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青藏高原隆升历史的约束青藏高原以其特高的海拔高程而被人们称为世界屋脊,科学家们把它与南极、北极相提并论,誉为地球的第三极—高极。青藏高原的形成是地球历史上最伟大的事件之一,虽然它的隆升仅仅是最近几百万年以来的事件,但究其根源却有着漫长的地质历史。通常被认为是冈瓦纳大陆与欧亚大陆长期相互作用的结果,是现今正在进行着的大陆对大陆碰撞的典型例子,被誉为是打开地球动力学大门的金钥匙,从而成为国际地球科学的一个热点。在国内外学者的共同努力下,青藏高原的研究已经取得了重要的进展,对全球构造作出了应有的贡献,提出了许多带有普遍意义的重大理论间题,如造山模式、特提斯演化、地壳运动及变形机制等。青藏高原是地球上一块独特的自然地域单元,现今仍保存着许多独特的地质特征。青藏高原面积约2500000KM2，平均海拔在4500M以上,大面积特高地势与这个地区的地壳结构密切相关。高原岩石圈的形成与演化青藏高原岩石圈结构在纵横方向上都是不均匀的。现今地球上最显著、最本质的差别是大陆与海洋,这或许是由于它们的地壳性质不同所决定的,因此,我们今天在划分地壳最大一级构造单元时依据的首要准则就是地壳的性质是陆壳还是洋壳。现在的缝合带虽然很狭窄,但有洋壳残迹蛇绿岩存在,代表着某个时期的海洋,为此,它仍然应该是一级构造单元。根据这一原则我们将青藏高原划分为5条缝合带和6个地体图。青藏高原被认为是印度板块与欧亚板块相互作用的结果,同时,它又是东特提斯的主体范畴,高原的形成过程与特提斯的兴衰密切相关。自从特提斯一词提出之后,研究者之众、‘文章之多目不暇接,对特提斯的研究也越来越深人。随着新地层时代的不断发现、更正与补充,在原认为属侏罗纪的这套地层中,发现了愈来愈多的地层,不仅包括了三叠纪、晚古生代乃至早古生代地层,而且延续到第三纪仍有深水大洋沉积,由此特提斯出现了更丰富多彩的词,同时亦造成了引用上的混乱,但是如果一成不变地把特提斯的含义仍限制在原含义上的侏罗纪,恐怕没有一个人能够接受,亦不符合客观现实。因此,时至今日归纳起来可把特提斯分为新特提斯、古特提斯和原特提斯,特提斯仍然是指发育于欧亚大陆南缘与冈瓦纳大陆之间的一个大洋,只是笼统的特提斯一词几乎只具空间含义,而没有明确的时间含义,或者是泛指这个区域内古生代以来的大洋。只有新、古、原特提斯才既具空间含义,又具明确的时间含义,分别代表了中一新生代、古生代晚期和古生代早期的特提斯。顺便说一下,国内学者还有“中特提斯”的提法,意指中生代特提斯,笔者认为最好不用这一名词,因为在青藏高原并不存在独立的中生代大洋。有人认为三叠纪巴颜喀喇群为大洋沉积,然而在这套地层中完全缺乏火山物质,表明已不存在活动的洋脊,海洋已于二叠纪死亡,而且,在这套地层中普遍存在大量黄铁矿假晶,后期有机质亦十分丰富,表明它并非广海,而是比较闭塞的盆地。因此,它并非属于真正的深水大洋盆地,而是古特提斯的残留海。雅鲁藏布江带虽然从三叠纪开始发育,中生代是该大洋的主体,但它延续到第三纪,已被国内外学者习惯地称作新特提斯。只有班公湖一怒江带所代表的洋发育在中生代侏罗纪,但是它是弧后盆地性质的洋盆,是一些小洋盆地的组合,发育时间短,发育不成熟,这个时期的真正大洋在雅鲁藏布江带,因此称它为中特提斯也并不确切,不如直接称它为新特提斯的弧后盆地更为明确。高原隆升机制的讨论青藏高原究竟何时开始隆升,何时形成现在的格局,各个阶段的状态如何,至今仍是个争论的问题。从地质作用的过程看,自印度次大陆与亚洲主大陆开始碰撞起,青藏高原现今各块体即联成了一个整体,大陆碰撞这个历史性转折事件即是青藏高原隆升的起点。这个划分是人为的,实际上从新特提斯向北消减起,冈底斯即以科迪勒拉型造山型式而逐步从海底升起。根据同位素年代学等综合分析,大陆碰撞以来,高原的抬升可分个阶段。