中大新聞網訊（通訊員王偉濤）新生代以來，印度與歐亞板塊的碰撞及持續匯聚作用導致了青藏高原的快速隆升，形成“世界屋脊”。揭示青藏高原的抬升歷史及其向周緣擴展的過程與動力學機制一直是地球科學研究的核心問題。青藏高原東北緣是高原由南向北擴展的前緣和最新組成部分（圖1A），高原東北緣新生代以來遭受強烈構造變形，形成了一系列北西西走向的山脈與夾持其間的沉積盆地，構成了亞洲大陸內部獨特的盆-山構造地貌格局（圖1B）。
柴達木盆地是青藏高原東北緣最大的山間沉積盆地，其范圍西起阿爾金山，東達鄂拉山，南臨東昆侖山，北接祁連山，東西長約 850 km，南北寬約300 km，面積達121 000 km2（圖1B），堆積了厚達10000 m的沉積地層。這些地層完整地記錄了柴達木盆地沉積演化、盆地周緣造山帶崛起成山、風化剝蝕的地質過程，是厘定青藏高原東北部構造變形發生的時代、方式與幅度，探索高原隆升與擴展機制的關鍵。
圖1（A）青藏高原構造-地貌簡圖，顯示了柴達木盆地的構造位置；（B）柴達木盆地及其鄰區構造地貌圖；（C）柴達木盆地北緣紅山地區構造地質簡圖，圖中顯示了紅山東、紅山西磁性地層剖面的位置。
張培震院士團隊選擇柴達木盆地北緣紅山地區（圖1C）出露連續、完整的新生代沉積剖面，利用磁性地層學與碎屑磷灰石裂變徑跡熱年代學相結合的方法，建立了柴達木盆地高精度的地層年代框架。研究結果揭示柴達木盆地自大約30 Ma 開始接受沉積，并持續至約4.8 Ma （圖2）。
圖2 柴達木盆地紅山剖面磁極性序列與標準極性年表（GPTS2012）對比圖
碎屑鋯石U-Pb年齡分布、古流向恢復等物源示蹤分析揭示柴達木盆地及其北緣祁連山在約30 Ma和10 Ma發生了兩期顯著的擠壓變形或構造抬升。這兩期構造變形的證據均廣泛存在青藏高原及其周緣地區（圖3A），表明30 Ma和10 Ma發生的構造變形事件具有大范圍、準同期的性質。跨越上千公里范圍內的區域性、準同期構造變形意味著高原尺度的地質作用決定了青藏高原30 Ma和10 Ma 兩期快速隆升與側向擴展。
眾多的變形模型已被用于解釋青藏高原新生代快速隆升與擴展背后的地球動力學機制，但是大多數模型均未能合理解釋高原抬升與擴展在時間上的同步性和在空間上的廣布性。多階段的巖石圈對流剝離模型（圖3B，C）合理的解釋了青藏高原抬升與擴展的眾多特征。印度與歐亞板塊的會聚使青藏高原巖石圈增厚，這將誘發高原巖石圈瑞利-泰勒不穩定性，使加厚的地幔巖石圈遭受侵蝕，甚至最終拆離加厚的巖石圈，使其沉入高溫軟流圈地幔。與地幔巖石圈拆離相關的浮力加速地表抬升，增加勢能，從而施加對高原周緣地區的擠壓應力導致高原側向擴展（圖3B，C）。
圖3 （A）青藏高原約30 Ma 和10 Ma構造變形/隆升的主要證據分布；（B）30 Ma青藏高原中部巖石圈地幔的拆沉作用驅動高原快速抬升并向周緣擴展；（C）青藏高原北部10 Ma的巖石圈地幔拆沉作用再次引發高原快速抬升并向北擴展至現今的東北邊界。
上述研究成果發表于Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America。
