新生代青藏高原东南部的抬升作用与古气候历史

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Cenozoic uplift and paleoclimate history of the Southeastern Tibetan Plateau

　　

崔雅|李琳|王洋|王玉阳|张一鹏|张波|张金江

中国广东省地质动力学与地质灾害重点实验室，中山大学地球科学与工程学院，广州5100275

摘要

青藏高原东南部是高海拔内陆与周围中等海拔地区之间的关键过渡带。其地形抬升历史为理解驱动高原增长的地动力学机制提供了关键线索，是探索构造作用、季风动力学和生物多样性之间耦合效应的理想天然实验室。然而，不同构造区域抬升的时空模式仍存在争议，主要是由于现有的地质年代学和古海拔代用指标分辨率和准确性有限。为了解决这些不确定性，我们综合分析了来自青藏高原东南部16个新生代盆地的沉积记录。我们将高分辨率的古海拔代用指标（包括稳定同位素和聚集体同位素）与从孢粉组合和叶片形态学得出的多代用指标古气候记录相结合。这一多盆地对比显示，青藏高原东南部在晚始新世至早渐新世期间经历了一次大规模的区域抬升，其特征是从内陆向边缘抬升幅度逐渐减小。在中新世至晚中新世期间，东南边缘又发生了局部抬升，逐渐形成了现代地形。在整个新生代期间，这种地表抬升伴随着不同阶段的气候演变：早始新世该地区主要以干旱为主，随后在晚始新世转为湿润气候，并持续到晚渐新世。从中新世到晚中新世，东南边缘普遍呈现温暖湿润的亚热带气候，区域气候变化反映了季风系统的阶段性重组和增强。这些发现阐明了青藏高原东南边缘的时空抬升历史，并突显了其在区域气候重组中的关键作用。

引言

自新生代以来，印度板块与欧亚大陆的碰撞和汇聚推动了青藏高原的大规模垂直抬升和横向扩张（图1a；Molnar等人，1993年；Yin和Harrison，2000年；Ding等人，2022年）。除了重塑亚洲大陆的构造框架和地表形态外，高原的增长还深刻影响了区域和全球尺度的气候演变及生物多样性动态（例如，An等人，2001年；Guo等人，2002年；Favre等人，2015年；Su等人，2019年，2020年；Spicer等人，2020年；Li等人，2021年；Zhou等人，2022年）。准确确定高原的地形抬升历史、驱动机制及相关的气候变化对于理解深部地球动力过程与地表环境效应之间的耦合至关重要。

青藏高原东南部（SETP）经历了复杂的构造演化，这是由斜向大陆汇聚驱动的（An等人，2001年；Clark等人，2005年）。该地区以广阔的高海拔、低起伏的残余地表为特征，这些地表被深切的基岩河流切割，共同记录了高原的扩张历史及其背后的动力机制（Spicer等人，2020年）。例如，地壳缩短和增厚模型认为，新生代早期的内陆缩短是高原抬升的主要驱动力（Yin和Harrison，2000年；Spurlin等人，2005年；Ding等人，2007年）。相反，下地壳通道流动模型提出，自晚中新世以来，地表抬升是由从中部高原流出的弱下地壳物质膨胀驱动的（Clark和Royden，2000年；Royden等人，2008年）。因此，区域抬升的起始时间和幅度是检验不同地动力学模型的关键。然而，由于不同的古海拔代用指标（如稳定同位素与古植物学记录）和热年代学约束之间的差异（Ding等人，2022年；Xiong等人，2020a；Zhao等人，2023a，Zhao等人，2023b），地形抬升历史仍存在争议。除了地动力学争议之外，该地区新生代气候演变的驱动力也是一个激烈争论的话题。目前尚不清楚环境变化是由高原抬升主导（例如，Zhang等人，2012a）还是由全球冷却和二氧化碳减少导致的陆海温差主导（例如，Sun等人，2010年）。目前，缺乏精确的构造-气候耦合记录，使得难以有效区分构造抬升与全球气候背景对区域环境变化的相对贡献。因此，重建SETP精细的抬升历史及其对应的气候演化是一个重要的科学任务。

