中大新聞網(wǎng)訊（通訊員王偉濤）新生代以來(lái)，印度與歐亞板塊的碰撞及持續(xù)匯聚作用導(dǎo)致了青藏高原的快速隆升，形成“世界屋脊”。揭示青藏高原的抬升歷史及其向周緣擴(kuò)展的過(guò)程與動(dòng)力學(xué)機(jī)制一直是地球科學(xué)研究的核心問(wèn)題。青藏高原東北緣是高原由南向北擴(kuò)展的前緣和最新組成部分（圖1A），高原東北緣新生代以來(lái)遭受強(qiáng)烈構(gòu)造變形，形成了一系列北西西走向的山脈與夾持其間的沉積盆地，構(gòu)成了亞洲大陸內(nèi)部獨(dú)特的盆-山構(gòu)造地貌格局（圖1B）。
柴達(dá)木盆地是青藏高原東北緣最大的山間沉積盆地，其范圍西起阿爾金山，東達(dá)鄂拉山，南臨東昆侖山，北接祁連山，東西長(zhǎng)約 850 km，南北寬約300 km，面積達(dá)121 000 km2（圖1B），堆積了厚達(dá)10000 m的沉積地層。這些地層完整地記錄了柴達(dá)木盆地沉積演化、盆地周緣造山帶崛起成山、風(fēng)化剝蝕的地質(zhì)過(guò)程，是厘定青藏高原東北部構(gòu)造變形發(fā)生的時(shí)代、方式與幅度，探索高原隆升與擴(kuò)展機(jī)制的關(guān)鍵。
圖1（A）青藏高原構(gòu)造-地貌簡(jiǎn)圖，顯示了柴達(dá)木盆地的構(gòu)造位置；（B）柴達(dá)木盆地及其鄰區(qū)構(gòu)造地貌圖；（C）柴達(dá)木盆地北緣紅山地區(qū)構(gòu)造地質(zhì)簡(jiǎn)圖，圖中顯示了紅山東、紅山西磁性地層剖面的位置。
張培震院士團(tuán)隊(duì)選擇柴達(dá)木盆地北緣紅山地區(qū)（圖1C）出露連續(xù)、完整的新生代沉積剖面，利用磁性地層學(xué)與碎屑磷灰石裂變徑跡熱年代學(xué)相結(jié)合的方法，建立了柴達(dá)木盆地高精度的地層年代框架。研究結(jié)果揭示柴達(dá)木盆地自大約30 Ma 開(kāi)始接受沉積，并持續(xù)至約4.8 Ma （圖2）。
圖2 柴達(dá)木盆地紅山剖面磁極性序列與標(biāo)準(zhǔn)極性年表（GPTS2012）對(duì)比圖
碎屑鋯石U-Pb年齡分布、古流向恢復(fù)等物源示蹤分析揭示柴達(dá)木盆地及其北緣祁連山在約30 Ma和10 Ma發(fā)生了兩期顯著的擠壓變形或構(gòu)造抬升。這兩期構(gòu)造變形的證據(jù)均廣泛存在青藏高原及其周緣地區(qū)（圖3A），表明30 Ma和10 Ma發(fā)生的構(gòu)造變形事件具有大范圍、準(zhǔn)同期的性質(zhì)。跨越上千公里范圍內(nèi)的區(qū)域性、準(zhǔn)同期構(gòu)造變形意味著高原尺度的地質(zhì)作用決定了青藏高原30 Ma和10 Ma 兩期快速隆升與側(cè)向擴(kuò)展。
眾多的變形模型已被用于解釋青藏高原新生代快速隆升與擴(kuò)展背后的地球動(dòng)力學(xué)機(jī)制，但是大多數(shù)模型均未能合理解釋高原抬升與擴(kuò)展在時(shí)間上的同步性和在空間上的廣布性。多階段的巖石圈對(duì)流剝離模型（圖3B，C）合理的解釋了青藏高原抬升與擴(kuò)展的眾多特征。印度與歐亞板塊的會(huì)聚使青藏高原巖石圈增厚，這將誘發(fā)高原巖石圈瑞利-泰勒不穩(wěn)定性，使加厚的地幔巖石圈遭受侵蝕，甚至最終拆離加厚的巖石圈，使其沉入高溫軟流圈地幔。與地幔巖石圈拆離相關(guān)的浮力加速地表抬升，增加勢(shì)能，從而施加對(duì)高原周緣地區(qū)的擠壓應(yīng)力導(dǎo)致高原側(cè)向擴(kuò)展（圖3B，C）。
圖3 （A）青藏高原約30 Ma 和10 Ma構(gòu)造變形/隆升的主要證據(jù)分布；（B）30 Ma青藏高原中部巖石圈地幔的拆沉作用驅(qū)動(dòng)高原快速抬升并向周緣擴(kuò)展；（C）青藏高原北部10 Ma的巖石圈地幔拆沉作用再次引發(fā)高原快速抬升并向北擴(kuò)展至現(xiàn)今的東北邊界。
上述研究成果發(fā)表于Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America。
