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青藏高原的崛起

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  青藏高原是世界上科学界人士非常注目的地方。最近几年,中国科学院青藏高原综合科学考察队对青藏高原进行了大规模的综合考察,并在本刊发表了不少科学考察的文章,引起读者很大兴趣。不少人来信,问及高原的崛起问题。这个问题确是很重要,我们在考察过程中,对高原形成的历史、隆起的原因,以及对我国自然环境所产生的影响进行了探讨,但因这个问题很复杂,不少理论尚未搞清,只能根据大家所提的问题谈谈我的看法。


  问:有人说青藏高原“是世界上最高最大最年轻的高原”,可以吗?
  答:就高度而言,青藏高原无疑是世界上最高的。那里不仅有最高大的山脉——喜玛拉雅山脉和最高的山峰——珠穆朗玛峰,而且整个高原的平均海拔也在4000米以上。人们把它誉为“世界屋脊”和“地球的三极”也都是因为它高。但青藏高原的面积只有230万平方公里,比南极洲高原(面积1280万平方公里,平均海拔2500米)要小得多,因此它不是世界上最大的高原。

  问:那么,为什么称它是世界最年轻的高原?
  答:在世界上比较著名的大高原中,青藏高原形成的历史最短。据最新的研究结果,它的崛起主要是第三纪末——第四纪初开始的。这就是说,青藏高原跃居世界屋脊,只用了大约200—300万年的时间。

  问:那么,它在崛起以前该是什么样子?
  答:这就要从青藏高原的地质发展历史谈起了。在晚二纪(距今2.25亿年前)以前,那里是一片汪洋大海,这个海叫特提斯海,或者古地中海。以后,经过海西运动、印支运动和燕山运动,昆仑山、可可西里山、唐古拉山和冈底斯山等先后隆起,古地中海不断向南退缩。到了白垩纪(距今7000万年前),冈底斯山脉以北的地区已全部成陆,只有藏南地区还有残留的浅海。可是时隔不久,始新世晚期(距今4000万年前)兴起的喜玛拉雅造山运动(第一期)又迫使古地中海从喜玛拉雅山区退出,从此,青藏高原的海浸历史宣告结束。

  问:这样说来,青藏高原是不是从四千万年前就开始上升了呢?
  答:过去有种观点。现在看来问题不那么简单。由海洋变为陆地,无疑是地壳上升的标志,但并不是高原崛起的证据。因为,一旦青藏高原开始急剧隆起,在它的周围山地——如喜玛拉雅山和昆仑山等,就会受到强烈切割,山上的物质被流水等搬运到山前,因而出现粗大的山麓沉积——地质上称为磨拉石沉积。所以,磨拉石沉积的出现才是高原(山地)崛起的可靠证据。

  问:这么说,喜玛拉雅山脉是中新世以后形成的了?
  答:是的。它的形成同中新世中期发生的强烈的喜玛拉雅运动(第二期)密切相关。地质学家都知道,在喜玛拉雅山南麓有一套著名的地层,叫西瓦里克群,厚达5000——6000米。它象一条细长的花边镶嵌在山前,与大喜玛拉雅山的行影相随,绵延2000余公里。毫无疑问,它是喜玛拉雅山的山麓推积。不过它的下部和中部沉积物质比较细,不是典型的磨拉石沉积,只有到了西瓦里克群的上部(第四纪初)才开始出现粗大的巨砾岩,这说明,从中新世中期到上新世末——第四纪初,它才开始强烈上升。高原北面昆仑的上升情况,也大致相似。

  问:单凭地层的沉积特征就能判别山脉上升速度和幅度的大小吗?
  答:这只是一个方面。更主要的是化石的证据。化石是埋藏在地层里的动、植物的遗体。它不仅可以鉴别地层时代,而且可以说明当时的沉积环境。这几年,已经在西藏的吉隆、聂拉木、扎达和比如等地发现了许多三趾马动物群化石。

