摘要：該工作圍繞南亞季風(fēng)演化，通過青藏高原尼瑪盆地晚漸新世沉積物的綜合研究，約束了研究區(qū)構(gòu)造及軌道時(shí)間尺度的干濕環(huán)境變化歷史，揭示了南亞季風(fēng)北上高原腹地的時(shí)間及機(jī)制，為探究高原隆升與不同時(shí)間尺度亞洲季風(fēng)演化的關(guān)系提供了來自高原內(nèi)部的新數(shù)據(jù)。?

構(gòu)造-氣候的相互關(guān)系，是地質(zhì)學(xué)研究的熱點(diǎn)主題。印度-亞歐板塊碰撞導(dǎo)致的青藏高原隆升是新生代以來地球上最顯著的地質(zhì)事件之一。青藏高原現(xiàn)今平均海拔超過4500米，作為世界上最大的高原，它的隆升顯著改變了北半球的大氣環(huán)流，導(dǎo)致了亞洲季風(fēng)強(qiáng)化以及亞洲內(nèi)陸干旱化。目前，關(guān)于亞洲季風(fēng)早期演化的記錄主要來自青藏高原周邊地區(qū)，尚缺少高原腹地軌道尺度的古季風(fēng)記錄。因此，仍不清楚季風(fēng)何時(shí)到達(dá)高原腹地，在一定程度上阻礙了對亞洲季風(fēng)系統(tǒng)演變的精確解讀。揭示南亞季風(fēng)北上高原的時(shí)間，有助于解析季風(fēng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。同時(shí)，過往研究經(jīng)常強(qiáng)調(diào)高原隆升影響了季風(fēng)演化，但是高原隆升與季風(fēng)演化之間的耦合關(guān)系仍需進(jìn)一步厘定。?

解決上述問題的關(guān)鍵在于獲得青藏高原內(nèi)部古季風(fēng)變化的地質(zhì)記錄。隨著高原古高度、副特提斯海退、古氣候模擬等研究的推進(jìn)，高原腹地尼瑪盆地晚古近紀(jì)地層的古氣候記錄為綜合探討高原自身對季風(fēng)的響應(yīng)及其與區(qū)域構(gòu)造演化之間的關(guān)系提供了契機(jī)。中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所新生代地質(zhì)與環(huán)境院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（沉積與地球環(huán)境學(xué)科組）靳春勝、孫繼敏及其合作者們，以青藏高原班怒縫合帶尼瑪盆地達(dá)則錯(cuò)剖面晚漸新世丁青組河湖相沉積物為研究對象，開展了詳細(xì)的磁性地層學(xué)、環(huán)境磁學(xué)及旋回地層學(xué)研究，深入探討了該時(shí)期區(qū)域古氣候的變化特征及其動(dòng)力學(xué)過程，首次獲取了高原腹地軌道長、短偏心率及歲差尺度的晚漸新世南亞季風(fēng)記錄，揭示了季風(fēng)北上高原腹地的時(shí)間并探討了相關(guān)的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。?

達(dá)則錯(cuò)剖面厚約1018米，主體為河湖交互相沉積。底部地層主體巖性為紫紅色泥巖與粉砂-細(xì)砂巖互層，剖面底部起400米以上的巖性為灰綠色泥巖-粉砂質(zhì)泥巖層（共21層）與紫紅色泥巖-粉砂-細(xì)砂巖互層。為了厘定它們的形成時(shí)間及其周期性，他們采集了565塊古地磁定向樣品用于磁性地層學(xué)研究。結(jié)合剖面所夾的火山灰層提供的同位素年代學(xué)約束，最終的磁性地層結(jié)果顯示達(dá)則錯(cuò)剖面的年代為27.4-22.9 Ma。他們在該剖面采得了2129塊古氣候散樣（平均間隔1.9 kyr），通過多種代用指標(biāo)建立了剖面的古氣候序列。利用Acycle軟件進(jìn)行天文軌道調(diào)諧，最終賦予古氣候序列的調(diào)諧年代為27.32-23.24 Ma。?

巖石磁學(xué)結(jié)果表明，剖面紅層的磁性礦物以硬磁性礦物赤鐵礦為主，綠層以軟磁性礦物為主，赤鐵礦較少。剖面的磁性礦物成巖轉(zhuǎn)化機(jī)制為：紅層發(fā)育時(shí)，氣候干旱，湖水較淺，富氧環(huán)境導(dǎo)致赤鐵礦積淀；綠層發(fā)育時(shí)，氣候濕潤，湖水較深，形成還原環(huán)境導(dǎo)致赤鐵礦溶解。磁學(xué)序列反映了不同湖水深度氧化-還原條件下磁性礦物的非穩(wěn)態(tài)保留-溶解過程，類似于地中海腐泥層的磁學(xué)特征，只是尼瑪剖面的還原環(huán)境尚未達(dá)到地中海腐泥層的硫還原環(huán)境。地中海腐泥研究程度較高，對于揭示非洲季風(fēng)演化具有重要意義。達(dá)則錯(cuò)剖面用于揭示南亞季風(fēng)演化，可稱為地中海腐泥的“相似型”。?環(huán)境磁學(xué)序列表明剖面記錄的古氣候變化具有明顯的干-濕旋回特征。剖面400米以上的巖性紅-綠層相間，反映干旱和濕潤氣候期的交替出現(xiàn)，具有準(zhǔn)10萬年的地球軌道短偏心率周期。紅層代表低湖面的相對干旱期，對應(yīng)于短偏心率低值期；綠層代表降水更為豐沛的高湖面濕潤期，對應(yīng)于短偏心率高值期。剖面400米以下的巖性砂-泥巖相間，反映相對偏干的干-濕環(huán)境變化，具有顯著的2萬年歲差周期。

