综述：柴达木山盆系统新生代古高程演化：多指标综合视角下的青藏高原东北部隆升过程

《Global and Planetary Change》：Cenozoic paleoelevation evolution of the Qaidam mountain-basin system: A multi-proxy integration perspective on the growth of the Northeastern Tibetan Plateau

　　

摘要

青藏高原东北部（NETP）柴达木山地—盆地系统的新生代古海拔历史仍有争议，这阻碍了对高原生长动力学的统一认识。本文整合多指标古海拔数据集，结合区域构造、气候和生物记录，分别重构了盆地底部与其周缘山带相互解耦的抬升轨迹。综合分析表明，周缘山带（如祁连山）在整个古近纪及渐新世早期始终维持低海拔，并在约15至11 Ma之间经历了同步快速地表抬升，至约11 Ma时已达到接近现代的平均海拔。这一重构结果得到了三条独立证据的交叉印证：低温热年代学所记录的约15–11 Ma同步区域剥蚀；多个盆地约10.7–6.4 Ma的同位素反转；以及盆地内部急剧干旱化（约8.6–8.0 Ma）与亚洲风成堆积大规模扩张（约8–7 Ma）。对于柴达木盆地底部，我们评估了三种端元抬升模型：古近纪早期高海拔（模型A）、中中新世快速抬升后地形稳定（模型B）、以及中中新世快速抬升后伴随晚期持续地表抬升（模型C）。物理约束条件表明，模型A与已确立的低地起伏周缘山带不一致。多指标证据进一步否定了模型B，并稳健支持模型C：其驱动机制为巨量沉积超填充与盆地内部地壳缩短加速之间的协同作用。此外，盆地底部持续的变形产生了地形异质性，从而缓冲了生物多样性对干旱化的响应，表现为花粉浓度增加和哺乳动物丰富度激增。这种山地—盆地解耦抬升轨迹为对流剥除模型作为驱动东北青藏高原生长的主要地球动力学机制提供了地表证据。

引言

青藏高原（TP），素有"第三极"和"亚洲水塔"之称，是地球上最年轻、最高大的高原。其主要驱动力是持续的印度—亚洲碰撞（Harrison et al., 1992; Molnar and Chen, 1983; Tapponnier et al., 2001; Wang et al., 2008a; Yin and Harrison, 2000），其地形生长通常被认为是亚洲季风体系的形成（An et al., 2001; Boos and Kuang, 2010; Harris, 2006; Molnar et al., 1993; Wu et al., 2022）、亚洲内陆加剧干旱化（Liu and Yin, 2002; Zhang et al., 2021）以及区域生物多样性格局（Ding et al., 2020; Li et al., 2021; Yang et al., 2024）的主要驱动因素。青藏高原的古海拔是深部岩石圈过程的直接地貌表现，也是提供多条研究线索关键约束的定量指标。从构造上看，不同的深部地球动力学过程预测出不同的地表抬升年代序列，然而变形记录本身主要提供定性证据，无法完全区分这些机制；因此需要直接的古海拔约束。从气候上看，由于地形生长通过增强的地形雨影效应加剧内陆干旱化，古海拔是解耦干旱化记录中构造与全球气候组分的关键参照。从生态上看，此类地貌的抬升通过重塑植被和水文系统深刻影响区域生态系统（Antonelli et al., 2018; Hoorn et al., 2010, 2023），使古海拔历史成为理解生态演化的重要纽带。因此，建立精确的古海拔历史是解译造山高原生长轨迹、并评估地形生长如何动态驱动地表环境和生物多样性长期变化的关键约束（Ding et al., 2026; Liang et al., 2023）。

尽管青藏高原南部（如Chen et al., 2020; Ding et al., 2014; Garzione et al., 2000a, 2000b; Rowley et al., 2001）、东南部（如Gourbet et al., 2017; He et al., 2022; Hoke et al., 2014; Xiong et al., 2020）和中部（如DeCelles et al., 2007; Deng and Jia, 2018; Sun et al., 2023a; Xiong et al., 2022）的古海拔历史已被广泛重构，东北青藏高原（NETP）的抬升历史仍存争议（如Zeng et al., 2025），阻碍了对高原生长动力学的统一认识。柴达木盆地是东北青藏高原内最大的山间洼地，保存了异常厚且连续的新生代陆相地层序列（Tian et al., 2021; Yin et al., 2008a）。作为封闭的山间盆地，它保存了同时跨越盆地底部与其周缘山带的构造变形、沉积填充和气候演化联合记录。盆地底部与周缘山带之间显著的现代地形高差（约1–2 km）进一步支持了从山地—盆地系统角度独立重构抬升历史。因此，恢复柴达木山地—盆地系统的定量抬升历史，是窥探驱动东北青藏高原生长的地球动力学机制的重要窗口。

然而，柴达木盆地的多指标古海拔数据揭示出高度复杂、非线性的抬升历史，不同指标系统给出了方向上相互矛盾的信号。例如，凝聚包合异otope和古土壤δ1?Ocarb指示早始新世（约50 Ma）前已抬升至约1500–2000 m的地表抬升（Song et al., 2018; Zeng et al., 2025），而其他指标则表明这种高地形是短暂的，到晚始新世已迅速塌陷至近海平面水平（Ma et al., 2022）。后续记录提出早渐新世（Song et al., 2020）重新激活至类似现代的海拔（约3300 m），随后在早—中中新世经历又一次深刻地形塌陷至约1100–1500 m甚至近海平面（Miao et al., 2022; Sun et al., 2023b; Tian et al., 2021），之后在晚中新世重新抬升（Miao et al., 2022; Song et al., 2022）。这种多旋回振荡模式，以造山隆建与地形塌陷阶段交替为特征，与喜马拉雅和青藏高原中部所记录的渐进式新生代抬升（Ding et al., 2022）形成对比。