  问:三趾马是什么动物?
  答:像猿是人类的祖先一样,三趾马是现代马的祖先。它的个体较小,地蹄有三趾。在上新世时期,它生活于地势低平的热带、亚热带森林草原或稀树草原上,和它共生的有犀牛、长颈鹿、羚羊、竹鼠等。总起来称三趾马动物群。在我国华北、西北地区以及印度北部的上新世地层中,它们都是常见的化石。耐人寻味的是,除了青藏高原,所有这些化石点的海拔都只有几百米,最多达不过1000米左右。

  问:这是不是说明当时三趾马动物群生活的地方,地势都比较低缓,气候也比较温暖湿润?
  答:是这样。过去,在西藏找不到三趾马化石,常常作为大高原自古有之的反证。认为三趾马从中国向南亚迁的路线是经阿富汗、伊朗到达巴基斯坦和印度的。现在已经在西藏找到了三趾马动物群化石,而且它的面貌同我国华北和南亚的非常接近,可以对比。这就证明,直到上新世时期,青藏高原仍然不高,具有比较湿热的气候环境,它并没有构成三趾马动物群自由来往的障碍,平时海拔估计也只有几百米到一千米左右。

  问:那时青藏高原的地形也是平坦的吗?
  答:那时,青藏高原地区是准平原地形。准平原是第三纪时期长期发育的结果。中新世中期的那次喜玛拉雅运动虽然加剧了地形和起伏,形成许多断块山地和断陷盆地,但是随后地壳又趋稳定,盆地和谷地里面又被上新世的湖泊和河流沉积所填平。这种和缓起伏的地形目前还可以在许多地方看到,特别是藏北高原。当然,那时喜玛拉雅、冈底斯、唐古拉以及昆仑等山脉都早已经存在了,只是它们的绝对高度和相对高度比现在要小得多。

  问:听说高原上也有广西那样的喀斯特地形?
  答:喀斯特地形在青藏高原不仅存在,而且分布比较广泛,可以说,凡有石灰出露的地方都有喀斯特。但是,高原喀斯特主要不是现代发育的,而是在渐新世——上新世发育的古喀斯特。它是一种残遗的地形。其中峰林和石林同我国华南地区的喀斯特十分接近,这就表明,上新世时期的西藏地区确实也同样具有亚热带气候环境。

  问:有道理,按照您刚才将的理由,青藏高原强烈隆起的时间,应当在上新世以后了?
  答:确切地讲,高原的强烈隆起始于上新世末——第四纪初。这在地质上有两条可靠的证据:第一,是上新统与下更新统之间普遍存在着不整合。这是第三纪末出现强烈构造运动的标志。一般把这次构造运动称为第三期喜玛拉雅运动。第二,是在高原边缘的山前地带出现了早更新世的巨厚、粗大的砾岩沉积。这类沉积的意义,前面已经提到了……
 
  问:看来,青藏高原的形成过程还比较复杂,您能简要地说明一下吗?
  答:青藏高原的形成可以大致划分为这样三个阶段:
  (1)二迭纪一始新世晚期,青藏高原地区由北向南依次脱离海浸,最后全部成陆;
  (2)始新世晚期一上新世末期,是夷平面发育时期,由于上新世末期的夷平面的高度可估计已有几百米到一千米左右,所以可称之为原始高原面;
  (3)上新世末以来,高原答幅度的强烈上升了3500—4000米,形成了世界屋脊。人们之所以称它为世界最年青的高原,它的年龄是从上新世末(距今约200—300万年)算起的。

  问:那么,这块地方为什么会突然崛起成高原?
  答:这是地学界十分关注的一个重大理论问题,至今还没有完全解决。根本原因是我们对地壳深部的物质运动还不太了解,许多地壳运动理论不免带有假设性。垂直运动和水平运动论都有其立论的依据。不过从青藏高原的地质发展和地质构造特征看来,用板块构造学说来解释高原的崛起,比较容易说得通。