我们认为青藏高原的隆升是多阶段、非均匀、不等速过程,是多种机制联合作用的产物,存在快速抬升阶段（45一38ma，25-17ma，13-8ma，3ma至现代）和长期的夷平过程,,青藏高原现今的面貌是一以来快速抬升的结果。青藏高原的形成及其隆升问题是一个非常复杂的问题,虽然已有许多论述,但至今没有一个为人们所公认而令人满意的解释，下面就目前的工作程度和我们所掌握的资料,提出我们对高原形成与隆升的初步看法。最近我们作了一些实验研究,无论是冰、岩芯加压试验还是岩石三轴流变试验,取圆柱形试样,两端加压,结果圆柱体变短,在圆柱体中部向外鼓出,而两加压端变化不大。构造物理模拟实验表明,模型在挤压初始阶段,变形区主要集中在楔状压模前缘,随着压模的进一步推进,模型的变形区逐渐向外扩大,变形加强。最后当实验楔状压模推进5cm时,模型向右侧边压出或沿走滑断层的滑移量为,压模前缘的抬升量为,即压缩量一般近似于或等于伸张量与抬升量之和。大陆碰撞后由于印度次大陆持续北移,青藏高原经历了多次陆内递进叠加压扁变形〔’,即在南北向强大的挤压作用下,高原岩石圈在南北方向上压扁缩短,垂向上拉伸增厚,东西方向走滑流展。由于高原各地体北部的形成早,经历的运动次数多,压扁程度愈强烈,共扼剪切角的钝角指向南北,构造样式愈复杂南部的地体形成晚,经历的运动次数少,构造样式较单一,压扁程度弱,共扼剪切角的锐角指向南北。但在总体上各地体的变形方式又有某些相似之处,反映它们的变形环境有某些类同,如变形应力场均近南北向。大陆碰撞之后,在青藏高原范围内海洋已完全消亡,较轻的大陆岩石圈已不能向下俯冲到软流圈中去,只能靠大陆岩石圈本身的变形来吸收与调整应力。而大陆变形也有其自身的规律,在变形的各个阶段,塑性、脆性和刚性强度都是不同的,总体上塑性不断减弱,刚性不断增强。早期以岩石的褶皱或褶皱冲断为主,如北喜马拉雅于始新世时期的褶皱与褶皱冲断中期以冲掩叠覆和大规模走滑为主,如前面已经讨论过的中新世时期青藏高原普遍的大规模冲断推覆与走滑后期由于刚性增强,变形能力减弱,变形域缩小,在周围刚性块体的夹持下表现出以整体抬升为主。前面已经提到,青藏高原岩石圈是以多圈层结构为其特征。由于各圈层的物质组成不同、物理化学性质的差异,以及所处环境的不同,即使在同等的应力作用下其变形方式也不一样,总体上向深部由于温压条件的增大,塑性增强,受分异作用和热作用的影响更大,所有这些规律都可以由模拟实验得到验证。事实上青藏高原上部地壳的加厚主要是由岩石的褶皱冲叠造成的,上地壳厚15一30KM,岩石的褶皱及冲掩叠覆完全可以达到这一厚度。中下地壳由于岩石的塑性加强,主要以垂向拉伸增厚为主。有人估计,青藏高原的地壳在南北方向上压缩了50%,因此在垂向上就拉伸了一倍。这显然有点机械,且过于简单化了,完全用平面应变替代了三维应变,把缩短掉的物质看作全部添加到了垂直方向,没有考虑能量转化的其它形式,因此不符合青藏高原的实际情况。因为高原在南北方向缩短的同时除在垂直方向的拉伸外,还有东西方向的滑移流展,这两者之和才相当于压缩量,这一点已完全为模拟实验所证实。还有人提出,青藏高原地壳加厚了一倍,岩石圈地慢亦应当等同地加厚一倍。但目前青藏高原特别是雅鲁藏布江缝合带两侧,岩石圈地慢极薄,不仅没有加厚现象,反而比正常岩石圈地慢还薄,从而提出此现象是由于岩石圈底部的平流拆离,掉人软流圈中所致。我们觉得这种提法问题较多,首先,地壳加厚一倍,岩石圈地慢是否一定也必然等同地加厚一倍我们认为不一定,两者并不同步。地曾提到印度地盾的岩石圈厚度达飞,而印度地盾的地壳并没有加厚,这就是在不同圈层变形不同步的极好例证。这一现象用我们前面提到的冰芯试验和岩石三轴流变试验结果就很容易解释,因为印度地盾处于印度洋板块的印度洋中脊与雅鲁藏布江缝合带之间,相当于我们试样圆柱体的中部,当印度洋中脊扩张向北推挤时受阻于雅鲁藏布江缝合带,因此恰好在印度地盾的位置上向外鼓而加厚而在印度洋中脊与雅鲁藏布江缝合带相当于两个加压端,并不发生明显的变形。