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青藏高原远古奥秘 从地貌演化中找答案 本报记者 杨 雪 “构造地貌学的研究对象是地球表面形态，关注的是地壳运动的内动力和气候变化的外动力对地貌演化的控制作用。”近日，在香山科学会议第Y4次学术讨论会上，中国地震局地质研究所研究员张会平作“青藏高原构造地貌研究主题评述”时说。他打了一个很简单的比方：地貌演化过程就像人的性格养成，内动力好比基因，而外动力则好比成长环境，二者相互作用，且都至关重要。 新生代以来，随印度板块与欧亚板块持续碰撞，亚洲大陆内部“世界第三极”青藏高原不断快速隆升并向外扩展，构造变形强烈，强震灾害频发，地貌类型丰富，气候背景独特。张会平介绍，构造地貌研究，就是要认识和理解地球地貌演化规律、大陆构造变形及其动力学机制、地球表层和固体地球相互作用机制，最终有效服务国家防灾减灾救灾总体规划。 青藏高原古高度几何？ 弄清板块碰撞前夷平面形成过程 现在大家都知道，青藏高原的隆升是由于印度板块和欧亚板块的碰撞，亚洲宏观地形和自然环境格局从此改写。有研究已经尝试回答碰撞之后，喜马拉雅山脉和冈底斯山脉作为青藏高原的重要组成部分，是何时达到现今高度的。但碰撞前板块的古地貌如何？海拔到底是高还是低？目前学界还没有共识。“例如青藏高原中部羌塘地块、拉萨地块的古高度，国内外研究就有争议，有人认为碰撞前就不低，有人认为是碰撞后才抬升的。”张会平告诉科技日报记者，碰撞前的古地貌对理解和认识青藏高原不同部位的隆升过程和历史非常重要。 张会平个人比较关注青藏高原内部的夷平面，即各种夷平作用形成的低起伏地貌面。从构造的角度理解，当地壳相对稳定，地表经长期剥蚀—堆积夷平作用，形成准平原；之后地壳抬升，准平原受切割破坏，残留在山顶或山坡上的准平原，称为夷平面。张会平说，夷平面在青藏高原中部大量存在，在高原东北缘和东南缘分布也很广，他想搞清楚板块碰撞前夷平面的形成过程。 “要回答地球表面形态是如何演化的，构造地貌研究还需要在技术手段方面创新。”张会平说，以高分辨率数据为例，原来的地貌研究好比用肉眼看，很多细节看不到，随着数据精度的提高，研究人员可以像拿放大镜、显微镜一样看地貌的精细结构。“过去网上公开获取的数字高程模型，分辨率大多为90米—30米，就是说地表面小于30米的很多地貌特征无法刻画；现在激光雷达、无人机和航拍高程数据，分辨率可提升到厘米甚至毫米级，就能进一步研究精细地貌了。” 河流形成和下切由谁驱动？ 构造运动和气候变化等综合影响 河流是联系陆地与海洋物质和能量循环的主要通道，包含着丰富的古气候、古环境、古生态信息。青藏高原作为亚洲水塔，是多条大江大河的发源地；与青藏高原隆升相伴生的高原河流水系，记录了高原隆升和气候变化信息。 “一方面，河流动力和地貌演化受构造活动和气候变化影响，另一方面，河流侵蚀—搬运和堆积过程又在气候—构造相互作用中起着重要的媒介作用。”南京大学地理与海洋科学学院教授王先彦介绍，河流地貌特征和演化可用于新构造运动和气候变化的研究，特别是被成功应用到青藏高原隆升过程的研究。 以往研究中，人们过于关注单一因素对河流的控制作用。实际上，构造运动、气候变化和人类活动引起的河流动力系统改变都会导致河流的沉积和侵蚀，都是河流沉积和地貌演化的重要影响因素。例如，气候可以直接控制河流径流和泥沙量，也可以间接通过影响植被和土壤下垫面而影响径流和泥沙量；构造活动可以直接影响河流坡度从而影响河流的侵蚀能力，也可以间接通过破坏河床岩石结构而影响河流的侵蚀和搬运过程。 拿雅鲁藏布江举例：对于雅鲁藏布大峡谷的形成，美国华盛顿大学Montgomery教授及其团队的结论是受史上多发的冰川堵江影响，冰川坝形成后上游水流变缓，雅鲁藏布江大拐弯以上区域就经常被“保护”起来，峡谷由此形成。但根据我国科研人员在雅鲁藏布江钻取的第四纪沉积物和年代学研究，发现河道剖面的变形有2个百万年的时间尺度，所以雅鲁藏布大峡谷的形成是受构造控制的。 “源于青藏高原的大江大河，如长江、黄河的形成和演化，应该与印度板块—欧亚板块的碰撞形成的构造样式，以及全球最大的季风系统——东亚季风气候有紧密关系，但它们之间具体的相互联系和作用过程还不是很清楚，有待揭示。”王先彦说。 极端地质事件影响重大？ 地貌年代学数据与地质背景有关 构造地貌研究中，不同时间尺度、不同分辨率的年代学并不是简单的年龄问题，所有的年代学数据都应在相关地质背景下进行解释。张会平告诉记者，不同矿物、同一矿物的不同位置，记录的构造变形和年龄信息都不一样。比如，具有环带特征的锆石，解释年代时要注意到矿物本身经历了多期生长过程；宇宙成因核素暴露年龄的获得，需要对样品点位的屏蔽、遮挡以及后期侵蚀进行评价，不然很难恢复真实地貌演化过程和历史。 目前，地貌研究中测年体系缺乏标准样品的确立，如宇宙成因核素标准产率的校正和低温热年代学的标样问题，如果青藏高原独特的地质演化史，能够为年代学领域提供标准样品，其意义也深远重大。 “地质历史越长，记录保存的越少，速率或年代的不确定度越大，就要格外注意极端（灾变）地质事件的影响。”张会平拿青藏高原东缘的龙门山构造带的侵蚀速率举例，低温热年代学数据表明，百万年尺度剥露速率为每年0.5—1毫米，河流阶地表征的万年尺度下切速率也是这个量级，汶川地震之前，水文站站点测量的数十年输沙率也大概是同样的。“但汶川地震之后，大范围的滑坡崩塌造成水文站站点记录的输沙率上涨十几倍甚至几十倍，所以个别地质事件会大大影响侵蚀速率。这些极端事件，虽然发生概率低，但在地貌演化过程中往往起到了至关重要的作用。”
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