在新生代区域地形演化过程中，青藏高原东南边缘形成了多个沉积盆地（图1b；Li等人，2015a，2020a，2020b，2024a；Su等人，2019，2020；Tang等人，2020，2024；Ding等人，2022；Xie等人，2025）。这些盆地保存了连续的沉积序列，忠实地记录了构造变形、地表抬升、排水演化和生物更替的历史，为解码构造、气候和生物圈的协同演化提供了理想的档案（例如，Hoke，2018年；Zhang等人，2020年；Fang等人，2021年；He等人，2022年；Zhao等人，2023a）。近年来，关于SETP新生代盆地的地层学、地质年代学以及古气候和古海拔代用指标的数据不断积累，使得能够定量重建高原的增长过程（Li等人，2015a，2020a，2024a；Hoke，2018年；Wu等人，2018年；Su等人，2019，2020；Tang等人，2020，2024；Zhang等人，2020；Fang等人，2021年；Ding等人，2022；He等人，2022；Zhao等人，2023a；Xie等人，2025）。然而，没有任何一个盆地拥有连续的新生代沉积记录，不同盆地的记录可能反映了高原向外扩张的不同阶段（例如，从内陆到边缘的抬升具有不同的幅度和时间顺序）。因此，系统地整合和比较多个盆地的高精度古海拔和古气候记录对于重建高原的横向增长至关重要。

在本研究中，我们综合了来自多个盆地的古海拔代用指标（如聚集体同位素、稳定同位素和叶片形态学）和古气候代用指标（如孢粉组合和化学风化指数），以构建SETP的全面抬升和气候演化序列。

章节片段

构造背景

青藏高原东南边缘位于印度-欧亚碰撞带的东侧，是一个由多个外来地块自三叠纪以来逐渐聚合而成的复合大陆增生边缘（Frederick等人，1988年；Burtman和Molnar，1993年；Yin和Harrison，2000年；Xu等人，2016年）。该地区主要包括几个主要的构造单元，如松潘-甘孜地块、益都地块、羌塘地块和拉萨地块（图1b）。

沉积记录

传统的青藏高原东南边缘新生代地层框架认为，从晚白垩世到上新世存在连续的沉积序列（图2，图3；云南地质矿产资源局（YBGMR），1990年；BGMR Xizang，1993年）。然而，这一时间框架主要依赖于生物地层学（化石组合）和区域岩性地层对比。

根据最新修订的地层框架（Li等人，2024a）和多种古高程代用指标的整合，重建表明，始新世至早渐新世期间SETP的地表抬升在空间上是异质的，形成了从内陆到边缘的高海拔梯度（图4a和b）。

在高原内部，西藏东部（南谦-日鲁地区）经历了...

综合沉积相演化、定量古气候重建和植物多样性分析表明，SETP经历了从受行星风系统控制的始新世干旱环境向新近纪湿润环境的根本转变（图6，图7；Yuan等人，2017年；Wu等人，2018年；Fang等人，2021年；Zhang等人，2022年；Xie等人，2025年；Ding等人，2025年）。

在早始新世，典型的风成沙丘...

主要结论

通过整合青藏高原东南部16个新生代盆地的沉积记录，本研究提供了地形抬升及相关古气候演化的区域一致重建。多代用指标的综合分析表明，SETP并非通过单一的同步抬升事件演变，而是经历了空间异质性和时间阶梯式的地表抬升。我们的结果确定了从晚始新世到...

崔雅：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，验证，正式分析，数据管理。李琳：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，调查，数据管理。王洋：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，可视化，验证，资金获取，概念化。王玉阳：撰写——初稿，可视化，调查。张一鹏：撰写——初稿，可视化。张波：撰写——审稿与编辑，

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致谢

我们衷心感谢两位匿名审稿人的彻底和建设性评论。同时感谢编辑Howard Falcon-Lang和客座编辑在编辑处理和提供建设性意见方面的帮助。我们还要感谢国家自然科学基金（U2344212）和青年教师科研创新能力支持项目（SRICSPYF-ZY2025165）的支持。