全球气候变化新生代构造隆升的结果

构成地球的各大圈层是相互联系、相互影响的 ,因此其中一个圈层发生变化必将影响其他圈层的特征和状态。新生代时 ,岩石圈中出现了物质的重新分配与调整 ,产生了地史上最为显著的构造隆升。同时 ,地球其他圈层中也出现了明显的变化 :大气圈中有大气环流的改变、大气 CO2 质量分数的变化 ;水圈中出现降雨分布的改变、两极冰盖的出现 ;生物圈表现为植物群落分布的迁移 ;这些变化的同时出现暗示地表的隆升对其他圈层 ,特别是大气圈产生了重要的影响。基于此种推断 ,以 Ruddiman等为代表的科学家提出了构造隆升 -气候假设。这一假设对解释新生代以来气候变化以及隆升与气候之间的相互影响提供了较为合理的答案。但是 ,由于许多尚未解决的问题 ,特别是缺少对新生代以来地壳主要隆升区 (特别是青藏高原 )构造演化史的清楚认识 ,关于新生代气候变化的真正原因还缺乏定论。更多的工作还有待于地质学家、气象学家、生物学家。

青藏高原隆升的气候环境效应与黄土高原构造侵蚀

青藏高原的隆升使亚洲地区乃至全球范围的气候特征发生了巨大变化。其中,22 MaB.P.改变了东亚地面行星风系并出现季风效应;8.5 Ma B.P.东亚季风效应增强,干旱化程度的加剧,黄土高原风尘堆积开始;3.6Ma B.P.起,高原隆升对全球气候变化的驱动与放大作用增强;1.2 Ma B.P.以来,高原隆升对亚洲现代冬夏季风气候效应逐级增强。第四纪以来的青藏高原的隆升,使黄土高原发生了阶段性抬升与构造变形,并引起多种黄土地质灾害与水土侵蚀,其中,黄土高原的抬升,导致侵蚀基准面下降,为重力侵蚀、沟谷溯源侵蚀和流水侵蚀提供了有利条件;构造变形会造成黄土产生构造裂隙、节理,增大黄土的侵蚀速率,促进黄土的坍塌和滑坡等侵蚀灾害的发生;地形突变带、活动断裂带,地震活动带等稳定性条件差的黄土分布区,是黄土侵蚀最剧烈的地区。

青藏高原隆升的气候环境效应与黄土高原构造侵蚀

青藏高原的隆升使亚洲地区乃至全球范围的气候特征发生了巨大变化。其中,22 Ma B.P.改变了东亚地面行星风系并出现季风效应;8.5 Ma B.P.东亚季风效应增强,干旱化程度的加剧,黄土高原风尘堆积开始;3.6 Ma B.P.起,青藏高原隆升对全球气候变化的驱动与放大作用增强;1.2 Ma B.P.以来,青藏高原隆升对亚洲现代冬夏季风气候效应逐级增强。第四纪以来青藏高原的隆升,使黄土高原发生了阶段性抬升与构造变形,并引起多种黄土地质灾害与水土侵蚀,其中,黄土高原的抬升,导致侵蚀基准面下降,为重力侵蚀、沟谷溯源侵蚀和流水侵蚀提供了有利条件;构造变形会造成黄土产生构造裂隙、节理,增大黄土的侵蚀速率,促进黄土的坍塌和滑坡等侵蚀灾害的发生;地形突变带、活动断裂带、地震活动带等稳定性条件差的黄土分布区,是黄土侵蚀最剧烈的地区。

地球系统科学的研究范例——青藏高原隆升的地貌、环境、气候效应

如果说"大陆漂移与板块学说"是20世纪地质学最具代表性的学术创新的话,那么,进入到21世纪,国际地质学界正在经历着一场新的变革,即由过去单一的学科发展,向多学科交叉的"全球变化"与"地球系统科学"发展,而且这样的融合并不仅仅局限于地质学的各分支学科,而是包括了与大气学、海洋学、生物学等学科的交叉发展,更加发展壮大了"地球系统科学"。事实上,发生在地球上的许多重大地质或气候事件,特别是新生代以来青藏高原的隆升,更是与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈的层圈相互作用密切相关,如果还只是以传统的地质学观点审视高原隆升及其资源环境效应,很难获得新的突破。

新生代气候变冷机制研究进展

深海氧同位素记录揭示新生代以来全球气候呈整体变冷趋势,南北两极先后发育冰盖,地球由温室气候变为冰室气候,但是其变冷机制仍不明确。大气CO2浓度降低和大洋环流模式改变均被认为与新生代气候变冷密切相关,但目前对两者的作用还未达成统一的认识,由此存在各种假说,如BLAG假说、高原隆升-风化假说、构造隆升-碳埋藏假说、火山铁肥效应和岛弧隆升-风化假说及海道开合假说等,用以解释新生代全球变冷。围绕新生代气候变冷机制方面的争论,评述了过去近几十年来相关研究的进展和存在的问题,讨论了不同机制对新生代气候变化的影响,并提出未来需要加强的研究重点:建立准确的新生代大气CO2浓度演变序列、建立更加准确的地球内部排气和青藏高原隆升及海道开合时刻表、建立完善的风化指标体系、加强火山作用及其大洋生物地球化学效应的研究。

