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Science评论文章:模拟显示青藏高原主体在4000万年前隆升到4000m
2019-09-20      
  2019年09月20日,Science杂志刊出由中科院青藏高原地球科学卓越创新中心、中科院青藏高原研究所与英国布里斯托大学等团队的合作研究成果,该成果对青藏高原始新世古高度进行了模拟,并对Botsyun等(2019)发表在Science上的研究论文“Revised paleoaltimetry data show Tibetan Plateau elevation during the Eocene”进行了评论。
  青藏高原古高度变化历史是联系地球深部动力学、地表过程和气候变化-生物多样性等深部-浅表圈层耦合关系的纽带,是进行青藏高原地球系统科学研究和跨学科合作的重要方向,一直是国际地球科学研究的前沿和热点。
  利用布里斯托大学开发的HadCM3L模型对始新世路德期(4800-4100万年)青藏高原不同古高度状态下的降水氧同位素进行模拟,该模型是大气-海洋-植被耦合综合模型,考虑到了影响降水氧同位素分布的多种主要因素(图1)。模拟结果显示了地形高度和降水氧同位素关系符合瑞利分馏模型,即海拔越高、氧同位素越负。模拟揭示了青藏高原主体(拉萨地块、羌塘地块)在始新世已经达到4000m的古高度,但实际地貌格局可能比较复杂,在该古海拔高度下的模拟降水氧同位素和实测的始新世碳酸盐岩氧同位素结果一致。
  Botsyun等(2019)利用LMDZiso大气模型对始新世时期青藏高原不同古地理和古高度状态下降水氧同位素分布特征进行了模拟,认为青藏高原在始新世期间还未大范围隆升,高原古高度小于3000m。但Botsyun等(2019)的工作有很明显在不足之处:1)模型参数单一,只考虑了大气过程的影响;2)未正确考虑作为大气降水源区的海水氧同位素空间分布特征;3)使用的始新世碳酸盐岩氧同位素采样点没有进行合理的古纬度校正;4)模拟得出了古高度与降水氧同位素正相关的关系,与瑞利分馏模型相悖,这也是Botsyun等(2019)一文的核心论据。
  青藏高原所丁林院士团队对青藏高原古高度已开展了十余年的研究,前期成果综合利用碳酸盐岩氧同位素、植物化石热焓等方法定量恢复了青藏高原南部冈底斯山和喜马拉雅山的隆升历史。拉萨地块南缘冈底斯山于5600万年前已隆升到海拔4500m以上,和北部的羌塘地块中央分水岭山脉之间构成了“两山夹一盆”的古地貌格局。喜马拉雅山在5600万年前缓慢隆升到~1000m,2400-2200万年之后快速抬升超过5000m。冈底斯山的隆升奠定了南亚季风的起源,而喜马拉雅山的快速隆升塑造了现代南亚季风的雏形。
  在丁林院士的推动下,青藏高原所与英国布里斯托大学于2017年签订了科技与教育合作协议。在该协议框架下,并为了执行第二次青藏高原科学考察研究任务,丁林团队近两年联合布里斯托大学、中科院西双版纳热带植物园等国内外科研机构,对青藏高原南部和东南部新生代隆升过程和气候环境效应进行了详细考察,受到了西藏自治区地方政府的大力支持和热切关注(图2)。
图1 青藏高原古地理和δ18O模拟。
  (A) 始新世路德期(Lutetian, ~4800-4100万年)古地理重建;(B)HadCM3L气候模型模拟的6-9月平均降水氧同位素δ18O;(C)Botsyun等(2019)的平均降水δ18O模拟结果(图2F)。
  
图2 中英联合科考队在藏东南地区进行青藏高原古高度考察
  该研究得到国家自然科学基金委重大项目(41490615)和科技部国家重大研发课题(2016YFC0600303)的资助。
  论文信息:Valdes, P.J., Lin, Ding, Farnsworth, A., Spicer, R.A., Li, S.-H., Tao, S., 2019. Comment on “Revised paleoaltimetry data show low Tibetan Plateau elevation during the Eocene”. Science, 365 (6459): eaax8474.
  原文链接:
  参考文献:Botsyun, S., Sepulchre, P., Donnadieu, Y., et al., 2019. Revised paleoaltimetry data show low Tibetan Plateau elevation during the Eocene. Science, 363 (6430): eaaq1436.
  原文链接:
 
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