新生代以来，印度与欧亚板块的碰撞及持续汇聚作用导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历史及其向周缘扩展的过程与动力学机制一直是地球科学研究的核心问题。青藏高原东北缘是高原由南向北扩展的前缘和最新组成部分（图1A），高原东北缘新生代以来遭受强烈构造变形，形成了一系列北西西走向的山脉与夹持其间的沉积盆地，构成了亚洲大陆内部独特的盆-山构造地貌格局（图1B）。
图1（A）青藏高原构造-地貌简图，显示了柴达木盆地的构造位置；（B）柴达木盆地及其邻区构造地貌图；（C）柴达木盆地北缘红山地区构造地质简图，图中显示了红山东、红山西磁性地层剖面的位置。 我实验室环南海地质过程与灾害响应创新团队的张培震院士及王伟涛教授等团队成员选择柴达木盆地北缘红山地区（图1C）出露连续、完整的新生代沉积剖面，利用磁性地层学与碎屑磷灰石裂变径迹热年代学相结合的方法，建立了柴达木盆地高精度的地层年代框架。研究结果揭示柴达木盆地自大约30 Ma 开始接受沉积，并持续至约4.8 Ma （图2）。 图2 柴达木盆地红山剖面磁极性序列与标准极性年表（GPTS2012）对比图 碎屑锆石U-Pb年龄分布、古流向恢复等物源示踪分析揭示柴达木盆地及其北缘祁连山在约30 Ma和10 Ma发生了两期显著的挤压变形或构造抬升。这两期构造变形的证据均广泛存在青藏高原及其周缘地区（图3A），表明30 Ma和10 Ma发生的构造变形事件具有大范围、准同期的性质。跨越上千公里范围内的区域性、准同期构造变形意味着高原尺度的地质作用决定了青藏高原30 Ma和10 Ma 两期快速隆升与侧向扩展。 众多的变形模型已被用于解释青藏高原新生代快速隆升与扩展背后的地球动力学机制，但是大多数模型均未能合理解释高原抬升与扩展在时间上的同步性和在空间上的广布性。多阶段的岩石圈对流剥离模型（图3B、C）合理的解释了青藏高原抬升与扩展的众多特征。印度与欧亚板块的会聚使青藏高原岩石圈增厚，这将诱发高原岩石圈瑞利-泰勒不稳定性，使加厚的地幔岩石圈遭受侵蚀，甚至最终拆离加厚的岩石圈，使其沉入高温软流圈地幔。与地幔岩石圈拆离相关的浮力加速地表抬升，增加势能，从而施加对高原周缘地区的挤压应力导致高原侧向扩展（图3B、C）。 图3 （A）青藏高原约30 Ma 和10 Ma构造变形/隆升的主要证据分布；（B）30 Ma青藏高原中部岩石圈地幔的拆沉作用驱动高原快速抬升并向周缘扩展；（C）青藏高原北部10 Ma的岩石圈地幔拆沉作用再次引发高原快速抬升并向北扩展至现今的东北边界。 该研究对青藏高原生长隆升与南海海盆沉积演化的盆山响应这一科学问题提出了新的认识，推动了南海周缘重大地质事件的区域效应及动力学模型。 上述研究成果于2022年2月在Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（中科院SCI一区，影响因子11.205）上，以“Pulsed rise and growth of the Tibetan Plateau to its northern margin since ca. 30 Ma”为题发表。论文的通讯作者及第一作者为创新团队核心成员、中山大学地球科学与工程学院王伟涛教授。 该研究得到了青藏高原第二次科学考察项目、自然科学基金项目及南方海洋实验室创新团队建设科研经费等的支持。
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