数十年来在柴达木盆地及其周缘山带内的密集研究，产出了大量丰富的多指标、多点位记录。高分辨率的水文气候和古环境记录——包括环境磁性、微木炭、蒸发岩地球化学、稳定同位素（碳酸盐和有孔虫δ1?O、叶蜡正构烷烃氢同位素δDn-alk）、脂质生物标志物和孢粉组合——为了解盆地内部演化提供了深刻见解（如Guan et al., 2019; Jia et al., 2021; Miao et al., 2011, 2019; Song et al., 2017; Wang et al., 1999a; Zhuang et al., 2011）。盆地的构造和地形演化由盆地内部动力学——包括沉积速率、物源变迁、生长地层和地震反射剖面——稳健约束（如Bao et al., 2017; Chang et al., 2015; Fang et al., 2007; Ji et al., 2017; Lu and Xiong, 2009; Mao et al., 2016; Wang et al., 2012）。同时，周缘山带的剥蚀和运动学历史由低温热年代学和沉积物源分析广泛记载（如Bao et al., 2019; Bovet et al., 2009; Duvall et al., 2013; George et al., 2001; Lin et al., 2015; Pang et al., 2019; Sun et al., 2005a, 2005b; Wang et al., 2016）。然而，这些多样的数据集主要在特定学科语境内被分析，尚未在统一古海拔框架内整合。这些相互矛盾的古海拔重构凸显了跨学科数据综合的必要性。

基于这种显著的山地—盆地地形高差，本综述系统汇编古海拔数据集，重构盆地与其周缘山带结构解耦、相互独立的抬升模型。通过将上述重构与综合的区域构造、水文气候和古生态记录在多指标整合方法中结合，我们批判性地评估差异抬升模型及其相关阈值触发式环境反馈。最终，本综合旨在完善东北青藏高原的总体地球动力学模型，同时评估山地—盆地差异抬升轨迹如何调制区域环境与生态响应。

章节片段

柴达木盆地及其周缘的构造框架
柴达木盆地（90°0′-98°20′E，35°55′-39°10′N）位于东北青藏高原上，是一个约12万km2的广袤、近菱形山间洼地（图1a）。现今盆地底部平均海拔约3000 m，被4000–5000 m高的周缘山带环绕（图1b）（Huang et al., 1996; Xia et al., 2001）。构造上，盆地西北界为阿尔金造山带和断裂，西—南界为祁漫塔格—东昆仑造山带及断裂……

绝对古海拔测量
海洋生物标志物
海洋脂质生物标志物的出现，如24-正丙基甾烷（24-npc）和由III类Isochrysidales（等鞭金藻目）产生的长链烯酮，通过在特定地质时期将沉积盆地底部精确锚定在海平面，提供了绝对基准约束。最近，这些特定海洋生物标志物——源自海洋金藻/远洋藻类的24-npc（Giner et al., 2009; Moldowan et al., 1990; Volkman, 2003），以及广泛分布的III类烯酮……

中中新世快速剥蚀的热年代学和运动学证据
3.2节已确立围限柴达木盆地的周缘山带在新近纪之前维持低海拔，在约15至11 Ma之间经历快速地表抬升，并在约11 Ma时达到接近现代的平均海拔。此处我们检验这一轨迹的构造合理性，因为造山地形是深部构造变形的地表表现。我们提出三条证据：(i) 低温热年代学记录了其时序和空间范围……

重新评估古近纪早期抬升（模型A）：早期地形的物理与空间约束
在4节确立约15–11 Ma周缘抬升轨迹之后，我们现在评估柴达木盆地底部抬升历史的竞争性模型。古近纪早期抬升（模型A）假设盆地底部在古近纪已达约3.3 km——该海拔与现代甚至更高相当（图3）。
这一假设与3.2节独立确立的周缘山带古近纪低海拔不相容。

结论
本综述整合多指标古海拔数据集与构造、古气候和古生态档案，重构柴达木山地—盆地系统的新生代抬升历史，并评估其对东北青藏高原生长的意义。
周缘山带（如祁连山）在整个古近纪和早中新世维持低海拔（<1.5 km），在约15至11 Ma之间经历了同步快速地表抬升，达到接近现代的平均海拔……

作者贡献声明（CRediT）
He Ma：审阅与修订、原稿撰写、软件、方法、调研、形式分析、数据整理、概念构思。Yongli Wang：审阅与修订、原稿撰写、软件、方法、调研、形式分析、数据整理、概念构思。Zhifu Wei：审阅与修订、原稿撰写、软件、方法、调研、形式分析、数据整理、概念构思。Geng Wang：审阅与修订……

未引用文献
Dong et al., 2022；Hallot et al., 2017；Han, 2008；Li et al., 2024；Sun et al., 2020；Tian et al., 2001；Utescher, 1997；Wu et al., 2007；Yao et al., 2013；Yu et al., 2019；Zheng et al., 2010, 2017。

利益冲突声明
作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能对本研究产生影响。

致谢
本研究受中国国家重点研发计划（资助号：2024YFF0809102和2022YFF0800800）及中国国家自然科学基金（资助号：42372223、42502106、42072038）资助。

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