简述青藏高原隆升的环境演化效应

青藏高原的隆升是一个十分复杂的问题。本文主要从气候和自然环境两个方面对青藏高原隆升的环境演化效应作了简要地分析,并得出其对环境影响既有利,也有弊的结论。

吉隆盆地构造、环境演化与青藏高原隆升

位于喜马拉雅北麓的晚新生代吉隆断陷盆地,在中新世晚期—上新世沉积了总厚约300 m的河湖相地层。根据沉积学、碳氧同位素及控盆构造分析,结合已有的古生物学孢粉学资料,恢复了晚新生代盆地构造控制、沉积环境、气候变动及其演变过程;探讨了构造演化和气候变动两者之间的耦合关系;指出盆地由早期半封闭型断陷湖盆,中期开放型湖盆,向后期封闭型湖盆的演化。

秦岭新生代构造隆升与环境效应:进展与问题

秦岭东西绵延上千公里,是一座位于我国地理中心部位的雄伟高大山脉,其在地质和地理学研究中均具有非常突出的地位。从地质学角度看秦岭在中国大陆形成和演化过程中具有很重要的位置,其位于华北地块与扬子地块的拼接部位,是中国大陆构造格架的脊梁;在地理学上秦岭又是中国南北方地理分界线,对地理、气候、生态乃至人文环境的南北分异都起着决定作用。前人对秦岭造山带动力学和构造演化进行了大量研究,但多聚焦于古生代早期碰撞和中生代构造演化,而对其新生代以来的构造隆升过程和隆升后所引起的气候环境效应关注较少。对近几十年来开展的围绕秦岭新生代构造隆升和环境效应研究成果进行梳理,指出当前取得的进展及亟待解决的问题,为今后研究提供借鉴。

大陆漂移、高原隆升与新生代亚-非-澳洲季风区和干旱区演化

亚-非-澳洲季风区和干旱区的面积约占这三大洲陆地总面积的60%以上.基于新生代以来亚-非-澳洲季风和干旱环境以及东半球海陆分布和青藏高原等地形显著变化的地质事实,利用全球海-气耦合模式开展新生代5个特征地质时期气候模拟试验,系统探讨了新生代亚-非-澳洲季风区和干旱区形成演化及其受大陆漂移和高原隆升的影响.结果表明,亚-非-澳洲季风区和干旱区形成的时间和原因明显不同.北非与南非季风在古新世中期已经存在,南亚次大陆季风在始新世印度大陆移入北半球热带后开始出现,而东亚和澳大利亚北部季风在中新世才建立.北非、南非、南亚和澳大利亚热带季风的建立是大陆漂移的位置和热带辐合带季节性迁移共同决定的,而青藏高原的位置和高度则是东亚季风建立的关键因素.北非、南非、亚洲和澳大利亚副热带干旱区的存在取决于大陆的位置和行星尺度副热带高压的控制,阿拉伯半岛和西亚干旱区的发展与区域尺度海陆变迁,特别是古特提斯海的退缩密切相关,而亚洲内陆中纬度干旱区的形成则是青藏高原隆升的结果.这一研究揭示了地球构造边界条件在地质时期区域气候环境形成演化中的重要作用.

秦岭:地球多圈层相互作用的热点

在总结造山带多圈层相互作用的基础上,选择4个有关秦岭多圈层相互作用例子:秦岭与新生代隆升与气候效应;秦岭与生物天然营养库;秦岭与碳中和的基地;秦岭与早期人类和中华文明的摇篮,进行讨论,从不同侧面展现多圈层作用的特征,并探讨其效应。研究发现,无论是造山过程或者造山作用结束形成地理意义上的山脉,秦岭始终都是大陆多圈层相互作用的竞技场和热点,而且造山作用结束后,多圈层作用正是在前期造山过程提供的物质和形成的构造基础上展开的。研究认为,围绕秦岭展开构造环境生命相关联的宜居地球成因研究前景广阔。

古近纪/新近纪之交青藏高原陆地生态系统的重大转折

新生代古近纪/新近纪之交是地球生命环境演化史上的重要节点,生物界总体面貌更趋近现代.青藏高原的隆升对该地区的陆地生态系统产生了重大影响,最终形成现代高原冰冻圈环境与生态体系.通过研究近年来高原腹地伦坡拉、尼玛盆地古近纪-新近纪沉积中产出的大量动植物化石,发现青藏高原生态系统在古近纪/新近纪之交经历了由热带、亚热带生态体系向高原型生物群落的重大转折.以上地点渐新世地层中的鱼类、植物和昆虫化石证据表明,高原腹地在26~24 Ma仍为温暖湿润的低地,来自印度洋的暖湿气流还可深入藏北.这一时期动植物以攀鲈和棕榈为代表,不仅反映热带、亚热带气候特征,并且表明当时盆地可能的最大海拔仅有2300 m左右.自中新世开始,高原陆地生态系统整体上向现代型过渡.裂腹鱼开始出现,并自此向特化等级演化,至上新世出现高度特化种类.早中新世植被以北温带落叶阔叶树种占优势,同时出现大量针叶树,草本植物进一步发展,反映气候已具温带特征.哺乳动物在早中新世出现适应温带森林的近无角犀等,而以披毛犀为代表的寒冷适应性冰期动物祖先出现于上新世.青藏高原生态系统这一重大转折与高原主体在早中新世隆升到接近3000 m高度所产生的降温效应相关,同时也受到全球气候转凉的影响.