那末印度地壳为什么不发生等量的加厚呢前面已经提到,印度大陆是浮载在印度洋板块岩石圈之上的一个陆块,主要的应力作用发生在岩石圈中,印度陆块仅仅被这个应力带动象北位移,而向北位移的能量又被喜马拉雅及其以北的青藏高原的地壳变形所吸收,因此在印度没有强大的挤压应力使地壳加厚。再则,沿着壳一慢面还可以滑动,这已为现代地球物理所证实。INDEPTH计划还证实了地壳中存在多层局部熔融层,这些熔融层与不同层圈间的滑动面大体相一致。青藏高原隆起的历史和高度青藏高原强烈隆起的时代始于上新世末,这从岩相上首先得到反映喜马拉雅山南坡上西瓦利克“砾岩时期”据瓦迪亚意见均属于第四纪（早中期），高原内部上新世细颗粒的湖相与河流相沉积被以“贡巴砾岩”为代表的砾石沉积所取代。一·早更新世的环境和高原隆升量贡巴砾岩含抱粉甚少,为草原类型定结莎尔及定日贡达甫该砾岩中夹薄层硅藻土,另外在昆仑山娅口早更新世地层中有冰缘现冰卷泥,即融冻褶皱看来当时气候寒冷,少数高山发育了冰川这就是希夏邦马冰期,从古冰川遗迹来看是属于发育于浑圆山头流到山麓不远的小型山麓冰川贡巴砾岩是同期的冰水或河流沉积,与喜马拉雅山南麓的塔特罗期大体相当青藏公路沿线打的钻孔揭示,底部常见有含石膏层的段落自此以上亚热带的喜暖成份花粉减少很明显甚至完全消失,开始出现的是个草原阶段,这与贡巴砾岩中所见情况是相似的,代表了进人第四纪初期继草原阶段之后出现森林植被的抱粉组合,相当于温暖的间冰期二当时山地主要生长云、冷杉,高原面上则主要为山地暖温带的针阔混交林和落叶阔叶林,成分有棒、雪松、鹅耳杨、栋、胡桃、芸香科和凤尾蔗等高原面的高度据此推算应在2000米左右,比上新世末期高出约1000米河流从高原面上下切,在接近高原外缘可达500米左右,罗来兴等同志所称的川西高原上的浅切河谷可能即这一时期的产物“,一个平均海拔2000米,山地高度可能超过3000米的高原,对于气候上的动力和热力作用不能忽视在早更新世当季风形成时,由于高原尚不能阻止这一深厚的天气系统,故西南气流北上的力量很强上新世晚期柴达木盆地气候十分干燥,是个最主要的成盐时期。但在早更新世这里却又出现广阔的湖盆和较稠密的水网,成盐过程中止这可能与季风建立有关。二·中更新世环境和高原隆升量中更新世青藏高原构造运动和气候变化十分剧烈一是发生了第四纪最大规模的冰川作用,即聂聂雄拉冰期二是冰期之后是气候最温暖的大间冰期三是强烈的构造运动后发生地形大切割贡巴砾岩不仅与下伏的上新世地层,与上覆的中更新世地层亦呈不整合接触图高原北部青藏公路昆仑山娅口早更新世地层被向西南掀斜8一12°，并被倾向北倾角达70°的压性断层断开这次运动使高原及其上的山地抬升到更大的高度,当气候变冷时乃发生大规模的冰川希夏邦马峰北坡那克多拉河朋曲上游流域冰川面积比现在大15倍,南坡冰川延长40公里喜马拉雅山北坡形成宽广的山麓冰川,留下大面积的冰债和冰水平原,聂聂雄拉平台便是其中之一进人间冰期后流水侵蚀十分活跃,高原上各大河流如雅鲁藏布江、印度河及横断山区各河均于此时强烈下切象泉河在扎达盆地从上新世一早更新世巨厚的湖相与河流相地层中切成雄伟的峡谷,现已抵达基岩,深度达800-900米。三·晚更新世高原环境及隆升问题中更新世晚期强烈的构造运动在喜马拉雅山南麓表现为主边界断层的强烈活动,使西瓦利克群褶皱、断裂,发生巨大的逆掩构造在高原内部,断裂活动也十分普遍,并伴有广泛的水热活动在羊八井念青唐古拉山南麓的中更新世冰啧被许多断层断开,并形成硫磺矿床羊八井地热田也可能主要在这一时期形成强烈的构造运动使高原加速上升,进入晚更新世,喜马拉雅山终于因隆升过高而成为印度洋季风难于逾越的障碍,致使高原内部强烈变干故晚更新世高原内部冰川规模均相对缩小,多年冻土则广泛发育起来经中更新世地形大分割后,青藏高原特别是其边缘山区山高谷深的面貌已经形成因此,晚更新世冰川基本沿河谷前进在气候干燥的高原内部,晚更新世珠穆朗玛冰期前后两阶段规模差别不大但在西藏东南部则表现为清楚的两次冰期,即古乡冰期和白玉冰期波堆藏布古乡冰期冰川一直伸到帕隆藏布谷地的古乡附近,长达130公里,白玉冰期仅为70公里白玉冰期又分为前后二阶段图高原内部晚更