  问:板块构造学说是如何解释高原的崛起?
  答:板块构造学说是建立在洋底扩张和大陆漂移基础之上的。认为地壳运动的历史既是洋壳在一些地带不断增生,又在另一些地带不断消减的过程。或者说是陆壳与洋壳相互转换、相互消长的过程。青藏高原的崛起从根本上说,是由于印度板块向北漂移,最后与欧亚板块碰撞的结果。据古地磁测量,自中生代末期以来的七千万年间,南亚次大陆向北漂移了大约5000——7000公里,平均每年6—12厘米。由于两大陆的相撞,使古地中海消失,青藏高原强烈隆起。

  问:这样说来,高原的上升运动是由水平运动派生而来的?
  答:是的。从总体上看,青藏高原的巨大高度是同它异乎寻常的 地壳厚度(达60—70公里,几为正常地壳厚度的两倍)相对应。但是,在高原边缘,喜玛拉雅山的地壳厚度却只有50余公里,处于明显的不均衡状态。均衡补偿过剩的地区理应下降,可是第四纪以来,喜玛拉雅山一直在上升。是什么力量支持它?显然是来自南亚次大陆的侧向挤压力。据测量,目前印度次大陆仍以每年5厘米的速度向北偏东方向移动。

  问:这种南北向的挤压作用,在地质构造上表现明显吗?
  答:非常明显!这首先表现在青藏高原的结构上。青藏高原的四周都是巨大的断层,从宏观上看,高原就是一个巨大的断块,象一个楔子夹持在两个大陆之间。喜玛拉雅山南麓的边界是一条巨大的逆掩断层,东西延伸达2000余公里。

  问:边界断层是印度板块和欧亚的边界吗?
  答:一般认为印度板块和欧亚板块的边界是雅鲁藏布江“缝合线”。但它的活动在中生代达到高潮以后,就比较不明显了。有人主张边界断层是两板块相撞后在印度板块内部产生的巨大断裂带,可是在第四纪时期,它却是主要同印度板块沿边界断层向北俯冲有关。

  问:下面想请您谈谈青藏高原的崛起对自然环境有什么样的影响?
  答:这是一个极其重要和复杂的问题。限于篇幅,只能扼要地谈几句。影响自然环境的一个重要因素是气候。而青藏高原的崛起在很大程度上改变了我国以至整个亚洲的大气环流。在晚第三纪高原隆起以前,是行星风系占主导地位,我国盛行西风。高原的崛起带来两项变化:一是诱发了西南季风,二是产生了西伯利亚高压。这就是使西北地区干旱和气温偏低的根本原因。

  问:来自印度洋的西南季风不是含有大量水汽吗?
  答:是的,直到第四纪中期,喜玛拉雅山还不很高,西南季风可以越过它,深达藏北,给青藏高原带来丰沛的降水。正因为如此,中更新世的古冰川作用特别强盛。可是,随着高原继续升高,喜玛拉雅山脉成了阻止印度洋气流北上的严重障碍。绝大部分水汽被挡在它的南坡。而喜玛拉雅山以北,气候变得十分干燥,藏北高原许多地方年降水量仅十几毫米。这种变化无疑影响到整个中国西北地区,塔克拉干沙漠正是在这种背景下形成的。

  问:隆起的青藏高原对我国气候有何影响?
  答:在冬天,西伯利亚高压每隔一定时间,表现为强大寒流的侵袭。在它向南流动的过程中,遇到青藏高原的阻挡时,便折向东,直驱华北和华南,结果使我国东部气温大大低于世界其他同纬度地区。

  问:青藏高原的崛起没有产生有利的影响?
  答:任何事物都是一分为二的。高原的隆起使得大量湖泊浓缩,形成多种有价值的盐类矿床,这是有利的一面。就盐类矿床种类之多。蕴藏量之大,是世界少有的。又如高原海拔高,气温低,于农业生产不利。但高原空气干燥稀薄,多晴天,因而辐射强,日照长,又有利于农作物生长。目前,在西藏已创出冬小麦亩产1600斤左右的记录,这不也同那里光照条件有关吗?

  最后,要说明以下,青藏高原的崛起是一个十分复杂的问题,有待继续深入研究。前面谈的,只是一些粗浅的看法,不妥之处,欢迎批评。


作者:along 来源:本站转载 发布时间:2006年02月15日
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