火山玻璃氢同位素重建青藏高原北部新生代古高度变化

The Cenozoic paleoelevations play a key role in linking to plateau deformation, surface denudation, and environment change. However, the knowledge of paleoelevation histories of the Tibetan Plateau, especially of the northern Tibetan Plateau is completely unknown. This project focuses on the Cenozoic paleoelevation reconstructions of the northern Qiangtang and Hoh Xil terranes based on the deuterium volcanic glass paleoaltimetry. Firstly, the surface water samples will be collected on northern Tibetan Plateau and analyzed their oxygen and hydrogen isotopic compositions. These results will be used to depict the spatial distribution of the modern hydrogen isotope of water, and will reveal the responses to the westerlies source, interior hydrological circulation and aridity in the northern Tibetan Plateau. Then combining the detailed field observations and age dating methods including Ar-Ar and U-Pb dating, we will systematically analyze the hydrogen isotope of the ryholitic glass from the northern Qiangtang and Hoho Xil areas and found the spatial and temporal variations of deuterium isotope of the paleo-surface water within the framework of accurate ages. Synthesizing the paleo-water and modern deuterium isotope, and paleoenvironmental factor corrections, we will finally reconstruct the Cenozoic paleoelevation histories of the northern Tibetan Plateau.

青藏高原古高度变化是联系高原变形、浅部风化剥蚀和环境变化的纽带，但目前对其古高度变化历史尤其是高原北部的认识仍然不足。本项目将基于火山玻璃氢同位素古高度计的方法重建羌塘北部和可可西里新生代古高度变化历史。首先通过大范围河水（小溪）样品采集和室内分析研究刻画氢氧同位素的空间分布特征，揭示其对西风带水汽来源和内陆水循环条件以及干旱的响应规律。结合详细的野外地质调查和室内Ar-Ar和U-Pb年代学研究，系统分析羌塘和可可西里地区流纹质火山玻璃氢同位素特征，揭示在精确的时间框架下该地区火山玻璃所记录的古地表水氢同位素的时空分布和演变规律。综合分析古今地表水氢同位素及古环境变化因子等，重建青藏高原北部新生代以来古高度变化。

青藏高原古高度变化是联系高原变形、浅部风化剥蚀和环境变化的纽带，但目前对其古高度变化历史尤其是高原北部的认识仍然不足。本项目基于盆地构造沉积格架重建和氧同位素古高度计方法重建高原北部和南部古高度变化历史，为认识高原隆升的地球动力学及其环境变化提供边界条件。可可西里盆地是青藏高原最大的新生代盆地，发育了晚白垩世-始新世风火山群、渐新世雅西错群和中新世五道梁群记录了可可西里盆地晚白垩世以来的隆升历史和机制。双同位素（clumped-isotope）分析结果显示风火山群一段和二段的碳酸盐温度达到65.7±2.7-43.8±3.7°C，远远高于正常碳酸盐沉积时的温度，因此其氧同位素可能受沉积和构造叠置埋藏而发生了重置。相反，风火山群三段的古土壤碳酸盐因埋藏较浅，仍然保持沉积时的古温度的条件，为13.2±3.8°C。五道梁地区灰岩水平地不整合在下伏地层之上表明其沉积以来没有发生过强烈的构造历史，其碳酸盐古温度数据揭示了五道梁地区灰岩形成在3.9±0.4ºC。因此通过风火山群上部氧同位素古高度计重建结果显示，在风火山沉积末期（54-53Ma）可可西里盆地的平均古高度在1.9km左右，到五道梁群沉积时期（18-15Ma）古高度已经达到4.6 km。可可西里盆地的海拔从始新世早期到中新世早期上升了2.6km可能与岩石圈早期加厚和后期拆沉减薄有关。.同样在始新世早期，青藏高原中部当惹雍错盆地古土壤氧同位素结果表明沿班公怒江缝合带的古高度仅为2.6km，与南部冈底斯山和北部羌塘中央分水岭山脉组成的“两山夹一盆”的地貌格局，而不是平坦的原高原。与此同时，喜马拉雅地区是接近海平面的热带季雨林景观，直到21-19Ma以后海拔才上升到4km以上。从上述研究结果分析，我们可以认识到，青藏高原各相对独立的块体地表抬升的起始时间不同，其隆升历史和达到现今高度的时间也不尽相同，直到早中新世喜马拉雅海拔超过冈底斯后才最终形成高原现今的地貌和气候格局。