科學家建立青藏高原新近紀高精度綜合地層框架

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中新世和上新世組成了地質時代中的新近紀，而青藏高原在新近紀的顯著隆升對東亞乃至全球的氣候環境產生了巨大的影響，因此，建立青藏高原新近紀地層框架對地球科學各領域的研究都具有重要的意義。

近日，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員鄧濤和中國科學院青藏高原研究所方小敏院士率領的團隊在《中國科學：地球科學》上，對青藏高原及其周邊的新近紀地層和化石群進行總結，建立和完善了可用于國際對比的青藏高原地區新近紀高精度綜合地層框架，并查明了青藏高原及其周邊地區新近紀的古氣候環境演化特征。

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西藏札達盆地上新世哺乳動物群生態復原。Julie Selan

哺乳動物化石助地層框架建立

國際新近紀年代地層系統以海相為標準，分為中新統的6個階和上新統的2個階。新生代以來，陸相地層所占的比例迅速增加，到新近紀時已遠遠超過海相地層，在青藏高原及其周邊地區幾乎全部為陸相地層。中國的中新統包括謝家階、山旺階、通古爾階、灞河階、保德階共5個階，上新統包括高莊階和麻則溝階2個階，除中中新統的通古爾階以距今1500萬年為底界外，其余各階都與對應的國際海相階具有相同的古地磁定義和時限。

青藏高原有不少地層出露好且富含哺乳動物化石的盆地，新近系謝家階和灞河階的底界層型剖面分別位于西寧盆地和臨夏盆地，并有精細的古地磁測年與哺乳動物化石相互配合，其余各階的底界在青藏高原也可以有效確定。

哺乳動物在中生代起源，進入新生代以后，哺乳動物化石在陸相地層的劃分對比中占有非常重要的地位，在新近紀尤其倚重于嚙齒類、食肉類、長鼻類、奇蹄類和偶蹄類化石。過去，古生學家在青藏高原地區的一系列新生代盆地已經發現了豐富的哺乳動物化石，如西藏布隆、吉隆、札達盆地、青海柴達木盆地、甘肅臨夏盆地，以及青藏高原南緣的西瓦立克地區等。

研究人員解釋，哺乳動物和其他生物化石的最大不同，也是最優越的一點是其進化速度快，且形態特征鮮明而易于判別。即使在化石很少，甚至很不完整的情況下，在對含化石地層尚未進行詳細研究的初始階段，古哺乳動物學家也很容易對化石依據其所處的演化階段進行時間排序。

東亞地區許多哺乳動物首現屬出現在青藏高原及其周邊地區，在東北緣的臨夏盆地和西南緣的西瓦立克地區尤為典型，其中，西瓦立克的原恐象首現于中新統底界，舊大陸最早的三趾馬首現于臨夏盆地的灞河階底界。

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西藏吉隆盆地晚中新世沃馬組地層。古脊椎所供圖

青藏高原是在新生代初全面完成了特提斯洋陸轉換和地體的拼合，成為統一的陸塊，步入陸內演化階段。根據構造演化背景和形成機制、構造-地貌景觀、沉積充填序列和沉積環境演化過程，研究人員將青藏高原及其鄰區的新生代盆地劃分為5個地層區，即南疆-西昆侖區、柴達木-祁連-西秦嶺區、羌塘區、滇西-川西區、岡底斯-喜馬拉雅-西瓦立克區，并可進一步細分為次一級的地層小區。在生物地層和磁性地層的約束下，以地質年代為框架，青藏高原及其周邊各地層分區的巖石地層單位得到了精細的對比。

重建古氣候環境演化特征

本研究還對青藏高原及其周緣地區新生代沉積物及其所含的哺乳動物化石進行的牙釉質和古土壤碳氧同位素分析，重建了氣候環境背景及植被發育特征，結果發現，其既與全球變化相關，又有地區性的特點。

根據碳同位素變化得到的晚中新世C4植物擴張事件證據來自于青藏高原南緣，但形成鮮明對比的是，多個食草哺乳動物類群和古土壤碳酸鹽及有機質的δ13C指示，在青藏高原北緣直到新近紀末期仍然缺少明確或顯著的C4植物信號。

δ18O分析顯示，在新生代存在幾次重大的氣候變化事件，尤其是晚中新世末期約距今700萬年的δ18O正漂指示了青藏高原南北兩側向更干旱環境的轉變。青藏高原在晚中新世的強烈隆升強化了海陸熱力對比，由此加強了季風環流并導致C4植被在南亞擴張，但能夠為中國北方帶來大氣降水和C4植物適宜氣候的東亞夏季風還不足以影響到青藏高原北部地區。

青藏高原在中新世整體上已上升至海拔3000米左右，成為阻礙大型哺乳動物交流的屏障；至上新世達到4000米以上的現代海拔高度，由此形成冰凍圈環境，導致冰期動物群祖先類型出現。