柴达木盆地东部“门户”的抬升加剧了中新世晚期该盆地的干旱化进程

柴达木盆地东部门山与青海南山在7.1-5.6 Ma期间抬升闭合东部门户，阻隔亚洲夏季风水汽，导致盆地西部极端干旱化，东部察卡盆地湿润，揭示构造抬升主导晚中新世干旱强化过程。

　　

唐英德|刘芳斌|高世宝|金玉鹏|高鹏|聂俊生

中国兰州大学地球与环境科学学院西部环境系统教育部重点实验室，兰州730000

摘要

在中新世晚期，位于青藏高原东北部的柴达木盆地形成了以盐矿化特征为标志的极端干旱景观。本文通过分析埃拉山和青海南山（柴达木盆地的东侧门户山脉）的抬升历史，利用磁极性地层学、磁化率各向异性、物质来源以及东部查卡盆地的环境磁学特征，并将古气候代用指标与西侧的柴达木盆地进行比较，研究了这一干旱化过程。研究结果表明，这两座山脉在710万至560万年前相互靠近并达到了临界高度，有效阻挡了亚洲夏季季风带来的水分。这种构造闭合导致了显著的水文气候分异：柴达木盆地因雨影效应而变得更加干旱，而迎风方向的查卡盆地则降水量增加。我们的发现表明，虽然全球变冷为中新世晚期的干旱化提供了条件，但区域性的构造抬升是导致柴达木盆地现今极端干旱状态的主要机制。

引言

柴达木盆地的生态环境从中新世时普遍分布着森林和繁盛的大型哺乳动物的湿润气候，转变为现今以干湖、盐沉积物和风成地貌为特征的干旱环境（Cheng和Yang，2016；Mayer等人，2009；Wang等人，2013；Xiao等人，2017；Zhang等人，2012a）。自中新世晚期以来，全球变冷被认为是导致亚洲内陆盆地（包括柴达木盆地）长期干旱化的原因，因为海洋蒸发作用减弱，减少了水分向这些盆地的输送（Fu等人，2018；Miao等人，2012，Miao等人，2019；Song等人，2014；Zhang等人，2020）。然而，与其他盆地相比，柴达木盆地的干旱程度更为严重，最终形成了类似火星的极端干旱景观和盐矿化现象。因此，必须考虑构造因素来解释柴达木盆地的加剧干旱（Liu等人，2015；Miao等人，2022；Yang等人，2025；Zhuang等人，2011）。

先前的研究表明，柴达木盆地周围的主要山脉（祁连山、阿尔金山和昆仑山）在约1000万年前经历了快速抬升，达到了当前的高度（Gao等人，2022a，Gao等人，2022b；Ge等人，2015；Li和Garzione，2023；Miao等人，2022；Ritts等人，2008；Yang等人，2024）（详见补充文本）。相比之下，埃拉山和青海南山（图1b），即柴达木盆地的东侧门户山脉，抬升时间较晚（Liu等人，2025；Lu等人，2012；Métivier等人，1998；Wang和Burchfiel，2004；Xie等人，2025；Zhang等人，2012a；Zuza等人，2018）。鉴于柴达木盆地的现代大气环流模式至少在1100万至900万年前就已经形成（Lin等人，2024；Zhang等人，2024），东侧门户山脉的抬升必须解释了柴达木盆地干旱程度的加剧，因为它们封闭了自中新世以来亚洲夏季季风为该盆地提供水分的通道（He等人，2024；Miao等人，2023；Wu等人，2024）。然而，这些山脉何时上升到影响季风水分进入盆地的临界高度并加剧了其干旱程度仍不清楚。

当东侧门户山脉上升到影响季风水分进入盆地的临界高度并产生雨影效应时，我们预计会出现以下现象：（1）盆地沉积物和变形对山脉抬升的响应；（2）东侧的查卡盆地变得湿润，而西侧的柴达木盆地变得更加干旱。因此，本研究重点关注查卡盆地的查卡段和柴达木盆地东侧的怀头塔拉段（图1b）。我们分析了查卡段的磁化率各向异性（AMS）、物质来源和垂直轴旋转，以详细了解柴达木盆地东侧门户山脉的抬升过程。为了进一步确定山脉何时上升到导致两侧地区水文气候分异的临界高度，我们使用频率依赖的磁化率（χ_fd）重建并比较了查卡段和怀头塔拉段的降水量变化。最后，通过整合区域和全球气候条件，强调了构造抬升在中新世全球变冷趋势下加剧柴达木盆地干旱的作用。

地质背景和研究区域

柴达木盆地是一个位于青藏高原东北部的三角形山间盆地，面积约为120,000平方公里，海拔高度在2800至3500米之间（Yin等人，2008）。怀头塔拉段（HTTL）位于柴达木盆地东部（图1b；Gao等人，2019），研究层段厚度为4570米。该段的地层主要由厚层泥岩与细砂岩、中砂岩和粗砂岩混合组成，被解释为开阔

磁极性和垂直轴旋转测定

由于沉积物的年代学是理解构造和古气候历史的基础，我们对查卡段进行了古地磁极性分析。使用便携式电池驱动的钻机以3米的间隔从查卡段采集了523个古地磁样品，并在现场用Brunton罗盘进行了定向。样品在实验室被切割成约2厘米长的圆柱体。所有样品都在MMTD-80热退磁仪中进行了逐步热退磁处理

磁层序

在查卡段的461个样品中识别出16个正向极性和15个反向极性（图2）。这些样品在正交退磁图上显示出稳定的退磁特征（图S2）。数据可靠性通过Jackknife和Bootstrap反转测试得到了进一步验证（图S3）。我们的年龄模型与Lu等人（2012）为该段建立的年龄模型一致，其极性间隔可以与地磁极性

710万至560万年间柴达木盆地东侧门户山脉的抬升

根据物质来源数据、AMS结果和查卡段的垂直轴旋转重建，我们发现东侧门户山脉在710万至560万年间经历了快速抬升。

物质来源数据显示，在710万至560万年间，来自北部埃拉山和青海南山的沉积物贡献增加。L-比率在710万年前和660万年后变化不大，但在710万至660万年间变化了约0.3（图3c）。这种变化反映了显著的

结论

• 1.
  埃拉山向北扩展，并在710万至560万年间与抬升的青海南山汇合，标志着柴达木盆地东侧门户的闭合，这一结论基于基于AMS的古应力分析、物质来源变化以及查卡段的垂直轴旋转。
• 2.
  东侧门户山脉的抬升导致了两侧地区的水文气候分异：柴达木盆地东部变得更加干旱，而查卡盆地则更加湿润。
• 3.

CRediT作者贡献声明

唐英德：撰写——初稿撰写、可视化、验证、软件使用、调查、正式分析、数据管理、概念构建。刘芳斌：撰写——初稿撰写、可视化、验证、监督、软件使用、方法论、调查、正式分析、数据管理、概念构建。高世宝：撰写——审稿与编辑、验证、监督、软件使用、方法论、调查、正式分析、概念构建。金玉鹏：撰写——初稿撰写、验证

未引用的参考文献

Zhang等人，2012b

Zuza和Yin，2016

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。

致谢

我们感谢Xingwan Liu、Xinyi Deng、Yifan Hua、Jing Yang和Tiantian Shen在野外工作中的协助。特别感谢Zhongbao Zhang在垂直轴旋转方法上的指导，以及Hansheng Wang在锆石样品预处理方面的帮助。本研究得到了国家自然科学基金（项目编号42595532（授予J.N.）和42301007（授予P.G.）的支持。