1亿-6500万年前，高原山脉形成。照片由大陆碰撞和高原隆起小组提供

本报北京8月2日电(记者孙自法)为什么被称为“世界屋脊”和“地球的世界屋脊”的青藏高原高度不同？是怎么形成的？应国际学术期刊《自然综述：地球与环境》主编邀请，中国科学院青藏高原研究所丁琳院士领衔的大陆碰撞与高原隆升团队，近日发表了题为《青藏高原隆升时间及其机制》的综合论文，系统揭示了青藏高原的差异隆升过程和深部动力学机制。

研究小组指出，由大陆碰撞和俯冲驱动的青藏高原隆起是新生代最重要的地质事件之一。高原隆升显著地影响了地圈-大气圈、水圈/冰冻圈、生物圈和人类圈的耦合过程，并深刻地影响了亚洲的气候动力学、生物多样性、碳循环、现代水资源的分布和大河的演变。它是21世纪地球系统科学研究的前沿。

600-4500万年前“两山一盆”地貌。照片由大陆碰撞和高原隆起小组提供

然而，在大陆碰撞过程中，青藏高原大陆岩石圈变形和地表高程时空变化的机制尚不清楚。近年来，随着青藏高原定量古高度数据的加速产生，学术界逐渐认识到高原具有差异隆升的特征。部分地区的隆升时间早于或晚于以前的推测，现有的动力学模型不能完全反映高原的隆升过程。

白垩纪构造事件与青藏高原山脉的雏形

丁琳院士强调，完整的青藏高原演化模式必须考虑印度-欧亚大陆碰撞前亚洲地区构造事件遗留下来的古地貌和岩石圈的不均匀性，这对理解高原的差异隆升非常重要。

4000-4000万年前“两山一盆”地貌。照片由大陆碰撞和高原隆起小组提供

阶地是以断层为界的地壳碎块或地壳碎块的复合体，具有独特的地质历史。通过对青藏高原白垩纪海陆过渡、构造变形、岩浆和低温年代学证据的详细分析，研究团队提出拉萨-羌塘地体的碰撞和随后拉萨岩石圈的向北俯冲导致了分水岭山脉的初始生长。新特提斯洋在南部的持续俯冲，在约9500万年前使冈底斯地区上升到海平面，形成了类似于现在安第斯山脉的发展过程，称为安第斯冈底斯山，在藏南地区有显著的降水作用。此时的青藏高原只有分水岭山和冈底斯山两座狭窄的山脉，但地表隆升的幅度仍需量化。

印度-欧亚大陆初始碰撞时间和模型

4000-3000万年前，统一高原形成。照片由大陆碰撞和高原隆起小组提供

研究团队认为，印度-欧亚板块碰撞时间及其模式对限制印度北缘范围和新生代陆内缩短变形非常重要，是制约高原表面隆升幅度和深部动力机制的关键。

目前关于新特提斯洋闭合历史的假说有大印度洋海盆模型、洋内俯冲模型和单阶段俯冲碰撞模型。这些模式都是基于丁琳院士等人发现的关键证据3354，即印度-欧亚大陆碰撞形成的前陆盆地。该盆地在6500万至5900万年前开始接受冈底斯岛弧区的物源，表明印度-欧亚大陆碰撞在此时已经开始，远早于此前国际公认的印度-欧亚大陆碰撞。

3000-2500万年前，高原向外生长。照片由大陆碰撞和高原隆起小组提供

与此同时，丁琳院士的团队在过去20年里从西藏、巴基斯坦和印度的工作中获得了关键的知识：第一，冈底斯岩浆弧，pr

因此，最新发表的论文指出，单阶段俯冲碰撞模型是解释印度-欧亚大陆碰撞最简单的模型，而且也有地质证据支持。不幸的是，古地磁数据表明，如果印度-亚洲在大约6000万年前发生碰撞，那么印度和亚洲的岩石圈在一个完整的大陆环境中要吸收大约4000公里的地壳缩短。但目前地质证据显示，亚洲(小于1000km)和喜马拉雅(小于1000km)的地壳缩短小于2000km。

500-1500万年前，现代高原形成。照片由大陆碰撞和高原隆起小组提供

为了协调地壳缩短和古地磁会聚的不匹配，国际学者提出了大印度洋盆地模型和大洋俯冲模型，但目前都缺乏地质证据的支持。另外，如果印度大陆在向北漂移的过程中逆时针旋转90度左右，可以简单地吸收2000公里的纬向缩短。

青藏高原不同的造山带具有不同的隆升历史。

丁院士团队认为，解决高原隆升历史的需要极大地推动了古高度计的发展，广泛应用的古高度计定量重建技术有氢/氧同位素、动植物化石、簇同位素等。这些古海拔的定量重建技术为大陆变形和高原生长提供了关键信息，可以更清晰地认识高原差异隆升的过程和动力学机制。

结合已有的定量古海拔成果和深部动力学证据，研究团队进一步还原了青藏高原不同地体从约6000万年前至今的隆升历史和岩石圈演化过程，提出青藏高原不同造山带具有不同的隆升历史：

500-4500万年前，冈底斯造山带因新特提斯洋俯冲板块的断裂而上升到海拔4500米。

4000-4000万年前，新特提斯板块断裂后，浮力更大的印度岩石圈向北水平楔入，激活了羌塘地体南北缝合带的陆内俯冲，使分水岭山脉上升到5000米的高空；此时冈底斯造山带与分水岭造山带之间的中央谷地、高原最南部的喜马拉雅造山带、高原北部仍处于海拔2,000m以下的低海拔地区，高原整体呈现“两山一盆”的特征。

4000-3000万年前，拉萨岩石圈在中央谷地下塌陷，上地壳缩短、岩浆下垫、软流圈上涌等多种深部地球动力学过程的耦合作用，使中央谷地上升到现在的4500米高度，青藏高原正式由造山带转变为统一高原。

500-1500万年前，由于印度大陆的不断俯冲，俯冲到喜马拉雅山下的印度大陆岩石圈和俯冲到藏北可可西里-昆仑山下的欧亚大陆岩石圈相继塌陷，喜马拉雅山和昆仑山相继上升到现代高度，从而形成了现代意义上的高原。

丁院士团队指出，但是，青藏高原北部的隆升历史仍然具有很大的不确定性，需要更多定量的古高度数据来验证。

未来青藏高原隆升需要重点关注四个研究方向。

印度-欧亚大陆初始碰撞模型。照片由大陆碰撞和高原隆起小组提供

丁院士团队表示，地球物理勘探揭示了现今印度和欧亚大陆岩石圈发生了水平楔入、陡倾俯冲、板块撕裂、拆离和沉降等多种地球动力学行为，这表明在整个新生代印度-亚洲大陆碰撞过程中，类似过程不断发生，最终导致了青藏高原构造变形、岩浆作用和地表隆升的时空差异。

针对青藏高原隆升时间及其机制的后续研究，丁琳院士团队认为未来需要重点关注四个研究方向：

首先是解决印度与欧亚大陆衔接不一致的问题