他們認(rèn)為剖面的磁性礦物變化受湖水深淺控制，湖水深淺受降水影響（排除構(gòu)造作用之后），因此磁學(xué)序列揭示的干濕旋回反映了區(qū)域古降水變化，且響應(yīng)地球軌道周期。前人研究表明晚漸新世高原中部的水汽來源主要是印度洋而非西風(fēng)水汽，因此，他們認(rèn)為這些降水是由南亞季風(fēng)攜帶而來，綠層的出現(xiàn)可視為南亞季風(fēng)強(qiáng)化的標(biāo)志。地球軌道偏心率及歲差通過驅(qū)動(dòng)南亞季風(fēng)導(dǎo)致了尼瑪盆地的周期性古降水變化，這一現(xiàn)象起始于至少27.3 Ma，表明季風(fēng)降水此時(shí)已經(jīng)到達(dá)了尼瑪盆地（32oN）。達(dá)則錯(cuò)剖面第一綠層的發(fā)育時(shí)間為25.8 Ma，指示南亞季風(fēng)于此時(shí)開始強(qiáng)化。?

關(guān)于驅(qū)動(dòng)機(jī)制，在構(gòu)造時(shí)間尺度上，他們認(rèn)為晚漸新世的全球升溫可能是促使季風(fēng)降水于27.3 Ma到達(dá)尼瑪盆地的重要因素，因?yàn)榈厍蛏郎乜赏ㄟ^“熱赤道”及ITCZ北移而導(dǎo)致降水帶北移。而25.8 Ma開始的季風(fēng)降水強(qiáng)化恐與該時(shí)期青藏高原的隆升密切相關(guān)，在時(shí)間上大致對應(yīng)于高原區(qū)域普遍存在的晚漸新世構(gòu)造活動(dòng)或隆升。此次隆升的熱效應(yīng)是導(dǎo)致該時(shí)期季風(fēng)強(qiáng)化的主控因素，并得到了數(shù)值模擬的支撐。?

在軌道時(shí)間尺度上，達(dá)則錯(cuò)剖面偏心率、歲差周期信號的存在意味著尼瑪盆地季風(fēng)降水對地球軌道參數(shù)的響應(yīng)，受低緯過程驅(qū)動(dòng)。他們認(rèn)為季風(fēng)降水與受偏心率調(diào)控的北半球太陽輻射有關(guān)，它們調(diào)控歲差尺度的海陸熱力和氣壓差，引起南亞季風(fēng)的周期性強(qiáng)弱變化，并通過ITCZ和Hadley環(huán)流的經(jīng)向移動(dòng)及印度洋水汽負(fù)荷進(jìn)而調(diào)控盆地古降水的周期性波動(dòng)。尼瑪降水強(qiáng)弱與南極冰蓋縮脹在40萬年長偏心率尺度上同步，在10萬年短偏心率尺度上不同步。10萬年不同步，大概率可以排除晚漸新世冰蓋變化對尼瑪降水短偏心率周期的主控作用。40萬年同步，也很難說是冰蓋驅(qū)動(dòng)了尼瑪降水的長偏心率周期性，因?yàn)?/span>40萬年周期常在，而冰蓋不常在，比如始新世、古新世；當(dāng)然也難盡排冰蓋的影響，因?yàn)闈撛谌笔Щ蛉醢l(fā)育的灰綠色層常發(fā)生于40萬年尺度的偏心率低值和冰蓋收縮期。高緯冰蓋和低緯過程二者間的相互作用關(guān)系實(shí)在糾纏不清，有可能都是地外因素生的“蛋”，蛋與蛋可以碰撞（通過大洋環(huán)流、碳循環(huán)等過程），但是蛋難以直接生蛋。無論是南極冰蓋還是熱帶過程主導(dǎo)了尼瑪盆地的古氣候變化，它們均需通過調(diào)配低緯水文循環(huán)以影響尼瑪降水。?

該研究揭示了晚漸新世構(gòu)造作用和地球軌道參數(shù)共同驅(qū)動(dòng)的熱帶季風(fēng)北移過程。高原隆升作為地內(nèi)因素，影響著大尺度的季風(fēng)環(huán)流，是構(gòu)造時(shí)間尺度上季風(fēng)增強(qiáng)的主控因子。太陽輻射作為地外因素，是偏心率和歲差尺度季風(fēng)水循環(huán)的主控因子。構(gòu)造和地球軌道在不同時(shí)間尺度上同時(shí)影響著晚漸新世南亞季風(fēng)的演化。?

研究結(jié)果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊PNAS（靳春勝^*，徐德克，李明松，胡鵬翔，姜兆霞，劉建興，苗運(yùn)法，吳福莉，梁文天，張強(qiáng)，蘇柏，劉青松，張冉^*，孫繼敏^*. 2023. Tectonic and orbital forcing of the South Asian monsoon in central Tibet during the late Oligocene[J].?PNAS, 120(15): e2214558120. DOI:?10.1073/pnas.2214558120.）。研究受到基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目（41888101）、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022YFF0800800）、中科院先導(dǎo)專項(xiàng)（XDA20070202, XDB26000000）、二次青藏科考（2019QZKK0700）、國家自然科學(xué)基金（42177434, 41877452, 41772181及42071103）的聯(lián)合資助。?