，由於新特提斯洋俯衝板片的斷離，岡底斯造山帶隆升到4500米高海拔。

4500萬-4000萬年前，新特提斯板塊斷離之後，更具浮力的印度岩石圈向北水平楔入，激活羌塘地體南北部縫合帶發生陸內俯衝，使得分水嶺山脈隆升到5000米的高海拔；此時位於岡底斯造山帶和分水嶺造山帶之間的中央谷地、高原最南部的喜馬拉雅造山帶以及高原北部還處於小於2000米的低海拔，高原整體形成“兩山夾一盆”的地貌特徵。

4000萬-3000萬年前，拉薩岩石圈在中央谷地下方拆沉，上地殼縮短、岩漿底墊和軟流圈上涌等多種深部地球動力學過程耦合作用，使得中央谷地抬升4500米的目前高度，青藏高原由造山帶正式轉變為統一高原。

2500萬-1500萬年前，由於印度大陸的持續俯衝，喜馬拉雅山脈下方俯衝的印度大陸岩石圈及藏北可可西里-崑崙山下方俯衝的歐亞大陸岩石圈先後發生拆沉，喜馬拉雅山與崑崙山先後隆升到現代高度，現代意義上的高原形成。

丁林院士團隊指出，不過，青藏高原北部地區的隆升歷史尚存在較大的不確定性，需要更多定量古高度數據來驗證。

青藏高原隆升未來需重點發展四大研究方向

印度-歐亞大陸初始碰撞模型。大陸碰撞與高原隆升團隊供圖

丁林院士團隊表示，地球物理探測揭示出現今印度和歐亞大陸岩石圈已發生從水平楔入到陡峭俯衝、板塊的撕裂、斷離以及拆沉等各種地球動力學行為，這表明在整個新生代印度-亞洲大陸碰撞過程中，不斷發生類似過程，最終導致青藏高原構造變形、岩漿作用和地表隆升的時空差異性。

針對青藏高原隆升時間和機制問題後續研究，丁林院士團隊認為，今後需要重點發展四個方面研究方向：

一是解決印度-歐亞大陸匯聚量和地殼縮短之間的不一致性；二是需要大量高分辨率的古高度數據精確限定高原隆升歷史；三是結合數值模擬和地質數據，準確重建高原地球系統演化歷史；四是結合地球物理成像技術和地球動力學模擬，闡明大陸岩石圈的循環過程和分佈範圍，解析大陸碰撞如何影響鄰近板塊邊界的構造以及全球規模的地幔對流。